Din punct de vedere constructiv și cinematic, cele două tipuri de mașini- unelte (mașini cu comandă numerică și mașini convenționale) sunt identice. Pentru o mai bună explicitare, vom lua cazul mașinii de frezat (pentru detalii legate de strungurile cu comandă numerică, consultați articolul din numărul anterior Tehnică și Tehnologie „Ce este și ce face un strung CNC?”).

Maşina de frezat convenţională

În general, mașina de frezat este compusă din masa de lucru care poate realiza deplasări în plan orizontal (axele X și Y pe mașina-unealtă cu comandă numerică), respectiv din arborele principal, care realizează deplasări pe verticală (axa Z). Combinând aceste mișcări cu mișcarea de rotație a arborelui principal, se efectuează prelucrarea semifabricatului. La mașinile-unelte convenționale, mișcarea de avans efectuată de mașină poate fi doar pe una dintre cele trei direcții, restrângând astfel gama posibilităților de prelucrare la traiectorii lineare paralele cu cele trei axe.

Cum se prelucrau, mai de mult, suprafeţele complexe?

În cazul în care se dorește prelucrarea după o direcție înclinată sau curbilinie, variantele de a obține acest lucru sunt: efectuarea a cel puțin o deplasare manuală sau utilizarea unui șablon și a unui mecanism de copiere.

În cazul mașinilor-unelte specializate, este posibilă realizarea de traiectorii complexe, însă acestea se bazează pe un sistem complicat de came, came care trebuie înlocuite la schimbarea profilului suprafeței prelucrate. Pe lângă acest neajuns, mașinile-unelte convenționale au transmisii care oferă un interval restrâns de valori pentru mișcarea de avans sau pentru turație, forțând de multe ori operatorul să modifice valorile regimului de așchiere optim ales la unul care poate fi selectat pe mașina-unealtă. Acest impediment se reflectă asupra productivității și asupra calității suprafeței prelucrate.

 Depozitarea sculelor aşchietoare/magazia de scule

Depozitarea sculelor așchietoare reprezintă, de asemenea, un neajuns în cazul mașinilor-unelte convenționale, deoarece scula montată pe mașină este doar cea utilizată în cadrul prelucrării. În momentul schimbării fazei tehnologice, dată de necesitatea schimbării sculei așchietoare, operatorul trebuie să demonteze scula curentă și să monteze scula următoare, ceea ce crește durata de prelucrare a piesei. Există și mașini-unelte convenționale care au magazie de scule și la care schimbarea sculei se face mai rapid, însă reglarea la cotă a sculei așchietoare tocmai schimbate se face tot prin metoda așchiei de probă (la producția individuală și de serie mică), respectiv prin utilizarea unor calibre și șabloane (la producția de serie mare), ceea ce se traduce în creșterea normei de timp.

Maşina de frezat CNC

În cazul mașinilor-unelte cu comandă numerică, aproape toate aceste neajunsuri sunt înlăturate. Deplasarea sculei se poate realiza pe toate cele 3 direcții (X, Y, Z) simultan, pentru a obține suprafețe complexe. Mai mult, în cazul mașinilor de frezat în 4-5-6 axe, pe lângă depla­sările lineare, mașina poate efectua și deplasări ce implică rotirea sculei în jurul axelor de trans­lație, obținând fie traiectorii mai complexe, fie prelucrarea mai multor fațete ale semifabricatu­lui, din aceeași orientare a acestuia în dispozitiv.

Având în vedere că mașinile-unelte cu comandă numerică sunt echipate cu motoare și cu transmisii de generație mai nouă, acestea permit efectuarea de mișcări cu viteze de avans de orice valoarea întreagă cuprinsă în intervalul min.-max. implementat pe acea mașină. Aceeași flexibilitate se aplică și arborelui principal în ceea ce privește turația.

Cele mai multe mașini-unelte cu comandă numerică au montat pe arborele principal un senzor care măsoară turația în timpul pre­lucrării, iar când aceasta are tendința să se modifice din cauza intrării sculei în material sau a neuniformității adaosului de prelucrare, senzorul transmite variația înregistrată către un mecanism de control, care modifică parametrii motorului astfel încât turația să se mențină la valoarea programată.

Ordinea sculelor în magazia de scule, a cărei capacitate este frecvent de 32 de scule, dar care poate depăși numărul de 100 de scule, nu este dependentă de succesiunea fazelor active ale procesului de așchiere.

•  FIGURA 3.Magazia de scule a unei mașini de frezat EMCO MaxMill 500

Care este deosebirea dintre capetele revolver şi magaziile de scule?

Automatizarea ciclului de schimbare a scu­lelor din magazie în arborele principal al mașinii necesită mecanisme specifice, pentru căutarea sculei ce urmează a fi folosită, pentru extragerea acesteia din magazie, pentru extragerea scu­lei care și-a terminat prelucrarea din arborele principal, pentru transportul acestora în loca­șurile libere, din arborele principal, respectiv din magazie, precum și pentru introducerea și fixarea celor două scule în locașurile lor.

•  FIGURA 4. uMagazia de scule a unei mașini de frezat Hurco DCX22-40T

Odată introduse sculele în magazie, acestora li se măsoară lungimea în consolă, diametrul și alți parametri care se stochează în registrul mașinii și care vor fi utilizați pentru a corecta poziția tăișului sculei față de suprafața ce se prelucrează, eliminând timpii aferenți așchiei de probă sau poziționării cu ajutorul calibrelor și al șabloanelor.

Performanţe ridicate ale maşinii = pregătire superioară a operatorului?!

Bineînțeles că apare tema formării și speci­alizării operatorului, majoritatea presupunând că trebuie să aibă atât noțiuni de operare, cât și noțiuni de programare, ca să poată utiliza mașina-unealtă cu comandă numerică. Ei bine, nu trebuie, dar este recomandat.

De ce nu trebuie? Pentru că mașina-unealtă cu comandă numerică poate fi utilizată și în modul „convențional” cu un minim de cunoștințe de operare, respectiv de comenzi cunoscute. Acest mod de lucru se numește MDI (Manual Data Input) și permite deplasarea pe axe a mașinii prin acționarea butoanelor de pe panoul acesteia, respectiv prin introducerea comenzilor pentru pornirea turației arborelui, schimbarea sculei, respectiv introducerea valo­rii avansului de lucru. Practic, utilizarea ei ca și o mașină-unealtă convențională, dar cu o preci­zie și cu o flexibilitate mult mai mari.

Alegerea tipului de curs/instruire pentru operatori se face în funcție de nevoi, respec­tiv de perspectivele de dezvoltare ale firmei. Allmetech Tools and Machines este unul din­tre formatorii în domeniul prelucrărilor pe mașini-unelte cu comandă numerică, având în ofertă cursuri de operatori și programatori pe trei niveluri de complexitate.

Avantaje suplimentare maşină-unealtă CNC vs maşină-unealtă convenţională

Acestor avantaje prezentate în favoarea mașinilor-unelte cu comandă numerică li se adaugă: dotarea cu transportor de așchii care funcționează fără a interveni în procesul de așchiere; senzori și mecanisme de compensare a factorului termic ce apare în timpul prelucrării; sisteme de control activ al gradului de uzură al sculei așchietoare; senzori de măsurare auto- mată a lungimii sculelor; simulatoare grafice și utilitare de tip rapoarte implementate pe echi- pamentul mașinii etc. Comparația din punctul de vedere al costu- rilor aferente prelucrării unei piese este cu atât mai elocventă, cu cât geometria suprafețelor prelucrate devine mai complexă. Mașinile-unelte convenționale se mai utilizează și astăzi în unele situații, cum ar fi:

• mașina cu comandă numerică nu este disponibilă, iar prelucrarea poate fi realizată și pe una dintre mașinile-unelte convenționale aflate în dotare;
• timpul aferent realizării programului, echipării mașinii-unelte cu scule este mai mare decât în cazul realizării acelei piese pe mașini-unelte convenționale;
• lungimea curselor disponibile pe MUCN nu permite prelucrarea piesei;
• se utilizează MU convențională ca mașină de sacrificiu, având în vedere natura semifabricatului.

Mai mult, pentru a oferi totuși unele avantaje date de avansarea tehnicii în domeniu, aceste mașini convenționale, cum sunt cele de la Knuth, pot fi echipate cu rigle digitale de măsurare a poziției sculei în zona de lucru, cu motoare ce oferă o plajă de turații selectabile cu increment de unitate etc. Pentru o mai bună înțelegere a diferențelor dintre prelucrarea cu mașini-unelte convenționale și prelucrarea cu mașini-unelte cu comandă numerică, să urmărim următorul tabel generic:

Prelucrarea pe mașini-unelte cu comandă numerică devine și mai competitivă la utilizarea unei soluții CAM sau interfață conversațională pentru generarea codului ISO. Acest subiect va fi abordat în detaliu în articolele următoare.

Bibliografi e: 1. Lobonțiu, M. Tehnologia construcțiilor de mașini, Suport de curs. 2005

Vlad Diciuc Dr. ing.