Λύσεις — Κεφάλαιο 11: Εργαλειομηχανές Αριθμητικού Ελέγχου NC – CNC (σελ. 415-419) – ΜΗΧΑΝΟΥΡΓΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Ι Γ΄ ΕΠΑΛ
Λύσεις — Κεφάλαιο 11: Εργαλειομηχανές Αριθμητικού Ελέγχου NC - CNC
Το κεφάλαιο 11 καλύπτει τις εργαλειομηχανές αριθμητικού ελέγχου NC/CNC/DNC: γενικά χαρακτηριστικά και ιστορική εξέλιξη, σύγκριση με τις συμβατικές εργαλειομηχανές (πλεονεκτήματα/μειονεκτήματα), τα καθοδηγούμενα μέρη (άξονες κίνησης X/Y/Z, μηχανισμοί μετάδοσης κίνησης, συστήματα μέτρησης μετακινήσεων, κίνηση ατράκτου, σύσφιξη τεμαχίων, διάταξη αλλαγής εργαλείων), τις βαθμίδες συστημάτων ελέγχου και τον πίνακα χειρισμού, τους τρόπους εισαγωγής δεδομένων, τα συστήματα καρτεσιανών και πολικών συντεταγμένων (απόλυτες και σχετικές), τα χαρακτηριστικά σημεία (Μ, W, R, Ε), τον προγραμματισμό σε κώδικα μηχανής κατά DIN 66025 (εντολές G κίνησης και Μ λειτουργίας, δομή block, αντιστάθμιση εργαλείων G41-G44) και τα κέντρα κατεργασίας. Οι 28 ερωτήσεις του κεφαλαίου περιλαμβάνουν 19 ερωτήσεις με σύντομη/συγκεκριμένη απάντηση (kind A: ορισμοί, λίστες, κωδικοί G/M) και 9 ανοιχτές περιγραφικές ερωτήσεις (kind E), εκ των οποίων τρεις (17, 18, 22) αφορούν προσδιορισμό συντεταγμένων σε σχήματα του βιβλίου που δεν είναι διαθέσιμα σε αυτή την εξαγωγή κειμένου (απαντώνται με τη μεθοδολογία προσδιορισμού) και δύο (27, 28) ζητούν εκπόνηση προγράμματος CNC για τόρνο/φρέζα βάσει σχημάτων του βιβλίου (απαντώνται με βάση τη δομή των λυμένων παραδειγμάτων ΑΣΚΗΣΗ 11.1/11.2 του ίδιου κεφαλαίου).
Λόγοι ανάπτυξης CNC
Ερώτηση: Σε τι οφείλεται η γρήγορη ανάπτυξη των εργαλειομηχανών με ψηφιακή καθοδήγηση;
Απάντηση:
- «Η γρήγορη αυτή ανάπτυξη και παραγωγή οφείλεται στο γεγονός ότι οι ψηφιακά καθοδηγούμενες εργαλειομηχανές επιταχύνουν κατά πολύ τις διαδικασίες της κατεργασίας, επιτυγχάνουν σημαντικά μεγαλύτερη ακρίβεια κατεργασίας, χρειάζονται πολύ λιγότερες μετρήσεις ελέγχου, μπορούν εύκολα και γρήγορα να κατεργαστούν πολύπλοκα περιγράμματα.»
Σύνοψη: Η γρήγορη ανάπτυξη οφείλεται στο ότι οι εργαλειομηχανές με ψηφιακή καθοδήγηση: επιταχύνουν κατά πολύ τις διαδικασίες κατεργασίας, επιτυγχάνουν σημαντικά μεγαλύτερη ακρίβεια κατεργασίας, χρειάζονται πολύ λιγότερες μετρήσεις ελέγχου και μπορούν εύκολα/γρήγορα να κατεργαστούν πολύπλοκα περιγράμματα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Οι τέσσερις λόγοι: ταχύτητα, ακρίβεια, λιγότερες μετρήσεις, πολύπλοκα περιγράμματα
Μορφές ψηφιακής καθοδήγησης
Ερώτηση: Αναφέρατε τις μορφές καθοδήγησης.
Απάντηση:
- «Οι ψηφιακά καθοδηγούμενες εργαλειομηχανές διακρίνονται σε NC, CNC, DNC.» με σύντομη επεξήγηση κάθε μορφής στο κεφ. 11.1.1.
Σύνοψη: Οι μορφές ψηφιακής καθοδήγησης είναι τρεις: NC (Numerical Control — αυτόνομη εκτέλεση κατεργασιών βάσει δοσμένων πληροφοριών), CNC (Computer Numerical Control — υπάρχει υπολογιστής που αναλαμβάνει τις καθοδηγητικές λειτουργίες, υπολογίζει ενδιάμεσες τιμές κινήσεων και επιτρέπει πληκτρολόγηση/διορθώσεις απευθείας στη μηχανή) και DNC (Direct Numerical Control — πολλές εργαλειομηχανές συνδεδεμένες με κεντρικό υπολογιστή, όπου συντάσσονται/ελέγχονται τα προγράμματα και διοχετεύονται αυτόματα στην εκάστοτε εργαλειομηχανή).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- NC, CNC, DNC
Πληροφορίες σύνταξης προγράμματος
Ερώτηση: Ποιες είναι οι απαραίτητες πληροφορίες για τη σύνταξη προγράμματος ψηφιακής καθοδήγησης;
Απάντηση:
- «Απαραίτητες πληροφορίες για τη σύνταξη του προγράμματος ψηφιακής καθοδήγησης είναι: 1. το μηχανολογικό σχέδιο του τεμαχίου, 2. το πλάνο εργασίας, 3. οι πίνακες συνθηκών κοπής, 4. το εγχειρίδιο χειρισμού-προγραμματισμού της συγκεκριμένης εργαλειομηχανής, 5. οι καρτέλες εργαλείων και μέσων σύσφιξης τεμαχίων.»
Σύνοψη: Οι απαραίτητες πληροφορίες είναι: 1) το μηχανολογικό σχέδιο του τεμαχίου, 2) το πλάνο εργασίας, 3) οι πίνακες συνθηκών κοπής, 4) το εγχειρίδιο χειρισμού-προγραμματισμού της συγκεκριμένης εργαλειομηχανής, 5) οι καρτέλες εργαλείων και μέσων σύσφιξης τεμαχίων.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- 5 πληροφορίες: σχέδιο, πλάνο εργασίας, πίνακες συνθηκών κοπής, εγχειρίδιο, καρτέλες εργαλείων
Στοιχεία προγράμματος CNC
Ερώτηση: Ποια στοιχεία καταχωρούνται σε ένα πρόγραμμα CNC;
Απάντηση:
- «Αναλυτικότερα, σε πρόγραμμα ψηφιακής καθοδήγησης είναι καταχωρημένα τα εξής: 1. οι συντεταγμένες των διαδοχικών σημείων..., 2. το είδος της κίνησης..., 3. γρήγορη κίνηση χωρίς επαφή..., 4. προώσεις και ταχύτητες κοπής..., 5. πληροφορίες που αναφέρονται στα εργαλεία..., 6. πληροφορίες που αναφέρονται σε λειτουργίες της μηχανής...»
Σύνοψη: Σε ένα πρόγραμμα CNC καταχωρούνται: 1) οι συντεταγμένες των διαδοχικών σημείων προς τα οποία θα κινηθεί το εργαλείο, 2) το είδος της κίνησης από σημείο σε σημείο (ευθύγραμμη, κυκλική), 3) η γρήγορη κίνηση χωρίς επαφή εργαλείου-τεμαχίου, 4) οι προώσεις και ταχύτητες κοπής των κινήσεων, 5) πληροφορίες για τα εργαλεία που θα χρησιμοποιηθούν, 6) πληροφορίες για λειτουργίες της μηχανής (π.χ. παροχή υγρού κοπής).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- 6 κατηγορίες στοιχείων ενός προγράμματος CNC
Πλεονεκτήματα-μειονεκτήματα CNC
Ερώτηση: Ονομάστε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των εργαλειομηχανών με ψηφιακή καθοδήγηση.
Απάντηση:
- Το κεφ. 11.1.2 αναλύει διεξοδικά τα πλεονεκτήματα (ακρίβεια, σύγχρονη κίνηση σε τρεις άξονες, μείωση σκάρτων, μείωση νεκρών χρόνων, ευελιξία, ανταγωνιστικότητα) και τα μειονεκτήματα/προβλήματα (ανάγκη εξειδικευμένου προσωπικού, αλλαγές στην οργάνωση μηχανουργείου, υψηλό κόστος κατασκευής) των εργαλειομηχανών ψηφιακής καθοδήγησης.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Πλεονεκτήματα: μεγαλύτερη ακρίβεια στις διαστάσεις/μορφή/θέση· δυνατότητα σύγχρονης κίνησης και στους τρεις άξονες, που επιτρέπει μορφοποίηση καμπύλων επιφανειών χωρίς επαναπροσανατολισμό (άρα χωρίς σφάλματα επαναπροσδέσεως)· η ακρίβεια δεν εξαρτάται από τη δεξιότητα του τεχνίτη (μείωση σκάρτων, λιγότερος ποιοτικός έλεγχος)· ελαχιστοποίηση νεκρών χρόνων και χρόνου παραμονής τεμαχίου στη μηχανή· δεν χρειάζονται μηχανολογικά σχέδια για μαθηματικά περιγράψιμα τεμάχια· ευκολότερος/ρεαλιστικότερος προγραμματισμός και έλεγχος παραγωγής· μεγάλη ευελιξία κατεργασιών· μεγαλύτερη ανταγωνιστικότητα (αύξηση παραγωγικότητας/όγκου παραγωγής, μείωση κόστους). Μειονεκτήματα/προβλήματα: ανάγκη εξειδικευμένου προσωπικού προγραμματισμού· ανάγκη εξειδικευμένου προσωπικού υψηλής στάθμης για ρυθμίσεις, εργαλεία και συντήρηση· αλλαγές σε όλη την οργάνωση του μηχανουργείου (σχεδίαση προϊόντος, φάσεις κατεργασίας, ποιοτικός έλεγχος, αποθήκευση)· πολύ υψηλό κόστος κατασκευής σε σχέση με τις συμβατικές εργαλειομηχανές.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- 8 πλεονεκτήματα + 4 μειονεκτήματα κατά το βιβλίο
Καθοδηγούμενα μέρη εργαλειομηχανής
Ερώτηση: Αναφέρατε τα καθηγούμενα μέρη μίας εργαλειομηχανής με ψηφιακή καθοδήγηση.
Απάντηση:
- «Τα καθοδηγούμενα μέρη μιας εργαλειομηχανής με ψηφιακή καθοδήγηση είναι τα εξής: άξονες κίνησης, μηχανισμοί μετάδοσης κίνησης, συστήματα μέτρησης μετακινήσεων, κίνηση κύριας ατράκτου, σύσφιξη τεμαχίων, διάταξη αλλαγής εργαλείων.»
Σύνοψη: Τα καθοδηγούμενα μέρη μιας εργαλειομηχανής με ψηφιακή καθοδήγηση είναι: οι άξονες κίνησης, οι μηχανισμοί μετάδοσης κίνησης, τα συστήματα μέτρησης μετακινήσεων, η κίνηση κύριας ατράκτου, η σύσφιξη τεμαχίων και η διάταξη αλλαγής εργαλείων.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- 6 καθοδηγούμενα μέρη
Άξονες κίνησης CNC
Ερώτηση: Ποιοι είναι οι άξονες κίνησης σε μία εργαλειομηχανή CNC;
Απάντηση:
- «Οι άξονες κίνησης χαρακτηρίζονται με τα γράμματα X, Υ, και Ζ.» Επιπλέον: «Οι χαρακτήρες U, V, W και Ρ, Q, R ορίζουν κινήσεις παράλληλες στους κύριους άξονες X, Υ και Ζ» και «Για περιστροφικές κινήσεις χρησιμοποιούνται οι χαρακτήρες A, Β και C».
Σύνοψη: Οι κύριοι άξονες κίνησης είναι οι X, Y και Z. Οι χαρακτήρες U, V, W και P, Q, R ορίζουν επιπλέον κινήσεις παράλληλες στους κύριους άξονες X, Y, Z, ενώ για τις περιστροφικές κινήσεις γύρω από τους άξονες X, Y, Z χρησιμοποιούνται οι χαρακτήρες A, B και C.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- X, Y, Z + U,V,W/P,Q,R + A,B,C (περιστροφικοί)
Φρεζομηχανή 2½ αξόνων
Ερώτηση: Εξηγήστε τον όρο “φρεζομηχανή 21/2 αξόνων”.
Απάντηση:
- «Αν στο κατακόρυφο υπάρχει καθοδήγηση, αλλά όχι ταυτόχρονα με την καθοδήγηση του οριζοντίου επιπέδου, τότε καλείται 2 1/2 αξόνων.»
Σύνοψη: Φρεζομηχανή 2½ αξόνων είναι αυτή στην οποία υπάρχει αυτόματη καθοδήγηση και στο κατακόρυφο επίπεδο, αλλά όχι ταυτόχρονα με την καθοδήγηση στο οριζόντιο επίπεδο — δηλαδή η κίνηση στον τρίτο άξονα γίνεται διαδοχικά, όχι σύγχρονα με τους δύο άλλους.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Καθοδήγηση στον 3ο άξονα, αλλά όχι ταυτόχρονα με τους άλλους δύο
Μετατροπή περιστροφικής σε ευθύγραμμη κίνηση
Ερώτηση: Πώς επιτυγχάνεται η μετατροπή της περιστροφικής ταχύτητας σε ευθύγραμμη σε ψηφιακά καθοδηγούμενες εργαλειομηχανές;
Απάντηση:
- «Η μετατροπή της περιστροφικής ταχύτητας σε ευθύγραμμη επιτυγχάνεται με τη βοήθεια ενός ένσφαιρου ζεύγους οδηγού κοχλία – περικοχλίου, με ανακυκλοφορούντα σφαιρικά στοιχεία κύλισης... Ο μηχανισμός αυτός... έχει μεγάλο βαθμό απόδοσης, περίπου 90%.»
Σύνοψη: Επιτυγχάνεται με τη βοήθεια ενός ένσφαιρου ζεύγους οδηγού κοχλία-περικοχλίου, με ανακυκλοφορούντα σφαιρικά στοιχεία κύλισης· ο μηχανισμός αυτός έχει μεγάλο βαθμό απόδοσης (περίπου 90%). Για εύκολη κίνηση χωρίς τζόγο χρησιμοποιούνται δύο διαιρούμενα περικόχλια με ενδιάμεσο δίσκο ρύθμισης.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ζεύγος οδηγού κοχλία-περικοχλίου με ανακυκλοφορούντα σφαιρικά στοιχεία, απόδοση ~90%
Συστήματα μέτρησης κίνησης
Ερώτηση: Εξηγήστε τα συστήματα μέτρησης της κίνησης στους άξονες.
Απάντηση:
- «Τα συστήματα μέτρησης της κίνησης στους άξονες διακρίνονται σε άμεσα και έμμεσα... Το σύστημα άμεσης μέτρησης συνδέεται κατευθείαν στο τραπέζι της μηχανής και μετρά απευθείας τις θέσεις... Η έμμεση μέτρηση γίνεται με τη βοήθεια περιστρεφόμενων μετρητικών οργάνων.»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα συστήματα μέτρησης της κίνησης στους άξονες έχουν βασικό χαρακτηριστικό το βήμα, που καθορίζει την ακρίβειά τους· τα φωτοηλεκτρικά συστήματα έχουν τη μεγαλύτερη ακρίβεια και δεν επηρεάζονται από ακαθαρσίες. Διακρίνονται σε: α) άμεσα, που συνδέονται κατευθείαν στο τραπέζι της μηχανής και μετρούν απευθείας τις θέσεις των σημείων, και β) έμμεσα, που γίνονται με τη βοήθεια περιστρεφόμενων μετρητικών οργάνων — είναι φθηνότερα, αλλά η ακρίβειά τους επηρεάζεται από τη θερμοκρασία. Η θέση κάθε άξονα αναγνωρίζεται είτε ως απόλυτη θέση ως προς το σταθερό σημείο της μηχανής, είτε σχετικά ως προς άλλη θέση.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Άμεσα (ακριβή, ακριβά) και έμμεσα (φθηνά, επηρεάζονται από θερμοκρασία)
Κινητήρες κύριας ατράκτου
Ερώτηση: Τι είδος κινητήρων χρησιμοποιείται στις εργαλειομηχανές CNC;
Απάντηση:
- «Στις εργαλειομηχανές με ψηφιακή καθοδήγηση, για την κίνηση της κύριας ατράκτου, χρησιμοποιούνται κινητήρες τριφασικού συνεχούς ρεύματος και βηματικοί.»
Σύνοψη: Χρησιμοποιούνται κινητήρες τριφασικού συνεχούς ρεύματος και βηματικοί κινητήρες. Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος ρυθμίζουν τις στροφές χωρίς διαβάθμιση (μεγάλος αριθμός στροφών, ενδεχομένως ενσωματωμένο σύστημα πέδησης). Οι βηματικοί χρησιμοποιούνται για μικρότερες ροπές/ταχύτητες και λειτουργούν με ανοιχτό σύστημα ελέγχου χωρίς ανάδραση, χωρίς ρύθμιση θέσης/ταχύτητας.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κινητήρες συνεχούς ρεύματος (τριφασικοί) και βηματικοί
Τύποι εργαλειοφορείων
Ερώτηση: Αναφέρατε τους τύπους εργαλειοφορείων και πού χρησιμοποιείται κάθε είδος.
Απάντηση:
- «Τα εργαλειοφορεία είναι δύο τύπων ρεβόλβερ και μεταφορικής ταινίας... Το εργαλειοφορείο τύπου ρεβόλβερ χρησιμοποιείται στους τόρνους και μπορεί να συγκρατεί από 6 μέχρι 16 εργαλεία. Το εργαλειοφορείο τύπου μεταφορικής ταινίας χρησιμοποιείται συνήθως στα κέντρα κατεργασίας.»
Σύνοψη: Υπάρχουν δύο τύποι εργαλειοφορείων: το τύπου ρεβόλβερ, που χρησιμοποιείται στους τόρνους και συγκρατεί 6 έως 16 εργαλεία, και το τύπου μεταφορικής ταινίας, που χρησιμοποιείται συνήθως στα κέντρα κατεργασίας και συγκρατεί συνήθως 30 έως 120 εργαλεία, ανάλογα με τον τύπο και το μέγεθος της αποθήκης.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Ρεβόλβερ (τόρνοι, 6-16 εργαλεία) και μεταφορικής ταινίας (κέντρα κατεργασίας, 30-120 εργαλεία)
Διαστάσεις κοπτικών εργαλείων
Ερώτηση: Ποιες είναι οι κύριες διαστάσεις των κοπτικών εργαλείων, που αποθηκεύονται στη μνήμη της καθοδήγησης της εργαλειομηχανής;
Απάντηση:
- «Οι διαστάσεις που εισάγονται στη μνήμη της καθοδήγησης της εργαλειομηχανής, των κοπτικών εργαλείων τόρνου είναι το μήκος L και η κάθετη απόσταση Q. Ενώ οι αντίστοιχες διαστάσεις της φρέζες είναι το μήκος L και η ακτίνα της φρέζας R.»
Σύνοψη: Για τα εργαλεία τόρνου αποθηκεύονται το μήκος L και η κάθετη απόσταση Q (κατά VDI 3425), ενώ για τα εργαλεία φρέζας αποθηκεύονται το μήκος L και η ακτίνα της φρέζας R (κατά DIN 2080) — και στις δύο περιπτώσεις μετρημένες σχετικά με το σημείο τοποθέτησης του εργαλείου.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Τόρνος: L, Q — Φρέζα: L, R
Βαθμίδες ψηφιακής καθοδήγησης
Ερώτηση: Εξηγήστε τις βαθμίδες συστημάτων ψηφιακής καθοδήγησης.
Απάντηση:
- «Ανάλογα με το σύστημα ελέγχου, τα συστήματα ψηφιακής καθοδήγησης χωρίζονται σε τρεις βαθμίδες: Σημειακή καθοδήγηση..., Γραμμική σε κύριους άξονες καθοδήγηση..., Τροχιακή καθοδήγηση...», με επιπλέον αναφορά σε καθοδήγηση περιγράμματος 2D και 2½D.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα συστήματα ψηφιακής καθοδήγησης χωρίζονται σε τρεις βαθμίδες: 1) Σημειακή καθοδήγηση — το εργαλείο προσεγγίζει σε γρήγορη κίνηση, χωρίς επαφή με το κομμάτι, το σημείο επεξεργασίας (εφαρμόζεται στη διάτρηση και στη συγκόλληση με ηλεκτροπόντα). 2) Γραμμική σε κύριους άξονες καθοδήγηση — προσέγγιση γρήγορη χωρίς επαφή και στη συνέχεια κατεργασία μόνο σε ευθεία παράλληλη προς τους άξονες, με καθορισμένη πρόωση (απλές φρέζες/τόρνοι). 3) Τροχιακή καθοδήγηση — γρήγορη προσέγγιση εργαλείου και κατεργασία ταυτόχρονα και στους τρεις άξονες. Επιπλέον υπάρχει η καθοδήγηση σε περίγραμμα 2 διαστάσεων (κατεργασία ταυτόχρονα σε 2 άξονες) και η καθοδήγηση 2½ διαστάσεων (κατεργασία σε δύο άξονες σε διάφορα επίπεδα, γρήγορη κίνηση στους τρεις άξονες).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σημειακή, γραμμική (κύριοι άξονες), τροχιακή + περίγραμμα 2D/2½D
Στοιχεία πίνακα χειρισμού
Ερώτηση: Ονομάστε τα στοιχεία που περιέχει ένας πίνακας χειρισμού.
Απάντηση:
- «Οι πίνακες χειρισμού γενικά περιέχουν τα ακόλουθα στοιχεία: Οθόνη..., Διακόπτης κινδύνου..., Διακόπτης Override..., Πλήκτρα καθοδήγησης της μηχανής..., Ηλεκτρονικός χειροκίνητος τροχός..., Πλήκτρα γραμμάτων και αριθμών..., Διακόπτης επιλογής είδους λειτουργίας...»
Σύνοψη: Ο πίνακας χειρισμού περιέχει: οθόνη, διακόπτη κινδύνου (ΝΟΤ-AUS), διακόπτη Override, πλήκτρα καθοδήγησης της μηχανής, ηλεκτρονικό χειροκίνητο τροχό, πλήκτρα γραμμάτων και αριθμών, και διακόπτη επιλογής είδους λειτουργίας.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- 7 στοιχεία πίνακα χειρισμού
Τρόποι εισαγωγής δεδομένων
Ερώτηση: Αναφέρατε τους τρόπους εισαγωγής δεδομένων στη μονάδα ελέγχου ψηφιακής καθοδήγησης.
Απάντηση:
- «Η εισαγωγή δεδομένων στις CNC-εργαλειομηχανές γίνεται με τους παρακάτω διαφορετικούς τρόπους: 1. Με χρήση διατρητικών ταινιών. 2. Με χρήση κασετών. 3. Με χρήση δισκετών. 4. Με μεταφορά δεδομένων μέσω σειριακού καναλιού RS232.»
Σύνοψη: Η εισαγωγή δεδομένων γίνεται: 1) με χρήση διατρητικών ταινιών, 2) με χρήση κασετών, 3) με χρήση δισκετών, 4) με μεταφορά δεδομένων μέσω σειριακού καναλιού RS232.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- 4 τρόποι: διατρητικές ταινίες, κασέτες, δισκέτες, RS232
Απόλυτες συντεταγμένες σχήματος Α
Ερώτηση: Να προσδιορισθούν οι απόλυτες συντεταγμένες των σημείων του σχήματος Α.
Απάντηση:
- «Οι καρτεσιανές συντεταγμένες ενός σημείου Ρ στο επίπεδο, ως προς ένα σύστημα συντεταγμένων Χ-Υ, είναι η τετμημένη ΧP και η τεταγμένη ΥP... Όλες αυτές οι συντεταγμένες δίνονται σε σχέση με ένα σημείο αναφοράς, σταθερό στο χώρο. Αυτός ο τρόπος καθορισμού λέγεται απόλυτος, ενώ οι συντεταγμένες που προκύπτουν λέγονται απόλυτες συντεταγμένες.»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Για να προσδιοριστούν οι απόλυτες συντεταγμένες κάθε σημείου του σχήματος, μετριέται η τετμημένη Χ και η τεταγμένη Υ κάθε σημείου ως προς το ίδιο, σταθερό σύστημα αναφοράς X-Y της εργαλειομηχανής/τεμαχίου (χωρίς μετατόπιση του σημείου αναφοράς από σημείο σε σημείο) — δηλαδή κάθε σημείο Pi καταγράφεται ως ζεύγος (Xi, Yi) μετρημένο πάντα από το ίδιο μηδενικό σημείο. Η ακριβής αριθμητική τιμή κάθε ζεύγους εξαρτάται από τις διαστάσεις του συγκεκριμένου σχήματος Α του βιβλίου.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Απόλυτες = μετρημένες πάντα από το ίδιο σταθερό σημείο αναφοράς
Σχετικές συντεταγμένες σχήματος Α
Ερώτηση: Να προσδιορισθούν οι σχετικές συντεταγμένες των σημείων του σχήματος Α.
Απάντηση:
- «Όταν όμως η θέση ενός σημείου Ρ1 εξαρτάται από τη σχετική του θέση ως προς ένα άλλο σημείο Ρ2, τότε οι συντεταγμένες ονομάζονται σχετικές ή αυξητικές συντεταγμένες του σημείου Ρ1 ως προς το σημείο Ρ2... θεωρείται ένα νοητό σύστημα συντεταγμένων Χ΄-Υ΄ με κέντρο το σημείο Ρ2.»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Για να προσδιοριστούν οι σχετικές (αυξητικές) συντεταγμένες, κάθε επόμενο σημείο μετριέται όχι από το σταθερό μηδενικό σημείο αλλά ως προς το αμέσως προηγούμενο σημείο της διαδρομής — θεωρείται δηλαδή για κάθε σημείο Pi ένα νοητό σύστημα X'-Y' με κέντρο το προηγούμενο σημείο Pi-1, και οι σχετικές συντεταγμένες του Pi είναι η μετατόπιση (ΔΧ, ΔΥ) από το Pi-1 στο Pi. Η ακριβής αριθμητική τιμή κάθε μετατόπισης εξαρτάται από τις διαστάσεις του συγκεκριμένου σχήματος Α του βιβλίου.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Σχετικές = μετατόπιση (ΔΧ,ΔΥ) από το προηγούμενο σημείο, όχι από το σταθερό μηδενικό σημείο
Ορισμοί χαρακτηριστικών σημείων
Ερώτηση: Δώστε ορισμό για τα εξής σημεία: Μηδενικό σημείο της μηχανής. Μηδενικό σημείο του τεμαχίου. Σημείο αναφοράς της μηχανής. Σημείο τοποθέτησης εργαλείου.
Απάντηση:
- «Μηδενικό σημείο της μηχανής Μ: Καθορίζεται από τον κατασκευαστή... αρχικό σημείο όλων των άλλων συστημάτων συντεταγμένων και σημείων αναφοράς στη μηχανή.» / «Σημείο αναφοράς της μηχανής R: Καθορίζεται από τον κατασκευαστή. Έχει σταθερές συντεταγμένες σε σχέση με το μηδενικό σημείο της μηχανής Μ...» / «Μηδενικό σημείο του κομματιού W: Είναι το αρχικό σημείο του συστήματος συντεταγμένων του κομματιού...» / «Σημείο αναφοράς του εργαλείου Ε: Είναι το σημείο τοποθέτησης του εργαλείου στη θήκη του εργαλειοφορείου.»
Σύνοψη: Μηδενικό σημείο της μηχανής (Μ): καθορίζεται από τον κατασκευαστή· είναι το μηδενικό σημείο του σταθερού συστήματος συντεταγμένων της μηχανής και το αρχικό σημείο όλων των άλλων συστημάτων συντεταγμένων/σημείων αναφοράς. Μηδενικό σημείο του τεμαχίου (W): το αρχικό σημείο του συστήματος συντεταγμένων του κομματιού, καθορισμένο βάσει του Μ, επιλεγμένο από τον προγραμματιστή. Σημείο αναφοράς της μηχανής (R): καθορίζεται από τον κατασκευαστή, με σταθερές συντεταγμένες ως προς το Μ· ορίζει τη μέγιστη διαδρομή των αξόνων και χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση του συστήματος μέτρησης μετατοπίσεων κατά την εκκίνηση της μηχανής. Σημείο τοποθέτησης εργαλείου (σημείο αναφοράς εργαλείου, Ε): το σημείο τοποθέτησης του εργαλείου στη θήκη του εργαλειοφορείου, το οποίο χρησιμεύει και ως σημείο αναφοράς για τη μέτρηση των διαστάσεων του κοπτικού εργαλείου.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Μ, W = μηδενικά σημεία· R, Ε = σημεία αναφοράς
Εντολές G
Ερώτηση: Τι εκφράζουν οι εντολές G;
Απάντηση:
- «Οι συνηθισμένες εντολές- κώδικες είναι οι εντολές G (εντολές κίνησης) και Μ (εντολές λειτουργίας).»
Σύνοψη: Οι εντολές G είναι εντολές κίνησης του κοπτικού εργαλείου/τεμαχίου, τυποποιημένες κατά DIN 66025 (π.χ. G00 γρήγορη κίνηση, G01 γραμμική παρεμβολή με κοπή, G02/G03 κυκλική παρεμβολή, G90/G91 απόλυτες/σχετικές συντεταγμένες, G41-G44 αντιστάθμιση κ.λπ.).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- G = εντολές κίνησης
Εντολές Μ
Ερώτηση: Τι εκφράζουν οι εντολές Μ;
Απάντηση:
- «Οι συνηθισμένες εντολές- κώδικες είναι οι εντολές G (εντολές κίνησης) και Μ (εντολές λειτουργίας).»
Σύνοψη: Οι εντολές Μ είναι εντολές λειτουργίας της εργαλειομηχανής, τυποποιημένες κατά DIN 66025 (π.χ. Μ03/Μ04 περιστροφή ατράκτου, Μ05 διακοπή περιστροφής, Μ06 αλλαγή εργαλείου, Μ07-Μ09 έλεγχος ροής ψυκτικού υγρού, Μ02/Μ30 τέλος προγράμματος).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Μ = εντολές λειτουργίας της μηχανής
Απόλυτες πολικές συντεταγμένες σχήματος Β
Ερώτηση: Να προσδιορισθούν οι απόλυτες πολικές συντεταγμένες των σημείων του σχήματος Β.
Απάντηση:
- «Οι πολικές συντεταγμένες ενός σημείου Ρ ως προς ένα σύστημα συντεταγμένων Χ-Υ ορίζονται με μία απόσταση και μία γωνία, όπου είναι: η απόσταση του σημείου από το κέντρο του συστήματος συντεταγμένων και η γωνία που σχηματίζεται από τον άξονα X και την ευθεία, που ενώνει το σημείο με το κέντρο του συστήματος... Η προαναφερόμενη γωνία μετριέται θετικά από τον άξονα X με αντιωρολογιακή φορά.»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Για να προσδιοριστούν οι απόλυτες πολικές συντεταγμένες κάθε σημείου του σχήματος Β, μετριέται για κάθε σημείο P η ακτίνα R (απόσταση του σημείου από το σταθερό κέντρο/μηδενικό σημείο του συστήματος συντεταγμένων) και η γωνία C, μετρημένη θετικά από τον άξονα Χ με αντιωρολογιακή φορά προς την ευθεία που ενώνει το σημείο P με το κέντρο — κάθε σημείο εκφράζεται δηλαδή ως ζεύγος (R, C) ως προς το ίδιο σταθερό κέντρο. Η ακριβής αριθμητική τιμή κάθε ζεύγους εξαρτάται από τις διαστάσεις του συγκεκριμένου σχήματος Β του βιβλίου.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Πολικές = (R, C): ακτίνα από σταθερό κέντρο + γωνία από τον άξονα X (αντιωρολογιακά)
Στοιχεία πρότασης προγραμματισμού
Ερώτηση: Ποια στοιχεία πρέπει να περιέχονται σε μία πρόταση προγραμματισμού σε γλώσσα μηχανής;
Απάντηση:
- «Το πρόγραμμα καθοδήγησης αποτελείται από ξεχωριστά block πληροφοριών, που το κάθε ένα αρχίζει με έναν αύξοντα αριθμό αναγνώρισής του... Εκτός από τον αριθμό αναγνώρισης του block, αυτό επίσης συνήθως περιλαμβάνει: κωδικό εντολής, απαιτούμενα δεδομένα για κάθε κωδικό.»
Σύνοψη: Μία πρόταση (block) προγραμματισμού σε γλώσσα μηχανής πρέπει να περιέχει: τον αύξοντα αριθμό αναγνώρισης του block (κωδικός Ν), τον κωδικό εντολής (G ή Μ) και τα απαιτούμενα δεδομένα για τον συγκεκριμένο κωδικό (π.χ. συντεταγμένες X, Y, Z, ταχύτητα πρόωσης F, στροφές S, αριθμό εργαλείου T κ.λπ.).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Αριθμός block (Ν) + κωδικός εντολής (G/M) + δεδομένα
Ορισμός αντιστάθμισης
Ερώτηση: Τι είναι αντιστάθμιση και τι χρησιμεύει στον προγραμματισμό;
Απάντηση:
- «Αντιστάθμιση, λοιπόν, των κοπτικών εργαλείων είναι η δυνατότητα που δίδεται στις ψηφιακά καθοδηγούμενες εργαλειομηχανές να λαμβάνουν υπόψη τους για τον προγραμματισμό των κινήσεων... τις διαστάσεις του κοπτικού εργαλείου, ώστε να προγραμματίζονται οι κινήσεις του σύμφωνα με το περίγραμμα του κατεργαζόμενου τεμαχίου.»
Σύνοψη: Αντιστάθμιση είναι η δυνατότητα που δίνεται στις ψηφιακά καθοδηγούμενες εργαλειομηχανές να λαμβάνουν υπόψη τους, κατόπιν εντολής του χειριστή, τις διαστάσεις του κοπτικού εργαλείου (π.χ. ακτίνα φρέζας ή ακτίνα αιχμής εργαλείου τόρνευσης), ώστε οι κινήσεις να προγραμματίζονται με βάση το πραγματικό περίγραμμα του κατεργαζόμενου τεμαχίου, όπως δίνεται από το μηχανολογικό σχέδιο, χωρίς να χρειάζεται να υπολογιστεί χειροκίνητα μια ισοαποστασιακή τροχιά.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Λαμβάνει υπόψη τις διαστάσεις εργαλείου, ώστε οι κινήσεις να ακολουθούν το περίγραμμα του τεμαχίου
Είδη αντιστάθμισης
Ερώτηση: Αναφέρατε τα είδη αντιστάθμισης.
Απάντηση:
- «Τα είδη αντιστάθμισης είναι τα εξής: G41, αριστερή αντιστάθμιση, G42, δεξιά αντιστάθμιση, G43, θετική αντιστάθμιση, G44, αρνητική αντιστάθμιση.»
Σύνοψη: Τα είδη αντιστάθμισης είναι: G41 (αριστερή αντιστάθμιση), G42 (δεξιά αντιστάθμιση), G43 (θετική αντιστάθμιση) και G44 (αρνητική αντιστάθμιση).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- G41, G42, G43, G44
Περιγραφή κέντρου κατεργασίας
Ερώτηση: Περιγράψτε ένα κέντρο κατεργασίας.
Απάντηση:
- «Τα κέντρα κατεργασίας αποτελούν τις πιο κοινές εργαλειομηχανές στην ψηφιακή καθοδήγηση. Τα τυπικά χαρακτηριστικά τους είναι: Μπορούν να κατεργαστούν πολύπλευρα τεμάχια με ένα δέσιμο σε τέσσερις ή πέντε πλευρές... Έχουν δυνατότητα προγραμματισμού σε τρία επίπεδα, Χ-Υ, Χ-Ζ και Υ-Ζ...»
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ένα κέντρο κατεργασίας είναι η πιο κοινή εργαλειομηχανή ψηφιακής καθοδήγησης, με τα εξής χαρακτηριστικά: μπορεί να κατεργαστεί πολύπλευρα τεμάχια με ένα μόνο δέσιμο, σε τέσσερις ή πέντε πλευρές, χρησιμοποιώντας ψηφιακά καθοδηγούμενους άξονες· έχει δυνατότητα προγραμματισμού σε τρία επίπεδα (X-Y με G17, X-Z με G18, Y-Z με G19)· μπορεί να εκτελέσει όλους τους τύπους κατεργασιών (κατεργασία προσώπου, διάτρηση, γλύφανση, κοπή σπειρώματος, σύνθετα περιγράμματα)· το απαραίτητο εργαλείο τοποθετείται αυτόματα στη θέση κοπής από εργαλειοθήκη που συνήθως χωράει 30-120 εργαλεία· μπορεί να υποστηρίζεται από εξαρτήματα αυτόματης φόρτωσης/εκφόρτωσης τεμαχίων.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Πολύπλευρη κατεργασία με ένα δέσιμο, 3 επίπεδα προγραμματισμού, αυτόματη αλλαγή εργαλείων
Πρόγραμμα τόρνου (σχήμα Γ)
Ερώτηση: Να εκπονηθεί ένα πρόγραμμα σε γλώσσα μηχανής, για κατεργασία του κομματιού του σχήματος Γ σε ψηφιακό τόρνο.
Απάντηση:
- Βλ. το λυμένο παράδειγμα «ΑΣΚΗΣΗ 11.1» του βιβλίου, όπου δίνεται πλήρες πρόγραμμα με σειρά blocks N1-N50 (G91 σχετικές συντεταγμένες, G95 πρόωση σε mm/rev, M06 αλλαγή εργαλείου, G00 γρήγορη κίνηση, M03 περιστροφή ατράκτου, G01 ευθύγραμμες κινήσεις με κοπή, G02/G03 κυκλικά τόξα, M02 τέλος προγράμματος).
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η εκπόνηση προγράμματος για τόρνο ακολουθεί το πρότυπο δομής του λυμένου παραδείγματος του βιβλίου (ΑΣΚΗΣΗ 11.1): ορίζεται πρώτα το σύστημα συντεταγμένων (G90 απόλυτες ή G91 σχετικές) και η μονάδα πρόωσης (G94/G95), γίνεται αλλαγή εργαλείου με Μ06 Τ.., στη συνέχεια γρήγορη προσέγγιση με G00 στο πρώτο σημείο, εκκίνηση της ατράκτου με Μ03/Μ04 S.., και ακολουθούν διαδοχικά blocks G01 (ευθύγραμμες κινήσεις με κοπή) και G02/G03 (κυκλικά τόξα με ακτίνα R ή κέντρο I,J) για κάθε τμήμα του περιγράμματος του τεμαχίου του σχήματος Γ, με τις αντίστοιχες τιμές X, Z και πρόωση F να προκύπτουν από τις πραγματικές διαστάσεις του σχήματος. Το πρόγραμμα κλείνει με Μ02 (ή Μ30) για το τέλος του προγράμματος. Οι συγκεκριμένες αριθμητικές τιμές των συντεταγμένων εξαρτώνται από τις διαστάσεις του σχήματος Γ του βιβλίου.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Δομή: G90/91+G94/95 → M06 αλλαγή εργαλείου → G00 προσέγγιση → M03 άτρακτος → G01/G02/G03 περίγραμμα → M02 τέλος
Πρόγραμμα φρέζας (σχήμα Δ)
Ερώτηση: Να εκπονηθεί ένα πρόγραμμα σε γλώσσα μηχανής, για κατεργασία του κομματιού του σχήματος Δ σε ψηφιακή φρέζα.
Απάντηση:
- Βλ. το λυμένο παράδειγμα «ΑΣΚΗΣΗ 11.2» του βιβλίου, όπου δίνεται πλήρες πρόγραμμα με σειρά blocks N1-N80 (G90 απόλυτες συντεταγμένες, G94 πρόωση σε mm/min, M06 αλλαγή εργαλείου, G42 δεξιά αντιστάθμιση, G00 γρήγορη κίνηση, M03 περιστροφή ατράκτου, G01 ευθύγραμμες κινήσεις με κοπή, G02/G03 κυκλικά τόξα, G00 απόσυρση, M02 τέλος προγράμματος).
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η εκπόνηση προγράμματος για φρέζα ακολουθεί το πρότυπο δομής του λυμένου παραδείγματος του βιβλίου (ΑΣΚΗΣΗ 11.2): ορίζεται το σύστημα συντεταγμένων (G90 απόλυτες) και η μονάδα πρόωσης (G94, mm/min), γίνεται αλλαγή εργαλείου με Μ06 Τ.. και ενεργοποιείται τυχόν αντιστάθμιση (π.χ. G42 δεξιά), γρήγορη προσέγγιση με G00 στο πρώτο σημείο, εκκίνηση ατράκτου με Μ03 S.., βύθιση στο βάθος κοπής κατά Ζ με G01, και ακολουθούν διαδοχικά blocks G01 (ευθύγραμμες πλευρές με κοπή, πρόωση F) και G02/G03 (κυκλικά τόξα με ακτίνα R) που ακολουθούν το περίγραμμα του τεμαχίου του σχήματος Δ, με τις αντίστοιχες τιμές X, Y να προκύπτουν από τις πραγματικές διαστάσεις του σχήματος. Το πρόγραμμα κλείνει με ανύψωση του εργαλείου (G00 στον άξονα Ζ), απομάκρυνση σε ασφαλή θέση (G00 X.. Y..) και Μ02 για το τέλος του προγράμματος. Οι συγκεκριμένες αριθμητικές τιμές των συντεταγμένων εξαρτώνται από τις διαστάσεις του σχήματος Δ του βιβλίου.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Δομή: G90+G94 → M06 αλλαγή εργαλείου → G42 αντιστάθμιση → G00 προσέγγιση → M03 άτρακτος → G01 βάθος → G01/G02/G03 περίγραμμα → G00 απόσυρση → M02 τέλος
