Obsah diplomové práce Seznam použitých zna

Obsah diplomové práce

Seznam použitých značek a zkratek ... 7

Úvod...9

1. Způsoby navrhování hospodárných řezných podmínek při obrábění ... 10

1.1 Volba řezných podmínek ... 10

1.2 Volba řezných podmínek při soustružení ... 11

1.3 Optimalizace řezných podmínek při obrábění ... 12

1.4 Navrhování hospodárných řezných podmínek ... 13

1.4.1 Navrhování řezných podmínek - výpočet ze vzorců ... 13

1.4.2 Navrhování řezných podmínek - pomocí normativů ... 15

1.4.3 Navrhování řezných podmínek - využitím PC ... 17

2. Analýza programu aktuálně používaného na KOM TUL ... 18

2.1 Představení programu Softnorma ... 18

2.2 Popis jednotlivých „obrazovek“ programu Softnorma ... 19

2.2.1 Volba trvanlivosti - hrubování ... 21

2.2.2 Volba trvanlivosti - dokončování ... 26

2.2.3 Optimalizace trvanlivosti dle maximální produktivity - hrubování ... 28

2.2.4 Optimalizace trvanlivosti dle maximální produktivity -.dokončování ... 29

2.2.5 Optimalizace trvanlivosti dle maximální hospodárnosti ... 30

2.3 Softnorma jako relační databázový program ... 31

3. Návrh nového výpočtového programu ... 35

3.1 Volba způsobu vypracování nového výpočtového programu ... 35

3.2 Stručný popis tvorby nového programu pomocí aplikace MS Access ... 36

3.2.1 Tvorba databázových tabulek ... 36

3.2.2 Tvorba relací a dotazů ... 38

3.2.3 Tvorba formulářů ... 39

3.3 Jednotlivé funkce nového programu a stručný uživatelský manuál ... 40

3.3.1 Formulář pro základní údaje o obrobku ... 43

3.3.2 Formulář pro volbu technologie a způsobu obrábění ... 44

3.3.3 Formulář pro volbu jednotlivých prvků soustavy S-N-O-P ... 44

3.3.4 Formulář pro zadávání dalších řezných podmínek ... 45

3.3.5 Formulář pro volbu postupu při práci s trvanlivostí včetně mezivýsledků ... 47

3.3.6 Formulář pro zadávání rozměrů obrobku ... 49

3.3.7 Formulář s konečnými výsledky a informacemi o celém procesu ... 50

3.4 Uživatelské rozhraní výpočtového programu ... 51

4. Ověření nově navrženého výpočtového programu ... 55

4.1 Ověření programu na souboru vzorových úloh ... 55

4.2 Nezávislé ověření programu na libovolně zadané úloze ... 55

Závěr……….. ... 60

Seznam použité literatury ... 62

Seznam příloh ... 63

Seznam použitých zkratek a symbolů

DP diplomová práce

S-N-O-P soustava představující stroj, nástroj, obrobek, přípravek

RO rychlořezná ocel

SK slinutý karbid

fN nákladová funkce

PC osobní počítač (personal computer)

VN výrobní náklady

TU technická univerzita

VÚOSO výzkumný ústav obráběcích strojů a obrábění

ČSN označení českých technických norem

VDSK (VBD) vyměnitelná břitová destička

FR frézování

BR broušení

MS Microsoft

vc [m·min^-1] řezná rychlost

f (fot,fRa)[mm·ot^-1] posuvza jednu otáčku

ap [mm] šířka záběru ostří

D [mm] průměr obrobku

n [ot·min^-1] otáčky obrobku

i [-] počet záběrů

T [min] trvanlivost břitu nástroje

Cv [-] materiálová konstanta (z Taylorova vztahu) xv, yv [-] materiálové exponenty (z Taylorova vztahu) m [-] nástrojový exponent (z Taylorova vztahu)

Fc [N] řezná síla

p (ks) [MPa] měrný řezný odpor

η [-] mechanická účinnost stroje

Ra [µm] střední aritmetická drsnost povrchu Rt [µm] maximální výšková nerovnost povrchu vskHR [m·min^-1] skutečná řezná rychlost pro hrubování

fskHR [mm·ot^-1] skutečný posuv pro hrubování

PelskHR [kW] skutečný příkon elektromotoru pro hrubování vskHL [m·min^-1] skutečná řezná rychlost pro hrubování fskHL [mm·ot^-1] skutečný posuv pro hrubování

apskHL [mm] skutečná hloubka řezu pro dokončování

rɛ [mm] poloměr špičky nástroje

Pel [kW] výkon stroje

kp [-] konstanta pro podmínky obrábění Topti [min] optimální trvanlivost břitu nástroje Tprod [min] produktivní trvanlivost břitu nástroje NN [Kč] náklady na nástroj

Ns [Kč/hod] režijní náklady na stroj

tax [min] čas na výměnu a seřízení nástroje vf [mm·min^-1] posuvová rychlost

ts [min] strojní čas

L [mm] délka záběru nástroje

ln [mm] délka náběhu nástroje lp [mm] délka přeběhu nástroje lth [mm] teoretická délka záběru

l [mm] délka obráběné plochy

χ [°] úhel nastavení ostří

Úvod

Řezné podmínky obecně shrnují vstupní parametry pro proces obrábění. Jsou závislé na vlastnostech stroje, nástroje, obrobku, přípravku a v neposlední řadě na řezném prostředí. Jejich volba ovlivňuje přesnost rozměrů a jakost obrobené plochy [1]. Obrábění by mělo probíhat za co nejhospodárnějších podmínek.

Tato diplomová práce se zabývá problematikou navrhování a optimalizace řezných podmínek při soustružení, což je nejrozšířenější technologie obrábění rotač- ních ploch. Po dlouhá léta se lidé snaží řešit otázku řezných podmínek a to mnohými způsoby, například různé propočty, tvorby tabulek a tím rozšiřování normativů týkají- cích se této problematiky. Ve světě je známo již několik pohledů na tuto věc a stále je co vylepšovat. V dnešní době se při volbě řezných podmínek využívá i výpočetní techniky, která umožňuje rychlejší výpočty a odstraňuje zdlouhavé hledání v rozsáhlých normativech. Potřebný údaj je okamžitě vyhledán v databázi výpočtové- ho programu.

Cílem diplomové práce (DP) je řešení problematiky návrhu a optimalizace řez- ných podmínek s pomocí výpočetní techniky, resp. inovace programu Softnorma vy- vinutého v roce 1991, který je aktuálně používaný na KOM TU v Liberci.

Cíle diplomové práce jsou:

• analýza výpočtového programu Softnorma,

• volba vhodné aplikace pro tvorbu nového programu,

• vytvoření přehlednějšího a uživatelsky méně náročného programu,

• ověření nového programu na řadě vzorových úloh.

Pro vytvoření zcela nového výpočetního programu je nutné, aby byly uskuteč- něny následující kroky.

Postup vypracování diplomové práce:

• zpracování informací získaných z analýzy,

• návrh a implementace inovačního algoritmu do nového výpočtového programu.

Výsledkem řešení diplomové práce by měl být nový výpočtový program, který by pracoval v aplikaci, která je dostupná na půdě Technické univerzity v Liberci. Jako vhodné se zdají aplikace Office, které poskytuje společnost Microsoft a škola dispo- nuje licencemi k tomuto vybavení.

Předpokládá se, že nový software bude sloužit jako učební pomůcka při výuce předmětu „Technologie 3 - Obrábění“.

1. Způsoby navrhování hospodárných řezných podmínek při obrábění

1.1 Volba řezných podmínek

Přesnost rozměrů a jakost obrobené plochy je při obrábění ovlivněna řadou parametrů dané technologie, zejména pak řeznými podmínkami [2]. Obecně lze řez- né podmínky dělit na dvě úrovně. Řezné podmínky v širším slova smyslu, u kte- rých se navrhují jednotlivé členy tzv. soustavy S-N-O-P, jejíž název se skládá z počátečních písmen prvků, které zahrnuje: stroj, nástroj, obrobek a přípravek. Řez- né podmínky v užším slova smyslu, které slouží pro dílčí popis procesu obrábění.

Tyto podmínky zahrnují veličiny jako je: řezná rychlost (vc), posuv (f) a hloubka řezu (ap).

Volba řezných podmínek je tedy závislá na vlastnostech stroje, nástroje ob- robku i prostředí (materiál řezného nástroje, druh stroje a obráběného materiálu, po- užitá procesní kapalina apod.) a na požadovaných vlastnostech obrobku (přesnost rozměrů a tvaru, drsnost obrobeného povrchu, ovlivnění povrchové vrstvy obrobené plochy apod.) viz. obr. 1. Pokud je k dispozici katalog řezných podmínek přímo od výrobce nástrojů, tak je vhodné se řídit jeho doporučeními, dle kterých lze pro poža- dovanou trvanlivost břitu nástroje, materiál obrobku a materiál břitu nástroje tyto řez- né podmínky stanovit [1].

Obr. 1 Vlivy působící na jednotlivé prvky soustavy S-N-O-P [3]

1.2 Volba řezných podmínek při soustružení

Soustružení je obrábění rotačních ploch, zpravidla jednobřitým nástrojem.

Hlavním pohybem při soustružení je otáčivý pohyb obrobku. Nástroj koná vedlejší pohyb, tj. podélný posuv, rovnoběžný s osou otáčení obrobku a příčný posuv, kolmý k ose obrobku. Na soustruzích lze obrábět válcové, kuželové, kulové i obecné rotační plochy a závity [1].

Řezné podmínky (v užším slova smyslu) při soustružení volíme obecně tak, že z celkového přídavku na obrábění nejprve stanovíme šířku záběru ostří (a_p); přída- vek odebíráme pokud možno na jednu odebíranou vrstvu; šířka záběru ostří je ome- zena délkou ostří nože (v záběru nemají být více než 2/3 délky ostří), výkonem stroje a tuhostí stroje a obrobku; šířka záběru ostří při soustružení se obvykle pohybuje v rozsahu 0,03 až 30 mm, což závisí na způsobu obrábění [2].

Následně stanovíme hodnotu posuvu (fot). Posuv je dráha, kterou nástroj ura- zí za jednu otáčku obrobku. Volba posuvu závisí na požadované jakosti obrobené plochy a je ovlivněna též geometrií břitu, tuhostí stroje a jeho výkonem. Posuv se volí tak, aby vyhovoval uvedeným kritériím a byl co možná největší; obvykle se pohybuje v rozsahu 0,05 až 2 mm/ot, např.:

při hrubování 0,3 až 2 mm/ot (u velkých strojů i více), obrábění na čisto 0,1 až 0,3 mm/ot,

pro jemné soustružení 0,05 až 0,1mm/ot.

Řezná rychlost (vc) při soustružení je obvodová rychlost obrobku :

v

_ୡ

=

^{஠∙ୈ∙୬}_ଵ଴଴଴

ሾm/minሿ,

^kde D...průměr obráběné plochy [mm], n...otáčky obrobku [ot/min].

Řezné rychlosti se pro soustružení obvykle pohybují v rozsahu 10 až 600 m/min a jsou závislé zejména na druhu obráběného materiálu, na způsobu obrábění a na druhu nástrojového materiálu; pro nástroje z rychlořezné oceli (RO) a ze slinu- tých karbidů (SK) a jednotlivé způsoby soustružení vnějších rotačních ploch, jsou v následujícím přehledu uvedeny orientační hodnoty řezných rychlostí:

RO SK

při hrubování 10 až 90 m/min 40 až 300 m/min, obrábění na čisto 20 až 120 m/min 50 až 500 m/min, pro jemné soustružení 40 až 150 m/min 60 až 600 m/min.

V daném rozsahu zpravidla platí nejnižší řezné rychlosti pro obrábění legova- ných ocelí, vyšší řezné rychlosti je možno volit pro obrábění nelegovaných uhlíko- vých ocelí a litiny. Vysoké rychlosti lze použít pro obrábění hliníku a jeho slitin. Maxi- mální hodnoty řezné rychlosti uvedené v jednotlivých rozsazích platí pro povlakované nástroje [2].

1.3 Optimalizace řezných podmínek při obrábění

Řezný proces lze optimalizovat dle dvou hlavních kritérií. Kritérium hospo- dárnosti, které znamená, že volíme takové řezné podmínky, při jejichž použití obro- bíme danou součástku, při dodržení požadovaných jakostních parametrů, s minimálními náklady na výrobu jednoho kusu. Takové řezné podmínky označujeme pak obecně jako optimální. Optimalizace řezného procesu pomocí kritéria produkti- vity znamená práci takovými řeznými podmínkami, při nichž dosahujeme maximální- ho výkonu, tj. maximálního počtu obrobených součástek za časovou jednotku, bez zřetele k hospodárnosti, tedy za co nejkratší čas vyrobit jeden kus [6].

Tato dvě kritéria jsou ovšem protichůdná, nelze je splnit obě současně, v praxi se optimalizace provádí obvykle podle kritéria hospodárnosti a takto řezné určené podmínky jsou pak označovány jako hospodárné řezné podmínky [3].

Optimalizaci obráběcího procesu vztahujeme zpravidla na výše uvedené zá- kladní řezné podmínky - řeznou rychlost (vc), posuv (f), hloubku řezu (ap), popř. také počet záběrů potřebných na odebrání přídavku na obrábění (i). Doplňkovými pracov- ními podmínkami, které je možno volit a které také tvoří soubor pracovních podmí- nek, jsou řezné prostředí a řezivost nástroje, v některých případech také způsob upnutí obrobku a další.

Matematicky lze problém optimalizace řezných podmínek vyjádřit tak, že jde onalezení absolutního minima nákladové funkce fN, v níž proměnné vc, f, ap, i a tr- vanlivost nástroje T jsou vázány soustavou omezujících podmínek [6].

f

_୒

൫v

_ୡ

, f, a

_୮

, i, T൯ ≐ min.

Obecné řešení optimálních řezných podmínek vychází z těchto předpokladů:

a) vlastní náklady na obrobení dané plochy součástky jsou minimální, b) trvanlivost nástroje T dosahuje optimální hodnoty,

c) pracujeme pro daný případ obrábění maximálně dosažitelnou hloubkou ře- zu, v druhé řadě maximálně použitelným posuvem,

d) respektujeme všechny faktory, které omezují při obrábění na daném stroji, daným nástrojem a danými kvalitativními požadavky na obrobek velikost řezných podmínek.

Tímto způsobem se optimalizuje pouze dílčí operační úsek nebo pracoviště, například soustruh. Nelze to chápat jako globální řešení celého výrobního procesu.

1.4 Navrhování hospodárných řezných podmínek

Určování řezných podmínek v užším slova smyslu (vc, f, ap) a jejich optimali- zaci z hlediska hospodárnosti lze provádět různými způsoby, např.:

a) výpočtem ze vzorců,

b) z normativů řezných podmínek,

c) pomocí PC a jeho programového vybavení.

1.4.1 Navrhování hospodárných řezných podmínek - výpočet ze vzorců

Kritérium hospodárnosti nebo-li kritérium minimálních výrobních nákladů lze formulovat: VN = min.

,

kde VN jsou výrobní náklady na uvažovaný operační úsek (jsou uvažovány jen náklady plynoucí ze strojního času, času vedlejšího a náklady spojené s nástrojem) [5].

Ovšem určení optimálních řezných podmínek má jistá omezení a mezi ty nej- vlivnější patří omezení dané komplexním Taylorovým vztahem, ze kterého lze vypo- čítat hospodárnou řeznou rychlost (vc). Taylorův vztah je vyjádřením trvanlivosti nástroje v závislosti na řezné rychlosti a dalších řezných podmínkách [5].

Pro určení řezné rychlosti při soustružení lze napsat komplexní Taylorův vztah ve tvaru:

v

_ୡ

=

_୘ౣ∙ୟ^େ_౦^౮౬౬∙୤^౯౬

ሾm/minሿ

^{, kde}

vc ... řezná rychlost,

T ... trvanlivost nástroje [min], ap (h) ... šířka záběru ostří [mm], f (s) ... posuv [mm/ot].

Konstantu Cv a exponenty xv, yv, m lze určit z tabulek pro výpočet řezné rych- losti viz. obr. 2.

Obr. 2 Příklad tabulky exponentů a konstant pro výpočet řezné rychlosti [3]

Ke dvěma hlavním řezným podmínkám (ap, f) se hledá třetí (vc) tak, aby jejich kombinace byla z hlediska hospodárnosti optimální.

Omezující podmínka z hlediska komplexního Taylorova vztahu se může uva- žovat spolu s ostatními omezujícími podmínkami nebo ji lze začlenit do kritéria opti- málnosti, které se snaží sloučit působení všech faktorů do společných závislostí i za cenu určité nepřesnosti [5].

Další důležitou veličinou při určování optimálních řezných podmínek je řezná síla (Fc), resp. její tangenciální složka, která se vypočítá ze vzorce:

F

_ୡ

= p ⋅ f ⋅ a

_୮

ሾNሿ

^{, kde}

Fc ... řezná síla,

p (ks) ... měrný řezný odpor [MPa], f (s) ... posuv [mm/ot],

ap (h) ... hloubka řezu [mm].

Výsledná hodnota řezné síly je určujícím členem ke zjištění potřebného pří- konu elektromotoru (Pel) obráběcího stroje, který se vypočítá následovně:

P

_ୣ୪

=

^୊ౙ_஗^⋅୴ౙ

ሾWሿ

^{, kde}

vc ... řezná rychlost [m/min],

Fc ... tangenciální složka řezné síly,

η ... mechanická účinnost (obvykle uvažována jako 0,7) [3].

1.4.2 Navrhování hospodárných řezných podmínek - pomocí normativů

Účelem je určit hospodárné řezné podmínky vc, f, ap z normativů a zkontrolo- vat příkon elektromotoru pro hrubovací úsek operace.

Většina operací při obrábění tam, kde je třeba dodržet určitou jakost povrchu obrobku a přesnost rozměru a geometrického tvaru je rozdělena na dva úseky - úsek hrubovací a úsek dokončovací. Náležitě tomu se určují i řezné podmínky pro jed- notlivé úseky [3].

Postup určování řezných podmínek:

- Určení celkové hloubky záběru a její rozdělení na třísku hrubovací a třísku dokon- čovací (volí se 0,5 ÷ 2 mm podle velikosti obráběné součásti a podle požadované střední aritmetické drsnosti povrchu Ra). Volba velikosti třísky pro hlazení.

- Vyhledání tabulky v normativech v části označené „hrubování“ podle kombinace třídy obrobitelnosti materiálu polotovaru obrobku a nástrojového materiálu viz. obr. 3.

- Vyhledání dílčí části této tabulky podle zadaného poloměru špičky nože a velikosti hrubovací třísky. Kombinace ostatních řezných podmínek je dána dále zásadou, aby využitý příkon elektromotoru byl těsně pod hranicí příkonu dovoleného [3].

Zjištěné výsledky pro úsek hrubování jsou: skutečná řezná rychlost pro hrubo- vání (vskHR), skutečný posuv pro hrubování (fskHR), skutečná hloubka řezu při hrubo- vání (apskHR), skutečný příkon elektromotoru pro hrubování (PelskHR).

- V tabulce normativů, označených „hlazení“ se vyhledá kombinaci zadané třídy ob- robitelnosti a nástrojového materiálu viz. obr. 3. Orientace v této tabulce se řídí dle údaje o poloměru špičky nože, požadované střední aritmetické drsnosti povrchu azvolené velikosti hladicí třísky. Vyhledá se ve spodní části tabulky opravný koefici- ent pro dokončování, hodnoty dokončovací řezné rychlosti a posuvu pro dokončová- ní, koeficientem se opravuje pouze řezná rychlost.

Zjištěné hodnoty pro úsek dokončování jsou: skutečná řezná rychlost pro do- končování (vskHL), skutečný posuv pro dokončování (fskHL), skutečná hloubka řezu pro dokončování (apskHL).

Rozhodující pro hledání v tabulkách pro úsek hrubování je poloměr špičky no- že, hloubka hrubovací třísky a dovolený příkon elektromotoru. Rozhodující pro úsek dokončování je střední aritmetická drsnost povrchu, poloměr špičky nože a hloubka hladicí třísky [3].

Obr. 3 Příklad stránek z normativů [3]

1.4.3 Navrhování hospodárných řezných podmínek - využitím PC

Pro navrhování řezných podmínek s využitím PC je potřeba mít patřičné pro- gramové vybavení, které je schopné orientačně určit řezné podmínky, které následně optimalizuje na základě vkládání dalších nových vstupních informací.

Jedním takovým programovým vybavením je software s názvem „Softnorma“, což je relační databázový program, který lze doplňovat o data nová. Využívá se pro navrhování řezných podmínek pro technologii soustružení a frézování. Slouží přede- vším pro časové studie procesu obrábění [4].

V další kapitole bude popsána podrobnější analýza programu „Softnorma“.

2. Analýza programu pro navrhování řezných podmínek při soustružení aktuálně používaného na KOM TUL

2.1 Představení programu Softnorma

V současné době se na Katedře obrábění a montáže TU v Liberci používá pro navrhování řezných podmínek při výuce program Softnorma viz. obr. 4.

Tento program byl vyvinut Výzkumným ústavem obráběcích strojů a obrábění (VÚOSO) v roce 1991. Na jeho vzniku se podíleli tehdejší zaměstnanci ústavu a to jmenovitě Karel Bláha, Josef Houdek, Petr Staněk, kteří stáli za odborně-vědeckou stránkou věci a dále pak Tomáš Šipka a Petr Wagenknecht, kteří měli na starosti vy- tvoření samotného softwaru. Na Katedře obrábění a montáže se konkrétně používá verze 3.4.

Obr. 4 Úvodní obrazovka programu Softnorma

Katedra Softnormu používá zejména při výuce předmětu „Technologie 3 - Ob- rábění“, kde je aplikována na řadu praktických příkladů pro vytvoření určité představy o navrhování řezných podmínek prostřednictvím PC. Výstupem bývají základní řezné podmínky pro fázi hrubování i dokončování na konkrétní strojní součásti.

2.2 Popis jednotlivých „obrazovek“ programu Softnorma

První funkční obrazovka programu Softnorma poskytuje uživateli nabídku všech operací, které lze provádět. V záhlaví je na výběr ze tří základních možností, kde dvě zastupují konkrétní technologie obrábění (soustružení, frézování) a ta zbýva- jící poskytuje uživateli možnosti tisku a uložení projektu nebo opuštění programu Softnorma viz. obr. 5.

Obr. 5 Základní orientační obrazovka Softnormy

Jak je možné vidět na obr. 5, u obou technologií jde nejprve určit způsob ob- rábění, kde lze vybrat mezi dokončováním a hrubováním. Následně je potřeba roz- hodnout, zda se trvanlivost nástroje bude volit nebo optimalizovat. V druhém případě se dále vybere mezi dvěma hlavními kritérii optimalizace. První je kritérium maximál- ní produktivity a druhé je kritérium maximální hospodárnosti. Obě varianty byly podrobněji popsány v kapitole 1.2.

Třetí možnost v záhlaví obrazovky nabízí pět uživatelských funkcí. „Tisk na obrazovku“ způsobí vyvolání konečných výsledků konkrétního příkladu na monitor atímto způsobem je možné výsledky uložit formou obrázku. „Tisk na tiskárnu“ je kla- sický příkaz pro vytištění výsledků na papír pomocí počítačového příslušenství. Další funkce, „Uložení součástky“, slouží k datové archivaci jednotlivých úloh. Naopak „Vý- běr součástky“ nahraje dříve uložený projekt. Poslední je „EXIT“ - příkaz, kterým uži- vatel opustí program Softnorma.

Po zvolení potřebných parametrů na orientační obrazovce, program vyzve uživatele, aby zadal základní údaje o obrobku, kde podstatnou položkou je uvedení třídy materiálu dle normy ČSN. Tato obrazovka se vyplňuje pouze jednou pro každou součást. To znamená, že při případné změně způsobu obrábění či kritéria optimali- zace, nemusí uživatel opět zadávat údaje uvedené na obr. 6.

Obr. 6 Příklad vyplněné obrazovky se základními údaji

Následně, pro upřesnění, žádá program Softnorma ještě o zařazení materiálu do tříd obrobitelnosti, přičemž pro snadnější volbu poskytne tabulku obsahující řadu dalších vlastností daného materiálu viz. obr. 7.

Obr. 7 Tabulka sloužící pro zařazení materiálu do tříd obrobitelnosti

Po této fázi, když již uživatel kompletně stanovil počáteční údaje, se další kro- ky poněkud liší. Každá z možností, vybraných v záhlaví orientační obrazovky, má své specifické zadávací prostředí.

2.2.1 Volba trvanlivosti - hrubování

Pokud uživatel určí hrubování za způsob obrábění a vybere si, že chce trvan- livost volit, tak se objeví obrazovka, do které postupně vkládá parametry procesu aSoftnorma mu napomáhá modrými informačními tabulkami, ve kterých snadno na- jde potřebné údaje. Tabulky se objevují postupně viz. obr. 8 (legenda je součástí ob- rázku, kde spolu korespondují dvojice písmen [A) - A), ...] ).

Obr. 8 Obrazovka pro určení parametrů procesu obrábění při hrubování

První dva řádky zeleně podbarvené tabulky jsou předepsány z předešlých kroků. Řádek třetí slouží ke zvolení obráběcího stroje. V momentě, kdy se uživatel dostane kurzorem na tento parametr, objeví se v pravé části obrazovky modré pole, které informuje o možném výběru strojů z katalogu a k nim udává navíc jejich příkon viz. obr. 8 A). Stejný princip modrých informačních polí nastává i u zbylých paramet- rů.

Dalším parametrem je volba materiálu nástroje využívající informační pole, které znázorňuje použitelné nástrojové materiály, u kterých se předpokládá znalost příslušných konstant a exponentů potřebných do Taylorova vztahu. Potřebná data jsou uvedena v samotném programu viz. obr. 8 B).

Parametr na pátém řádku udává číslo normy nástroje a spolu s tím i několik charakteristických prvků, které lze vybrat opět z modrého informačního pole. Mezi zmíněné charakteristické prvky patří: velikost břitové destičky v milimetrech, směr posuvu (umístění hlavního břitu), kódové značení břitové destičky a velikost úhlu na- stavení ve stupních viz. obr. 8 C).

Následujícím parametrem je poloměr špičky nástroje, který je určen také na základě výpisu informačního pole viz. obr. 8 D).

U posuvu a hloubky řezu mají modrá pole mírně odlišný význam. Slouží pro informování o omezení, které je při volbě těchto parametrů nutné respektovat. Před zadáním číselné hodnoty posuvu se objeví modré pole, které upozorní na omezení daná strojem a břitovou destičkou viz. obr. 8 E). Pokud nebudou omezení respekto- vána, software upozorní uživatele, aby zvolené hodnoty opravil. Po vyhovujícím za- dání posuvu se objeví ve spodní části obrazovky výrok, který oznamuje budoucí ja- kost obrobené plochy při použití zvoleného posuvu a nástroje. V zápětí Softnorma vypíše otázku, zda je výsledná jakost povrchu přijatelná. V případě kladného přijetí drsnosti následuje volba velikosti hloubky řezu, jež je doprovázena informační tabul- kou znázorňující omezení rozměru třísky dané tvarem, nastavením a velikostí břitové destičky viz. obr. 8 F).

Poslední políčko je určeno pro volbu trvanlivosti. Programátory Softnormy byla vždy předdefinována a zároveň doporučena hodnota 15 min. Číslovku lze však snadno přepsat vlastním údajem.

Pokud je zelená tabulka kompletně vyplněná, tak program Softnorma zpracuje a vyhodnotí výsledky, které následně vygeneruje v pravé části obrazovky na černém poli viz. obr. 9. Současně s výsledky software vyobrazí ve spodní části obrazovky

otázku, zda chce uživatel zvětšit hloubku řezu. Tato otázka souvisí s tím, že v případě uvedeném na obrázku, je stroj využit na 96,41% a Softnorma tím upozor- ňuje na prostor pro zvýšení zátěže. Tuto skutečnost potvrzuje i posledním údajem ve výsledcích tím, že udává hloubku řezu pro 100% využití příkonu.

Obr. 9 Obrazovka s výsledky po určení parametrů procesu obrábění

Po potvrzení navržené hloubky řezu se v pravé části obrazovky objeví modré pole, které poskytuje výběr břitové destičky (VDSK). Ve spojitosti s tím mohou nastat dva případy. První je ten, že software nenajde vhodnou břitovou destičku splňující kritérium utváření třísky a upozorní uživatele, aby zvolil VDSK dle vlastního uvážení viz. obr. 10 A). V druhém případě viz. obr. 10 B) software zobrazí použitelné VDSK splňující kritérium utváření třísky.

Obr. 10 Příklad výběru použitelných VDSK

Když je volba VDSK dokončena, Softnorma nabídne možnost uložení opera- ce. Souhlasem se uživatel dostane na obrazovku, kde se vyplňují rozměry obrobku, délka obráběné plochy a číslo samotné operace viz. obr. 11. Na základě obou zvole- ných průměrů (počáteční, konečný) vygeneruje program počet a velikost jednotlivých odebíraných vrstev, posuvovou rychlost a k tomu potřebné otáčky.

Obr. 11 Příklad obrazovky pro popis rozměrů obrobku

Stisknutím libovolné klávesy, jak je uvedeno ve spodní části obrazovky, se uživatel dostane na poslední obrazovku, která shrnuje všechny výsledky viz. obr. 12.

Obr. 12 Příklad závěrečné sumarizující obrazovky pro hrubování

Široká nabídka akcí, která je zvýrazněna červeným pruhem ve spodní části obrazovky a slouží především k pohybu mezi jednotlivými operacemi, pokud jich uži- vatel vytvořil více, dále k jejich editaci a odstraňování. Zajímavými funkcemi jsou ovšem i ty, které se spustí tlačítky F2, F3 a F4.

Stiskem F2 se zobrazí uživateli přehled základních údajů, které se týkají da- ného obrobku viz. obr. 13.

Obr. 13 Obrazovka poskytující přehled základních údajů o obrobku

Stiskem F3 se zobrazí přehled vytvořených operací, které se týkají daného ob- robku viz. obr. 14.

Obr. 14 Obrazovka poskytující přehled vytvořených operací

Stiskem F4 se zobrazí časová studie, která udává strojní a vedlejší čas a jejich celkový součet v minutách. Časová studie generuje výsledky pro každou operaci provedenou na daném obrobku viz. obr. 15.

Obr. 15 Obrazovka poskytující přehlednou časovou studii obrobku

2.2.2 Volba trvanlivosti - dokončování

Pokud uživatel určí dokončování za způsob obrábění a vybere si, že chce trvanlivost volit, tak je postup zadávání parametrů totožný jako u hrubování, včetně volby VDSK. Rozdíl je pouze v jedné veličině - posuvu, který je u dokončování na- hrazen volbou maximální drsnosti povrchu, ze které program Softnorma příslušný posuv dopočítá viz. obr 16 A).

Obr. 16 Obrazovka pro určení parametrů procesu obrábění při hrubování

Po vyplnění nezbytných hodnot se objeví opět standardní obrazovka s mezi- výsledky, které obsahuje i hodnoty týkající se využití výkonu stroje viz. obr. 17.

Obr. 17 Obrazovka s mezivýsledky procesu obrábění

Při zadávání rozměru obrobku u dokončování je rozdíl od hrubování ten, že se do tabulky hodnot zapisuje pouze počáteční průměr obrobku a generování počtu vrs- tev se již nezobrazuje, protože odebíraná vrstva u dokončování je pouze jedna ahloubka záběru je známa z předešlé obrazovky viz. obr 18.

Obr. 18 Příklad obrazovky pro zadání rozměrů obrobku

Shrnutí všech výsledků je zobrazeno opět na modré obrazovce, která nabízí imožnosti přepínání mezi jednotlivými operacemi viz. obr 19.

Obr. 19 Příklad závěrečné sumarizující obrazovky pro dokončování

2.2.3 Optimalizace trvanlivosti dle maximální produktivity - hrubování

Další možností výpočtu, kterou program Softnorma nabízí, je optimalizace trvanlivosti řezného nástroje dle kritéria maximální produktivity. Tento výpočet lze opět provést pro hrubování i dokončování.

V případě, že si uživatel vybere hrubování za způsob obrábění, objeví se již známá zeleně podbarvená tabulka pro zadávání základních parametrů procesu. Jeli- kož jde ohrubování, tak musí uživatel oproti dokončování zadat příslušný posuv, jak bylo vysvětleno v předchozích kapitolách.

Když se uživatel dostane na poslední řádek, kterým je hodnota trvanlivosti, tak se objeví v pravé části obrazovky modré pole, do kterého je potřeba zadat čas na výměnu a seřízení nástroje. Na základě této hodnoty software vypočítá optimalizova- nou trvanlivost řezného nástroje a automaticky ji doplní do zelené tabulky viz. obr.

20.

Zbylé obrazovky jsou naprosto totožné, co se týče ovládání a dosazování po- třebných hodnot, a proto není nutné udávat jednotlivě jejich příklady. Pro názornost je uvedena jen poslední výsledková tabulka viz. obr. 21.

Obr. 20 Příklad obrazovky pro výpočet trvanlivosti dle max. produktivity

Obr. 21 Příklad závěrečné výsledkové obrazovky pro hrubování

2.2.4 Optimalizace trvanlivosti dle maximální produktivity - dokončování

Dokončování se při optimalizaci trvanlivosti nástroje dle kritéria maximální produktivity řeší stejně jako hrubování u tohoto výpočtu. Jediný rozdíl, který je vše- obecný, že místo posuvu uživatel zadává maximální možnou drsnost povrchu. Opět může zvolit hodnotu aritmetického průměru úchylky profilu (Ra) nebo hodnotu maxi- mální výškové nerovnosti (Rt).

2.2.5 Optimalizace trvanlivosti dle maximální hospodárnosti

Poslední možností pro výpočet, kterou program Softnorma nabízí, je optimali- zace trvanlivosti dle kritéria maximální hospodárnosti. Po zvolení způsobu obrá- bění, tedy hrubování nebo dokončování, je postup výpočtu obdobný jako u obou předešlých případů: volba trvanlivosti a optimalizace trvanlivosti dle maximální pro- duktivity.

Významný rozdíl je pouze u výpočtu trvanlivosti na posledním řádku zeleně podbarvené tabulky, která slouží pro zadávání parametrů procesu obrábění. Pro vý- slednou hodnotu trvanlivosti je potřeba zadat charakter podmínek obrábění, jejichž nabídka se objeví v pravé části obrazovky. Uživatel má možnost vybrat ze čtyř stup- ňů: lehké, střední, těžké a velmi těžké viz. obr. 22.

Obr. 22 Příklad obrazovky pro volbu podmínek obrábění

Dalšími podmínkami pro výpočet trvanlivosti, které je nutno uvést, jsou veličiny jako čas na výměnu a seřízení nástroje a cena břitové destičky viz. obr. 23.

Zbylé obrazovky mají stejný obsah jako ty, které se objevovaly u ostatních možností výpočtu. Jejich charakter se jen mírně liší při rozdílných způsobech obrá- bění, jak bylo již několikrát uvedeno. Pro názornost je na obr. 24 uvedena závěrečná tabulka s výsledky i pro tento výpočet.

Obr. 23 Příklad obrazovky pro výpočet trvanlivosti dle max. hospodárnosti

Obr. 24 Příklad výsledkové obrazovky u optim. trvanlivosti dle max. hospodárnosti

2.3 Softnorma jako relační databázový program

Relační databáze všeobecně je založena na vazbách mezi konkrétními tabul- kami, které obsahuje kompletní databáze. Tyto vazby se nazývají relacemi a mohou mít různý charakter, např. logické vztahy či matematické funkce. Tabulky v databázi disponují jednotlivými sloupci - atributy, které určují vlastnosti objektů obsažených v tabulce a řádky - záznamy, které slouží pro vlastní uložení dat.

Softnorma princip relační databáze využívá při výpočtech jednotlivých para- metrů procesu tak, že má v paměti uloženo poměrně velké množství tabulek, které

tvoří celou databázi a kooperací mezi nimi dokáže spočítat řadu veličin, které jsou pro obrábění důležité. Několik příkladů z databáze lze vidět na následujících tabul- kách, které byly vyseparovány přímo ze softwaru Softnorma.

VYR_STROJ OT_MIN OT_MAX POS_MIN POS_MAX PRIKON STROJ_HOD

SPT 32 A 31,5 1800 0,056 1,50 22,0 100

SPU 12 NC 31,5 4500 0,032 0,67 22,0 100

SUI 32 20,0 3150 0,010 3,24 4,0 100

SUI 32 CNC 7,0 3150 0,000 8,70 33,0 100

SUI 40 14,0 2240 0,023 4,80 7,5 100

SUI 40 A 7,1 2800 0,023 9,60 24,0 100

SUI 50 14,0 2240 0,023 4,80 7,5 100

SUI 50 A 7,1 2800 0,023 9,60 24,0 100

SUI 63 11,2 1800 0,061 1,56 15,0 100

SUI 63 NC 14,0 2240 0,142 1,34 15,0 100

Tab. 1 Příklad tabulky výrobních strojů a jejich parametrů

MATERIAL POZNAMKA TRIDA TRIDA_FR TRIDA_BR TVRDOST_HB PEVNOST

10 000.0 tyce, pasy 16b 15b 10b 141 490

10 000.1 plechy 16b 15b 10b 141 490

10 000.2 plechy 16b 15b 10b 141 490

10 000.2 tyce 16b 15b 10b 160 550

10 004.0 trubky 16b 15b 10b 155 540

10 004.2 plechy 16b 15b 10b 127 440

10 004.2 pasy 16b 15b 10b 141 490

10 005.0 tyce, plechy 15b 15b 10b 225 785

10 005.1 tyce, plechy 15b 15b 10b 225 785

10 005.5 plechy 15b 15b 10b 225 785

10 216.0 tyce 16b 15b 10b 155 540

10 370.0 tyce 16b 15b 10b 127 440

10 370.1 plechy 16b 15b 10b 127 440

10 420.0 tyce 16b 15b 10b 146 510

10 420.1 plechy 16b 15b 10b 146 510

10 451.0 tyce 16b 15b 10b 155 540

10 500.0 kolejnice 16b 15b 10b 166 580

10 650.0 kolejnice 14b 14b 10b 218 760

10 750.0 kolejnice 12b 12b 10b 252 880

Tab. 2 Příklad tabulky obráběných materiálů a jeho vlastností

Tabulka výrobních strojů znázorňuje nabídku soustruhů, které lze při vý- počtech použít. U každého ze strojů je uvedena hodnota minimálních a maximálních otáček, kterých lze dosáhnout, stejně tak minimální a maximální posuv. Dále příkon stroje a hodinové náklady na stroj v korunách. Stejnou tabulkou disponuje Softnorma i pro frézování.

Tabulka obráběných materiálů, v tomto případě pro materiály třídy 10, uvádí třídy obrobitelnosti pro různé technologie. Základní technologií je soustružení, dále je písmeny FR označeno frézování a BR broušení. V tabulce nechybí ani tvrdost a pev- nost každého materiálu.

Na těchto uvedených tabulkách lze vcelku jednoduše nastínit princip relační databáze, kdy k dosažení výsledku jsou potřeba hodnoty z obou tabulek. Například při určení omezující velikost hloubky záběru, kterou Softnorma také uvádí, musí pro- gram použít kombinaci obrobitelnosti a pevnosti materiálu spolu s příkonem obrábě- cího stroje, aby nedošlo k přetížení soustruhu. Hodnoty nejsou uvedeny v jedné ta- bulce a program tedy musí využít jen ty hodnoty, které potřebuje a musí je najít v da- tabázi, která pracuje prostřednictvím již zmíněných relací.

Nespornou výhodou programu Softrnorma je to, že v případě postrádání ně- kterého údaje, může uživatel tabulky v databázi snadno doplňovat o nové záznamy viz. obr 25 (ve spodní části obrázku je vidět fialově podbarvený panel, kde je pod písmenem „E“ možnost editace dané databáze).

Obr. 25 Obrazovka s nabídkou možnosti editace katalogu

Malou nevýhodou však je, že je možné doplňovat pouze databázové položky, jako jsou např.: výrobní stroj a číslo normy nástroje.

Když uživatel následně stiskne tlačítko „Insert“, tak Sofnorma vyobrazí žlutě podbarvenou tabulku, do které se zadají potřebné parametry, a tím se vytvoří nová položka databázové tabulky, kterou si software uloží do paměti viz. obr. 26.

Obr. 26 Příklad editace tabulky výrobních strojů

Údaje, které obsahují nějaký prvek potřebný k výpočtu, který je přímo napro- gramován v kódu softwaru Softnorma, nelze doplňovat. To se týká volby nástrojové- ho materiálu, která se zakládá na konstantách a exponentech potřebných do Taylo- rova vztahu viz. kapitola 2.2.1, obr. 8 B).

Všechny tabulky získané z programu Softnorma jsou uvedeny v příloze I.

3. Návrh nového výpočtového programu

3.1 Volba způsobu vypracování nového výpočtového programu

Při řešení problematiky návrhu nového výpočtového programu, případně ino- vace stávajícího programu Softnorma, se naskytovalo několik variant, dle kterých se problém jevil jako řešitelný.

Prvním pokusem byla snaha o dekódování dat, která byla k dispozici a na zá- kladě zjištěných informací by se program navrhoval. Předpokladem bylo to, že data poskytnou různé algoritmy a postupy výpočtů jednotlivých parametrů procesu obrá- bění a konstanty či exponenty potřebné k řešení. O pomoc byl požádán pracovník Katedry aplikované kybernetiky na Technické univerzitě v Liberci, který však tuto možnost vyvrátil. Zmíněná data byla totiž pouze binárními soubory a z nich již nelze nic hlubšího zjistit. Pro úspěšný pokus by bylo zapotřebí zdrojového kódu, který bo- hužel univerzita nevlastní. Ovšem pozitivem na této snaze bylo to, že při zkoumání jednotlivých dat a složek bylo objeveno několik „dbf“ souborů, což jsou zdroje data- bázových hodnot. Tyto hodnoty byly zpracovány do přehledných tabulek (viz. kapitola 2.3) a posloužily k dalšímu řešení problému.

Po vcelku neúspěšném dekódování softwaru byla snaha kontaktovat autory projektu Softnorma, aby formou konzultace poskytli nějaké informace, které by na- pomohli při řešení zadané úlohy. Prostřednictvím internetu a emailových zpráv bylo dosaženo kontaktu na osobu Ing. Karla Kouřila, Ph.D, který byl spolupracovníkem pana Ing. Josefa Houdka, jednoho z autorů programu Softnorma. Tento kontakt po- skytl strojírenský měsíčník „MM Průmyslové spektrum“. Ovšem po korespondenci s panem Kouřilem bylo zjištěno nemilé překvapení, že pan Houdek před nedávnou dobou zemřel.

Z důvodu zjištěných skutečností byl zvolen postup, dle kterého se vytvořil zce- la nový výpočtový program. Jelikož software Softnorma je takzvaným relačním data- bázovým programem, bylo pro řešení využito novějšího, také relačního programu.

Tímto programem byl Access ze sady Microsoft Office. Access byl zvolen z několika podstatných důvodů:

- licenční práva jsou majetkem Technické univerzity v Liberci, - velký počet informačních zdrojů (knihovna, internet),

- možnost doplňování a zdokonalování programu dalšími znalými osobami.

3.2 Stručný popis tvorby nového programu pomocí aplikace MS Access Jak už bylo zmíněno, snaha vytvořit podobný relační databázový program jako je Softnorma. Z názvosloví vyplývá, že se program bude opírat o databázi údajů. Pro- to v prvním kroku je nutné vytvořit samotnou databázi.

Po spuštění aplikace Access se v podokně úloh vybrala možnost „Vytvořit no- vý soubor“, poté se zvolil název a umístění programu v počítači. Když byl soubor ulo- žen, zobrazilo se okno databáze, kde je možné při tvorbě využít průvodce tvorbou databáze a patřičné šablony pro usnadnění. Po zvolení jednotlivých kritérií bylo mož- né začít tvořit základní stavební jednotky každé databáze a těmi jsou tabulky.

3.2.1 Tvorba databázových tabulek

Při tvorbě tabulek bylo nutné nejprve definovat její sloupce - názvy a typy dat, které do sloupců bude možno zapisovat, včetně jejich vlastností. Na obr. 27 je zobra- zen příklad návrhu tabulky, kde vlevo jsou uvedeny názvy sloupců budoucí tabulky ataké jeden identifikační sloupec (označen klíčem), dle kterého se mohou řídit pří- padné mezitabulkové relace. V pravé části obrázku je uvedena možnost měnit vlast- nosti pole konkrétních sloupců.

Obr. 27 Příklad tvorby databázových tabulek

Když je tabulka nastavena dle představ programátora, lze ji vyplnit potřebnými hodnotami. Způsobů, jak lze tabulky vyplňovat je několik, ale u řešení dané proble- matiky byly uplatněny dva hlavní způsoby: přímé vkládání hodnot do tabulky přes zobrazený datový list nebo tzv. nepřímé zadávání hodnot pomocí vytvořeného formu- láře.

Přímé vkládání probíhá pouhým zapisováním parametrů do předvolených sloupců podle jejich charakteru. Na obr. 28 je ukázána tabulka s názvem „Soustru- hy“, do které byly vloženy hodnoty a vlastnosti jednotlivých soustruhů. Tyto údaje byly vygenerovány ze souborů, kterými Softnorma disponuje a následně ručně za- psány do tabulky aplikace Access.

Obr. 28 Příklad tvorby databázových tabulek

Druhou využitou možnosti bylo vkládání hodnot do tabulek prostřednictvím formuláře, který je součástí výsledného výpočtového programu a je tedy vyplňován přímo uživatelem, který zadává hodnoty procesu obrábění a tím nepřímo doplňuje idatabázovou tabulku uvnitř programu viz. obr. 29. V horní části je ukázka formuláře pro volbu stroje, nástroje, podmínek obrábění atd. Tento formulář je uživateli přístup- ný na obrazovce nového výpočtového programu. Hodnoty z formuláře si program ukládá do databázové tabulky, která je uvedena ve spodní části obrázku.

Obr. 29 Příklad formuláře pro vyplňování tabulek

3.2.2 Tvorba relací a dotazů

Když byly všechny tabulky nastaveny, případně vyplněny, bylo nutné mezi ni- mi navázat jisté vztahy - „relace“, dle kterých se tabulky budou vzájemně doplňovat aspolupracovat. Tím se zajistilo to, že po vyplnění jedné konkrétní tabulky již nebylo nutné znovu vyplňovat tyto údaje do jiné tabulky, která by je chtěla využívat při vý- počtech, protože si je sama „vytáhne“ z potřebné tabulky. Relace tedy slouží pro ja- kési půjčování dat mezi jednotlivými tabulkami, což lze vidět na obr. 30.

Obr. 30 Ukázka několika mezitabulkových relací výpočtového programu

Ovšem při návrhu výpočtového programu samotné sílení dat mezi tabulkami nestačí. Bylo tedy nutné vytvořit i nějaký výpočtový vztah mezi zadanými hodnotami.

K tomuto účelu bylo využito tzv. „dotazů“, pomocí kterých je programátor schopen tvořit matematické funkční vztahy mezi tabulkami a jejich údaji. Na následujícím ob- rázku č. 31 je vidět relační vztah mezi dvěma tabulkami a ve spodní části obrázku je ukázáno zadávání dotazu potřebného k výpočtu určitého parametru. Zde jde kon- krétně o výsledný průměr obrobku po provedení dokončování. Výraz obsahuje členy jednotlivých tabulek, jako jsou např. původní průměr obrobku nebo hloubka záběru.

Obr. 31 Ukázka tvorby výrazů pro dotazy

Pomoci aplikace Access lze použít ve svých výrazech mnoho vestavěných funkcí. Při návrhu nového výpočtového programu byly pro tvorbu dotazů mezi tabul- kami nejvíce využívány matematické a logické funkce.

3.2.3 Tvorba formulářů

Formuláře jsou nedílnou a podstatnou součástí navrhovaného programu. Jsou to prostředníci mezi hodnotami v tabulkách, příslušnými relacemi a obrazovkou, kte- rou vidí uživatel při práci s novým programem. Formulář lze také chápat jako usnad- ňující a líbivou masku pro tabulky, sloužící pro vkládání a počítání výrazů.

V aplikaci Access lze vytvořit různé typy formulářů, které mohou splňovat širo- kou škálu požadavků. Každý formulář obsahuje ovládaví prvky, které jsou vázány k různým tabulkám a dotazům. Jednotlivé formuláře lze do sebe i vkládat a tím tvořit podformuláře nebo i vytvářet synchronizované formuláře, které prezentují data hie-

rarchicky. Tento postup se volí, když nějaký podformulář obsahuje mnoho ovládacích prvků a tím pádem pro něj nemusí být dost místa v nadřazeném formuláři.

Při návrhu nového výpočtového programu byly použity oba výše uvedené typy formulářů. Z takto vytvořených dílčích formulářů viz. obr. 32, byl poté vytvořen celist- vý výpočtový program, který bude podrobněji popsán v následující kapitole.

Obr. 32 Příklad formuláře pro zadávání parametrů obrobku

3.3 Popis funkcí nového programu a stručný uživatelský manuál

Nový výpočtový program pro navrhování řezných podmínek při soustružení byl kompletně vytvořen v aplikaci Microsoft Access a byl sestaven sloučením jednotli- vých formulářů (celkem 10). Při navrhování vlastní stavby a posloupnosti jednotlivých formulářů byl inspirací původní výpočtový program Softnorma, který je aktuálně pou- žívaný na katedře obrábění a montáže Technické univerzity v Liberci.

Nový výpočtový program (pracovní název FreeNorma) se spouští otevřením příslušného souboru a po jeho startu se objeví hlavní přepínací panel, dle kterého může uživatel zvolit svůj následující krok viz. obr. 33

Jak je možné vidět, tak jsou v nabídce tři možnosti. Volba „Nová úloha“ přepne uživatele přímo na kompletní výpočtovou obrazovku programu, kde může začít s vý- počty. Volba „Databáze FreeNormy“ slouží pro uživatele, resp. administrátora, který touto volbou může procházet archivované úlohy, může editovat a rozšiřovat databáze vstupních členů, jako jsou například stroje, nástroje a materiály obrobků. O této mož-

nosti bude více uvedeno v kapitole 3.4. Poslední možností je tlačítko „Ukončit aplika- ci FreeNorma“, díky které, jak už název napovídá, uživatel opustí výpočtový program.

Obr. 33 Ukázka hlavního přepínacího panelu

Při práci s novým výpočtovým programem, tedy při zadávání nových úloh, což se týká výhradně studentů, bude moci uživatel využívat stručného manuálu, který je připraven k tisku v příloze II. (CD).

Celkový pohled na kompletní obrazovku nového výpočtového programu je vy- obrazen na následující stránce viz. obr. 34. Jde o opravdu kompletní náhled, protože u nového programu se všechny výpočty odehrávají na jedné obrazovce a není nutné přepínat mezi jednotlivými sekcemi tak, jak tomu je u softwaru Softnorma. Důvodem této úpravy byla především celková přehlednost ve výpočtech a snadnější oprava případných omylů v průběhu zadávání hodnot.

Na ukázce kompletní obrazovky výpočtového programu je možno vidět barev- ně odlišné orámování jednotlivých formulářů, které má signalizační charakter. Účel je takový, že formuláře, do kterých se hodnoty zadávají vyplněním určených řádků, jsou orámovány tmavě šedou barvou a formuláře, které jsou výpočtové, mají modrý rám.

Výpočtové formuláře jsou v základu prázdné a pro vygenerování výsledků je nutné formulář aktivovat kliknutím myši do prostoru zmíněného modrého rámu.

Další „pomůckou“ pro uživatele, která slouží pro přehlednost a orientaci na obrazovce, je očíslování jednotlivých formulářů. Každý formulář má ve svém pravém horním rohu zapsanou řadovou číslovku v červeném rámečku, která určuje posloup- nost práce s výpočtovým programem.

Pohyb po jednotlivých formulářích se provádí postupným stiskem klávesy „En- ter“. Přesouvání mezi formuláři se realizuje kurzorem myši a následným stisknutím levého tlačítka na potřebné místo.

3.3.1 Formulář pro základní údaje o obrobku

Při práci s novým výpočetním programem se ihned v úvodu vypisují základní údaje o obrobku viz. obr. 35, jako jsou čísla výkresu, název obrobku, jméno techno- loga a hlavně třída obráběného materiálu dle ČSN.

Obr. 35 Příklad formuláře pro základní údaje o obrobku

Tento konkrétní formulář využívá z databáze pouze tabulku obsahující velké množství materiálů, které jsou seřazeny dle ČSN. Výběr materiálu provede uživatel kliknutím na rolovací šipku a v zápětí se otevře seznam materiálů a jejich vlastnosti, jak lze vidět v pravé části obrázku. Ostatní políčka se vyplňují pouhým kliknutím anásledným zapsáním do řádku.

3.3.2 Formulář pro volbu technologie a způsobu obrábění

Dalšími údaji k zadání jsou volby technologie, způsobu obrábění a počtu ob- ráběných kusu v dávce viz. obr. 36.

Obr. 36 Příklad formuláře pro volbu technologie

Uvedený formulář slouží k číselnému popisu úseku operace, který bude pro- váděn, dále se vybere technologie obrábění (operace) a v neposlední řadě se určí velikost výrobní dávky, která se udává v kusech obrobků. Formulář disponuje dvěma rolovacími políčky, které se aktivují stejně jako u příkladu předešlého formuláře. Zby- lé hodnoty se opět jednoduše zapíší do vymezeného místa.

3.3.3 Formulář pro volbu jednotlivých prvků soustavy S-N-O-P

Tímto formulářem uživatel vyplňuje důležité parametry pro obráběcí proces, jakými jsou například volba stroje, materiál a tvar řezného nástroje a charakter řez- ných podmínek, při kterých se bude obrábět viz. obr. 37.

Uživateli je poskytnuto celkem šest rolovacích políček. Ty nabízejí možnost širokého výběru u každého parametru. Jednotlivé nabídky výběru k příslušným políč- kům jsou na obrázku barevně označeny a tím i rozlišeny mezi s sebou. Modře je označen výběr stroje, zelené podbarvení značí volbu nástroje dle čísla normy, kde se určí tvar a velikost VBD. Černé barvě odpovídá možnost výběru z několika nástrojo- vých materiálů a červenou nabídkou lze zvolit poloměr špičky vybraného nástroje.

Oranžová barva signalizuje políčko, kde si uživatel může vybrat z několika výrobců VBD, kteří splňují vybrané rozměry nástroje. Volba VBD je doplněna o hodnoty ceny VBD a času na výměnu a seřízení nástroje, které je nutno zadat pro budoucí výpočty.

Tyto dvě hodnoty uživatel zadá prostým zapsáním cifer do vyznačených řádků. Po- sledním rolovacím políčkem, šedě podbarveným, je nabídka podmínek obrábění, kde se volí mezi čtyřmi možnosti (lehké, střední, těžké, velmi těžké).

Obr. 37 Příklad formuláře pro zadávání vstupních členů obráběcího procesu

Ve spodní části obrázku lze také vidět další formulář, který slouží jako infor- mační panel poskytující jistý přehled zadaných vstupních členů a poukazuje na ně- která omezení dané jejich volbou. Formuláři dominuje čtveřice velkých písmen (O, S, N, P). Ta značí, kterého vstupního členu se informace na panelu týkají.

Písmeno „O“ odpovídá obrobku a vypsanými vlastnostmi jsou: číslo normy ma- teriálu dle ČSN, obrobitelnost a tvrdost materiálu.

Písmeno „S“ zastupuje zvolený stroj a skýtá informaci o tom, že výkon a veli- kost zařízení omezují rozsah možných posuvů a otáček. Tyto rozsahy je nutné re- spektovat pro zdárnost výpočtu.

Písmeno „N“ poukazuje na vybraný nástroj, jehož velikost a úhel nastavení ta- ké nemalým způsobem ovlivňuje obráběcí proces. Omezujícími parametry zde jsou posuv a hloubka záběru.

Písmeno „P“ není v tomto případě přípravek, ale jde o zvolené podmínky, za kterých bude obrábění probíhat. Na obrázku je příklad zadaných „středních“ podmí- nek, což značí nepřerušovaný řez či lehce přerušovaný při posuvu nepřekračujícím hodnotu 0,5 mm/ot. a hloubka řezu max. cca. 5 mm.

3.3.4 Formulář pro zadávání dalších řezných podmínek

Tento čistě dosazovací formulář slouží pro zadání hodnot posuvu nástroje ahloubky řezu, pokud jde o hrubování a pro zadání drsnosti Ra (aritmetický průměr

úchylky profilu) a hloubky řezu, pokud jde o dokončování. V případě, že uživatel vybere možnost volby trvanlivosti nástroje, tak ji může do tohoto formuláře také doplnit viz. obr. 38.

Po zadání všech hodnot využije uživatel druhý formulář, který je ve spodní části obrázku. Ten slouží pro výpočet drsnosti povrchu Ra a Rt (hodnota maximální výškové nerovnosti), pokud jde o hrubování a pro výpočet drsnosti Rt a velikosti po- suvu, pokud jde o dokončování. Výsledky formulář vygeneruje poté, co uživatel klik- ne na modře orámované pole. Bez tohoto úkonu zůstane prázdný.

Formulář s výsledky využívá dotazů, které jsou sestaveny z následujících vzorců [7]:

drsnost Ra drsnost Rt velikost posuvu

Ra =

^{ସଽ,ହ∙୤}_{୰಍బ,వళ}^{౥౪భ,ఴఴ}

ሾμmሿ _{Rt =}

^{ଵଶହ∙୤౥౪మ}

୰಍

ሾμmሿ f

ୖୟ

= ට

^ୖୟ∙୰_ସଽ,ହ^಍

ሾmm/otሿ

fot ... posuv [mm/ot],

rɛ ... poloměr špičky nástroje [mm].

A) formuláře pro hrubování B) formuláře pro dokončování Obr. 38 Formulář pro zadávání řezných podmínek a výpočtový formulář pro drsnost

3.3.5 Formulář pro určení postupu při práci s trvanlivostí včetně mezivýsledků Následující formulář je jedním z nejdůležitějších z celého programu. Slouží pro samotné určení práce s trvanlivostí. Tím je myšleno to, že uživatel zde rozhoduje o tom, zda bude trvanlivost nástroje volit nebo zda ji bude optimalizovat. Na následu- jícím obr. 39 je příklad, kdy byla zvolena optimalizace trvanlivosti dle kritéria maxi- mální hospodárnosti. Volba se provádí kliknutím na jedno ze tří tlačítek, která jsou v horní části obrázku. Dle volby program automaticky přizpůsobí výpočty v následující tabulce, která je opět modře orámovaná, tedy k zobrazení výsledků je potřeba kliknout do prostoru modrého rámečku.

Obr. 39 Formulář pro výpočet dalších parametrů procesu obrábění

Formulář s výsledky využívá dotazů, které jsou sestaveny z následujících vzorců:

Výkon stroje:

P

_ୣ୪

=

^୴_{଺଴∙ଵ଴}^{ౙ ౣ౗౮}_య ^∙୊ୡ_∙஗

ሾkWሿ

^{, kde}

v

_{c max} ... max. řezná rychlost [m/min], Fc ...řezná síla [N],

η ...účinnost stroje [-].

Řezná rychlost:

v

ୡ

=

^େ౬

୘^ౣభ∙ୟ౦౮౬∙୤^౯౬

ሾm/minሿ

^{, kde}

Cv ... materiálová konstanta [-], T ... trvanlivost nástroje [min],

m ... exponent charakterizující mat. nástroje [-], ap ... hloubka záběru [mm],

f ... posuv [mm/ot], xv, yv ... exponenty [-].

Trvanlivost břitu nástroje [8]:

T

_୭୮୲୧

=

^଺଴∙୒_୒౩^ొ

∙ ሺm − 1ሻ ሾminሿ

^{, kde}

NN ... náklady na nástroj [Kč], Ns ... náklady na stroj [Kč/hod].

T

_୮୰୭ୢ

= t

_ୟ୶

∙ ሺm − 1ሻ ሾminሿ

^{, kde}

tax ... čas na výměnu a seřízení nástroje [min].

T

୦୭ୱ୮

= k

୮

∙ T

୭୮୲୧

+ T

୮୰୭ୢ

ሾminሿ

^{, kde}

kp ... konstanta pro podmínky obrábění [-], Topti ... optimální trvanlivost [min],

Tprod ... produktivní trvanlivost [min].

Otáčky obrobku:

n =

_஠∙ୈ^୴ౙ

ሾot/minሿ

^{, kde}

vc ... řezná rychlost [m/min], D ... průměr obrobku [mm].

Posuvová rychlost:

v

୤

= f

୭୲

∙ n ሾmm/minሿ

^{, kde}

fot ...posuv na otáčku [mm/ot], n ... otáčky obrobku [ot/min].

Zbylé výsledky v uvedeném formuláři jsou snadno odvoditelné z výše uvede- ných vzorců.

Formulář dále obsahuje dotazy, kterými uživatel může vypočítat stejné para- metry i pro zbylé volby: „Volba trvanlivosti“, „Optimalizace trvanlivosti dle maximální produktivity“.

3.3.6 Formulář pro zadávání rozměrů obrobku

Aby uživatel získal další užitečné informace o obráběcím procesu, musí vyplnit formulář s rozměry obrobku viz. obr. 40. Hodnoty průměrů se zapisují do předem ur- čených řádků a o jejich velikosti se uživatel může rozhodnout i na základě formuláře z předchozí kapitoly, ve kterém jsou udány maximální a minimální dovolené průměry závisející na otáčkách obrobku.

Po vyplnění rozměrů do zadávací (šedé) tabulky může uživatel nechat pro- gram vypočítat skladbu třísek při hrubování a tím vidí, jaké hloubky záběru budou potřeba pro jednotlivé úběry. Generace výsledků se provede kliknutím do prostoru modrého rámu.

Pro představu slouží uživateli jednoduchá skica obrobku s rozměry, která je vidět v pravé části obrázku.

Obr. 40 Formulář s rozměry obrobku a skladbou třísek obráběcího procesu

3.3.7 Formulář s konečnými výsledky a informacemi o celém procesu

Finálním formulářem je ten, který je zeleně podbarvený viz. obr. 41. Obsahuje nejen souhrnný přehled výsledků, které program dovede vypočítat. Navíc jsou zde vypočítány strojní a vedlejší časy, které v předešlých formulářích uvedeny nebyly.

Stejně tak tomu je u výpočtového programu Softnorma.

Dotazy v aplikaci MS Access týkající se strojního času, se opírají o vztahy, které jsou založeny na vzorci [9]:

t

ୱ

=

^୐∙୧_୤∙୬

=

^{൫୪౤ା୪౪౞}_୤∙୬^{ା୪౦൯∙୧}

=

^{ൣ୪౤ା൫୪ାୟ౦∙ୡ୭୲୥}_୤∙୬ ^{ಟ൯ା୪౦൧∙୧}

ሾminሿ

^{, kde}

L ... délka záběru nástroje [mm], ln ... délka náběhu nástroje [mm], lp ... délka přeběhu nástroje [mm], lth ... teoretická délka záběru [mm], l ... délka obráběné plochy [mm], ap ... hloubka záběru [mm],

χ ... úhel nastavení [°].

Obr. 41 Formulář se závěrečnou souhrnnou tabulkou