3-AKSELISEN JYRSIMEN CNC-OHJAUKSEN TOTEUTUS

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli suunnitella ja toteuttaa erikoisvalmisteisen kolmiakselisen jyrsinkoneen CNC-ohjaus hammaspyörävalmistuksessa syntyvän jäysteen poistoa, sekä hampaan kulman viisteytystä varten. Vaatimukset jyrsimen ohjaukselle olivat nopea kappalekohtaisen asetuksen teko sekä mahdollisuus tarpeeksi monipuolisille liikkeille. Riittävän laadukkaan lopputuloksen varmistamiseksi jyrsimen liike toteutettiin servomoottoreiden sekä lineaarijohteiden ja pyöröpöydän avulla. Jyrsin pohjautuu XZC-tekniikalle, jossa lineaariset X- ja Z-akselit siirtävät jyrsinterää, rotationaalisen C-akselin pyörittäessä työstettävää hammaspyörää oman akselinsa ympäri. Servomoottoreiden ohjaus, akseleiden liikkeet sekä paikoitukset olivat helppokäyttöisyyden, sekä liikkeen erikoisen luonteen vuoksi toteutettava alusta asti itse, sillä mikään CAD-ohjelmisto ei tarjoa yksinkertaista ratkaisua tässä työstössä tarvittaville liikeradoille, ilman monimutkaista ja aikaa vievää työstöratasuunnittelua. Ohjaus perustuu tätä liikettä varten räätälöityyn C#-ohjelmointikieliseen sovellukseen, jota suorittaa jyrsimen yhteyteen liitetty tietokone. Sovellus ohjaa tietokoneen rinnakkaisportin kautta kolmea Granite Devices Oy:n valmistamaa servovahvistinta, joihin kolmen akselin servomoottorit on kytketty. Käytetty tekniikka mahdollistaa hammaspyörän viisteen erittäin tarkan sekä tehokkaan koneistamisen.

The aim of this thesis was to design and implement a Computerized Numerical Control of a unique milling machine tailored to remove burr from cogwheel manufacturing products. Versatile trajectories, a rapid milling stage and the least amount of product adjustments as possible were set as the main requirements of the design. To ensure a high quality finish, the movement of the machine was created by linear guides and a rotating assembly. The machine design is based on a XZC technique which contains linear movement axes X and Z, and a rotating axis C. The milling cutter is being moved by the axes X and Z, while the machined product is being rotated around its own axle. The control of the servos, as well as trajectories and positioning of the three axes were built from scratch, as no CAD program offers a simple and rapid solution for this trajectory of special character. The control is based on a unique application written in C# and executed by a computer attached to the machine. This application uses the computer’s parallel port to control the three different servo amplifiers manufactured by Granite Devices Ltd. These three servo amplifiers are connected to brushless direct current motors which drive the axes. The technique used in this machine enables a high precision bevel machining as well as an effective burr removal of the manufactured cogwheel.