BRÜCKENFERTIGUNGSTECHNOLOGIE FÜR CNC-MASCHINEN
Ivan Sigurnjak, Radojka Marković, Dejan Marić, Antun Stoić, Josip Cumin, Miroslav Duspara, Ivan Samardžić, Branko Grizelj
JJ Strossmayer-Universität in Osijek, Fakultät für Maschinenbau in Slavonski Brod
Schlüsselwörter: Technologie, Brücke, CNC-Maschine, Laser, Fräser
Zusammenfassung
Der Beitrag beschreibt den Zweck und die Funktionsweise der Maschine, technische Eigenschaften und Anforderungen, verwendete Fertigungstechnologien, Kostenvoranschläge und notwendige Dokumentationen.
Für die Produktion ist es notwendig, die notwendigen technischen Unterlagen bereitzustellen, das Material auszuwählen und sich mit allen verwendeten Technologien gut auskennen, damit die Herstellung der Teile unter Berücksichtigung der erreichten Anforderungen und Toleranzen möglichst günstig ist.
Neben Standardtechnologien wie Sägen, Schleifen, Schweißen, Sandstrahlen, Oberflächenschutz kamen auch neue Produktionstechnologien zum Einsatz, wie Fräsen, Bohren und Senken auf numerisch gesteuerten Maschinen sowie Wasserstrahlschneiden.
Alle Technologien werden abgedeckt, vom Schneiden und Vorbereiten der Materialien bis zur Produktmontage.
1. EINLEITUNG
Die gefertigte Brücke ist für eine CNC-Laserschneidmaschine bestimmt. Es kann auch für andere Schneidverfahren wie Wasser-, Gas- und Plasmaschneiden verwendet werden. Durch einen sehr dünnen Schnitt von ca. 0,3 mm Dicke ist eine hohe Positionierungsgenauigkeit erforderlich. Aufgrund der hohen Geschwindigkeiten muss die Brücke außerdem eine große Steifigkeit aufweisenund Bewegungen von bis zu 80 m/min (Abbildung 1.1).
Abb. 1 CNC-Laserschneiderbrücke
Laserschneider zeichnen sich durch hohe Leistung, gute Qualität der Schnittflächen und Schnittgeschwindigkeit aus. Mit diesem Verfahren können fast alle Metalle geschnitten werden. Die Außenabmessungen der Maschine betragen 3700 x 2000 mm und die Abmessungen des Arbeitstisches betragen 2575 x 1300 mm, was ausreicht, um Bleche mit den Standardabmessungen 1250 x 2500 mm zu bearbeiten. Die maximal möglichen Schnittstärken betragen 10 mm für „schwarze“ Stähle und 6 mm für rostfreie Stähle. Die Maschine kann Rohre mit runden, quadratischen und rechteckigen Profilen schneiden, mit einem maximalen Durchmesser von 100 mm für runde und 100 x 100 mm für quadratische Profile. Die höchste Geschwindigkeit, die mit der Maschine erreicht werden kann, beträgt 80 m/min, während die maximale Schnittgeschwindigkeit der Maschine 20 m/min für Bleche mit einer Dicke von 1 mm beträgt.
Genauigkeitund die Positionierungswiederholgenauigkeit des Schneidkopfes beträgt 0,08 mm. Die größte Herausforderung bei der Herstellung von Maschinen wie einem Laserschneider besteht darin, bei hohen Schnittgeschwindigkeiten präzise eine hohe Genauigkeit zu erreichen, was sich erheblich auf die Kosten für die Herstellung einzelner Teile auswirkt.
2. ERSTELLUNG DER TECHNISCHEN DOKUMENTATION FÜR CNC-MASCHINEN
Die Modelle und technischen Dokumentationen wurden im Computerprogramm Solidworks erstellt (Abbildung 3.1, Abbildung 3.2). 3D-Modelle von Objekten unterschiedlicher Form lassen sich leicht erstellen. Aus dem erstellten Modell lassen sich ganz einfach 2D-Zeichnungen mit allen für die Erstellung erforderlichen Daten erstellen. Es ist auch zerleichtert die Arbeit bei der Erstellung von Programmen für die Bearbeitung auf CNC-Maschinen erheblich. Auch in diesem Fall wurde ein Computermodell verwendet, um Programme und G-Code für die Bearbeitung mit mehreren Werkzeugen auf einem Bearbeitungszentrum zu erstellen (Abbildung 3.3). Es ist ein Merkmal der modernen Vorbereitung, das die Arbeit erheblich erleichtert, die Möglichkeit von Fehlern verringert und sich auf die Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt auswirkt. Die auf diese Weise erstellte technische Dokumentation ist einfach zu speichern und kann bei der späteren Erstellung einer solchen oder einer ähnlichen Baugruppe verwendet und geändert werden.
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Abbildung 2 Solidworks 3D-Modell der Brücke
Abbildung 3 Solidworks 3D-Laserschneider
3. MAG-SCHWEISSEN
Das Lichtbogenschweißen mit einer Metallschmelzelektrode in einer Schutzgasatmosphäre gehört zu den Schmelzschweißverfahren. Das MAG-Verfahren (Metall-Aktivgas)-Schweißen erfolgt in einer Schutzatmosphäre aus Aktivgas CO2 oder einer Mischung mit überwiegendem CO2-Anteil. In der Praxis wird der Mag-Prozess oft als CO2-Prozess bezeichnet. Zum Schutz des Lichtbogens und des geschmolzenen Materials vor der umgebenden Atmosphäre müssen Schutzgase verwendet werden. Zwischen der Elektrode, die meist mit dem + Pol der Gleichstromquelle verbunden ist, und dem Grundmaterial entsteht ein Lichtbogen. Für eine stabile AufrechterhaltungAufgrund der schwachen Ionisierung ist die Verwendung von Wechselstrom im Anschluss nicht möglich. [1]
Die im Lichtbogen entstehende Wärme führt zum Schmelzen des Grund- und Zusatzmaterials. Der Draht hat die Funktion von Elektrode und Zusatzmaterial. Dieser Prozess wird häufig als automatischer, halbautomatischer oder robotischer Prozess eingesetzt. Beim Roboterprozess überwacht der Schweißer lediglich den Betrieb der Maschine, während die Parameter zuvor definiert werden. Bei halbautomatischen Verfahren erfolgt das Einbringen des Drahtes mechanisiert, während das Schweißen manuell erfolgt. Automatische Abläufe werden mechanisch, jedoch ohne den Einsatz von Robotern, gesteuert.
In der Metallindustrie werden aufgrund ihrer Einfachheit und Flexibilität am häufigsten halbautomatische Prozesse eingesetzt. Der einzige Unterschied zwischen dem MIG- und dem MAG-Verfahren besteht in der Verwendung unterschiedlicher Schutzatmosphären.[1]
Assocoder Strom muss an das Stromnetz angeschlossen sein, aus dem es Energie bezieht. Der Schweißstrom wird von der Quelle über Leiter geliefert, von denen einer mit dem Werkstück und der andere über die Steuerverteilereinheit mit der Schweißpistole verbunden ist. Über den in der Pistole befindlichen Kontaktleiter fließt der elektrische Strom durch den Schweißdraht, der mittels eines Elektromotors automatisch mit gleichmäßiger Geschwindigkeit abgewickelt wird, und wird dem Lichtbogen durch die Pistole hinzugefügt. Das Schutzgas aus der Flasche gelangt durch die Düse der Pistole zur Schweißstelle. Es durchläuft auch die Steuereinheit der Maschine (Abbildung 4.3). Über eine Düse wird Schutzgas in die Hafenatmosphäre eingeblasen. Der Fahrdraht ist bei diesem Schweißverfahren ein Verschleißteil. Ihrund die Aufgabe besteht darin, Strom zum Draht zu leiten und ihn zu führen. Die Düse dient dazu, das Schutzgas auf den Lichtbogen zu richten und ist gleichzeitig eines der Verschleißteile. Aufgrund häufiger Änderungen können sie leicht geändert werden. Schweißpistolen können je nach der beim Betrieb entstehenden Wärmemenge mit Wasser oder Luft gekühlt werden. [1]
PrVor dem Schweißen müssen die Gaszufuhr und die Schweißparameter angepasst werden. Beim halbautomatischen Schweißen wird die Pistole an das Werkstück, an die Stelle, an der der Schweißvorgang beginnt, gebracht und durch Drücken des Knopfes an der Pistole wird der Lichtbogen erzeugt und die Zugabe von Draht und Schutzgas eingeleitet. Durch Öffnen des Magnetventils wird Gas zugeführt, und zwar bevor der Draht aus der Kontaktleitung austritt. Ein Lichtbogen entsteht, indem der Stromkreis geschlossen wird, wenn der Draht das Werkstück berührt. Anschließend wird die Pistole mit einer speziellen Schweißtechnik in die gewünschte Richtung bewegt.
Schnellschweißenivierung hängt von zahlreichen Bedingungen ab, vor allem von der Dicke und Art des Grund- und Zusatzmaterials. Durch die Entstehung eines Lichtbogens kommt es zum Schmelzen und Vermischen des Grund- und Zusatzwerkstoffes, diese verbinden sich und durch Erstarren entsteht eine Schweißverbindung. [1]
Abbildung 4 Schematische Darstellung des Gerätes (a) und des MIG/MAG-Schweißverfahrens (b) [1]
Stromquellen werden ständig verbessert, um die Parameter bestmöglich und präzise anpassen zu könnendrei Schweißen. Stromquellen können Transistor und Thyristor sein. Transistoren sind aufgrund der einfacheren Parameterregelung technologisch fortschrittlicher. Bei den meisten neuen Geräten ist es möglich, andere Parameter automatisch auf Basis eines bekannten Parameters zu ermitteln. [1]
