Czerwiec 2001	Warsztaty
	System ZERO-OSN w edukacji Mirosław Miecielica, Artur Grochowski

ZERO-OSN jest wersją edukacyjną stosowanych w ponad 140 zakładach przemysłowych systemów SINUMERIK 810, FANUC i NUMS 322T. Przeznaczony został do nauki sterowania numerycznego oraz programowania obrabiarek CNC.

ZERO-ONS stanowi swego rodzaju wirtualne centrum obróbki skrawaniem. Po jego zainstalowaniu na ekranie pojawia się menu zbiorcze (rys. 1). Pierwszym przyciskiem uruchamiamy główny program ZERO-ONS, służący do nauki programowania. Oprócz programu do nauki w systemie znajdują się katalogi:

Z menu głównego uruchamia się również dwa programy eksperckie wspomagające dobór parametrów obróbki podczas toczenia i frezowania.
Na dyskach instalacyjnych znajdują się także: przeglądarki rysunków technicznych, zestaw rysunków technicznych w formacie AutoCAD-a (*.dwg) oraz moduł do wizualizacji 3D.
Jeżeli użytkownik dysponuje tokarką sterowaną numerycznie z dowolnym systemem sterowania (SINUMERIK: 520K, 3T, 7T, 810T, 810D; FANUC: 240, 5T, 6T, 0TC, 18T, 21iT; MITSUBISHI 50; PRONUM; NUMERIK: 600, H645; NUMS 320-322T, GE-550; PRUS 721; NC-450; NS-560; BNC-3; NC-31; NC80), otrzymuje bezpłatną wersję systemu służącego do przenoszenia programu obróbczego i uruchamiania go na obrabiarce.
W tym artykule omówimy ogólnie system ZERO_OSN, a w kolejnym przyjrzymy się procesowi programowania obrabiarek CNC.
Należy jeszcze raz zaznaczyć, że jest to system edukacyjny i zastosowane w nim rozwiązania mają znaczenie dydaktyczne. Możliwości i zalety systemu z pewnością doceni osoba ucząca sterowania obrabiarkami lub pamiętająca swoje pierwsze kroki w tej dziedzinie. Celem autorów było wprowadzenie osoby korzystającej z programu w świat CNC od podstaw i w jak najpełniejszym zakresie. Naturalne wydaje się zamieszczenie, obok standardowego katalogu narzędzi SECO w wersji elektronicznej, wersji CD tego samego katalogu, uruchamianego w programie Acrobat Reader. Zapoznanie się z katalogiem uchwytów BISON­ BIAL bardziej obrazowo przemawia do uczących się, zwracając ich uwagę, że obrabiany detal musi zostać zamocowany, co ogranicza dostęp do niektórych powierzchni podczas obróbki, a i same narzędzia chwytające ograniczają pole robocze obrabiarki. Dobrym pomysłem jest również udostępnienie programów eksperckich. Osoba ucząca się programowania szybko sprawdzi, jak zmiana jednego z parametrów wpływa na pozostałe. Nie wykonuje przy tym żadnych żmudnych wyliczeń dla kolejnej modernizacji.

Program główny

Programowanie oparte jest na normach ISO i przebiega tak, jak przypadku sterownika SINUMERIK 810, będącego aktualnie standardem krajowym i europejskim. System zapewnia aktywną kontrolę błędów programowania i wizualizację procesu obróbki. Umożliwia naukę profesjonalnego programowania obrabiarki z wykorzystaniem typowych cykli roboczych, instalowanych w sterownikach obrabiarek, naukę tworzenia i wykorzystania podprogramów oraz programowania parametrycznego. Podczas pisania programu można obejrzeć jego działanie na monitorze komputera w postaci takiej, jak na monitorze obrabiarki: pracę ciągłą lub "blok po bloku" z możliwością analizy parametrów obróbki w dowolnie wybranym fragmencie pola obróbki. Kolejnym udogodnieniem jest podgląd trójwymiarowego widoku 3D obrabianego detalu i jego przekroju dla wszystkich zawartych w systemie przykładów.

Katalogi narzędzi

Katalogi zamieszczone w systemie mają identyczny interfejs użytkownika: menu górne rozwijane, pasek najczęściej używanych narzędzi oraz dwa okna. Na ekranie widać wykaz stron oraz wybraną stronę katalogu (rys. 3) ­ do komputera przeniesiono tradycyjne katalogi drukowane. Wyjątek stanowi katalog w wersji CD, który możemy przeglądać w programie Acrobat (oferowanym za darmo w Internecie, umieszczonym także na płycie instalacyjnej systemu ZERO).

Katalog obrabiarek

Katalog obrabiarek (rys. 4) ma interfejs zgodny ze standardem pozostałych katalogów wchodzących w skład systemu. Umożliwia zapoznanie się z konstrukcją i typami obrabiarek produkowanych w Polsce. Zawiera przegląd wszystkich obrabiarek przemysłowych aktualnie produkowanych w kraju oraz wybranych obrabiarek starszych typów. Z menu bocznego użytkownik wybiera obrabiarkę, której fotografię chciałby zobaczyć. Do każdego zdjęcia dołączony jest plik z opisem parametrów.
Ciekawym elementem jest zestaw zdjęć przedstawiający montaż współczesnej obrabiarki FAMOT 400CNC (rys. 5). W katalogu znajdują się również fotografie szczegółów obrabiarek (głowic przechwytujących, magazynów narzędziowych).

Katalog uchwytów

To katalog oprzyrządowania obrabiarek stanowiącego, podczas obróbki na tokarce czy frezarce, całość z maszyną. Katalog przedstawia uchwyty produkowane w BISON-BIAL. Zastosowano w nim interfejs użytkownika identyczny jak we wcześniej opisywanych katalogach. Jest to pełny katalog, który zawiera wszelkie informacje potrzebne np. w narzędziowniach (rys. 6).

Programy eksperckie

Programy eksperckie pomagają w doborze parametrów obróbki. Przeprowadzają żmudne wyliczenia kolejnych modyfikacji, dając użytkownikowi możliwość zmian parametrów. Jak widać na rysunku 7, program wspomagający dobór parametrów toczenia zapewnia wybór technologii, materiału, narzędzia oraz sposobu mocowania. Parametry oraz wyniki obliczeń prezentowane są na ekranie w czterech oknach: danych technicznych, warunków skrawania, materiałów i narzędzi.

Materiały wideo

Materiały dydaktyczne dołączone do programu OSN zawierają cztery kasety wideo z prezentacjami następujących zagadnień:

Filmy zgromadzone na kasecie obrazują podstawowe operacje skrawania na tokarkach i frezarkach CNC oraz stosowane narzędzia.
W dużym powiększeniu pokazany jest przebieg tworzenia wióra. Zaprezentowano różne rodzaje wiórów (schodkowy, ciągły, spiralny itd.) oraz metody ich usuwania. Na wykresach ukazano zależność rodzaju wióra od grubości warstwy skrawanej i posuwu.
W dalszej części przedstawiono dwadzieścia osiem przykładów podstawowych zabiegów prowadzonych na tokarkach CNC. Porównano parametry technologiczne oraz czas dla obróbki zgrubnej i dokładnej.
Kolejnym zagadnieniem prezentowanym na tej kasecie jest nacinanie gwintów w zależności od dosuwu narzędzia, gwinty prawe i lewe, zewnętrzne i wewnętrzne. Pokazano narzędzia z podwójnym i pojedynczym ostrzem oraz porównano czas wykonania gwintu za pomocą tych narzędzi. Bardzo ciekawie przedstawiono: procesy wiercenia z zastosowaniem wierteł składanych, konstrukcje tych wierteł z płytkami wymiennymi oraz sposób doprowadzenia chłodziwa i usuwania wiórów.
Następne filmy pokazują uniwersalne noże tokarskie produkcji SEKO i ISCAR zapewniające wielokierunkowe toczenie. Pokazano kształty płytek nożowych i sposób ich mocowania. Dokonano porównania noży tokarskich w standardzie ISO z narzędziami HELI GRIP produkcji ISCAR (do wykonania takiego samego detalu należało użyć trzech noży typu ISO, a tylko jednego typu HELI GRIP).
Druga część kasety zawiera filmy obrazujące podstawowe operacje frezerskie. Zaprezentowano narzędzia frezerskie produkcji SECO i ISCAR.

Przykłady obróbki na tokarkach

Druga kaseta zawiera pięćdziesiąt krótkich filmów przedstawiających działania wykonywane na tokarkach CNC.
Filmy od 1 do 29 prezentują toczenie wzdłużne i poprzeczne, wykonanie stożka i zaokrąglenia w postaci faski, zagłębienia (kieszeni), rowka, otworu dla różnych materiałów w obróbce zgrubnej i dokładnej dla różnych parametrów technologicznych.
Filmy od 30 do 44 przedstawiają proste operacje tokarskie, wykonywane za pomocą różnych klasycznych narzędzi.
Filmy od 45 do 50 ukazują skomplikowane operacje tokarskie z wykorzystaniem narzędzi wielokierunkowych.
Każdy z przykładów filmowych ma swój odpowiednik w postaci rysunku technicznego, znajdującego się w materiałach pomocniczych, oraz program sterujący, zawarty w zbiorze programów systemu OSN.
Na kasecie przedstawiono także przykłady obróbki odlewu oraz materiału trudno obrabialnego z zastosowaniem pracy dwóch niezależnie sterowanych głowic.
Ostatnie dwa filmy prezentują obróbkę kształtową za pomocą noży z płytkami okrągłymi oraz pracę centrum tokarskiego z napędzanymi gniazdami narzędziowymi oraz dwiema głowicami. Pokazano automatyczną wymianę narzędzi w głowicy oraz sterowanie kątem obrotu wrzeciona centrum.

Przykłady obróbki na frezarkach

Filmy prezentują szeroką gamę narzędzi frezerskich (frezy walcowo-czołowe, kształtowe, tarczowe, palcowe, głowice frezerskie itd.) oraz zabiegi wykonywane tymi narzędziami. Przy każdym zabiegu podawane są parametry technologiczne obróbki. Porównano wydajność w przypadku zastosowania różnych narzędzi frezerskich.
Kolejne filmy ukazują nowoczesne narzędzia frezerskie produkcji firm SECO i ISCAR. Zastosowanie wymiennych płytek o różnych kształtach i specjalnych uchwytów do ich mocowania zapewnia wysoko wydajną obróbkę zgrubną i dokładną bardzo skomplikowanych detali wykonanych nawet z materiałów hartowanych.
Następny film obrazuje proces wykonania śruby i nakrętki. Poszczególne etapy tej operacji to: obróbka płaszczyzn, wykonanie rowków, otworu, fazowanie krawędzi, gwintowanie zewnętrzne i wewnętrzne oraz odcięcie. Nacinanie gwintu jest możliwe dzięki zgraniu ruchu w trzech osiach obrabiarki, a gwint wykonywany jest na całej długości jednocześnie.
Ciekawym przykładem zastosowania centrum obróbczego jest wykonanie krzywki na wałku oraz kompletnego wału korbowego. W celu jaśniejszego przedstawienia wykonywanych zabiegów połączono obraz rzeczywistej obróbki z animacją procesu na komputerze. Zwracają uwagę zsynchronizowane układem sterowania, wykonywane jednocześnie w wielu osiach ruchy detalu i narzędzia.
Ostatni film prezentuje obróbkę bardzo dużego detalu, o długości ponad 10 m, zamocowanego na stole centrum frezerskiego.

Obrabiarki sterowane numerycznie

Kaseta zawiera filmy prezentujące obrabiarki sterowane numerycznie, produkowane przez Andrychowską Fabrykę Maszyn, Fabrykę Rafamet S.A., Fabrykę Obrabiarek "Mechanicy" i Fabrykę Urządzeń Mechanicznych Poręba. Oprócz podstawowych parametrów maszyn pokazany jest dodatkowy osprzęt stosowany w obrabiarkach CNC. Przedstawiono pracę tokarek, frezarek i centrów obróbczych. Ostatni film ukazuje działanie nowoczesnej linii produkcyjnej, składającej się z frezarki CNC, robota oraz urządzeń do pomiaru i selekcji.

Filmy na CD

Na dysku CD umieszczone są dwa katalogi. Pierwszy z 56 filmami w formacie AVI, drugi ze 155 rysunkami detali w formacie DWG. Pierwszy katalog zawiera bardzo krótkie filmy (trwające od kilkunastu sekund do kilku minut) przedstawiające podstawowe działania wykonywane na tokarkach CNC dla różnych materiałów z zastosowaniem typowych narzędzi. Ostatnich dwadzieścia filmów obrazuje procesy technologiczne wybranych detali należących do różnych grup materiałowych.
Drugi katalog zawiera rysunki techniczne detali prezentowanych w systemie ZERO­ OSN.
Dysk CD jest bardzo przydatnym narzędziem dydaktycznym do wykorzystania w nauce programowania obrabiarek sterowanych numerycznie. Część filmowa umożliwia zapoznanie się z rzeczywistym przebiegiem projektowanych operacji, natomiast rysunki techniczne dokumentują wymagania stawiane wykonywanym detalom.

Skok na początek