Témata
Reklama

Automatizace programování CNC obráběcích strojů

Produktivita programování CNC obráběcích strojů může být výrazným způsobem navýšena implementací automatizace programovacích postupů, čímž lze docílit enormního zkrácení času přípravy NC programů. Článek poskytuje náhled na princip automatizace programování, který je dostupný v systému NX CAM pod názvem Feature Based Machining.

Automatizace v přípravě řídicích programů je nasazována v těch případech, kdy většinovou složku práce programátorů tvoří díly s opakujícími se geometrickými tvary. Právě ty totiž vyžadují opakovanou definici sekvence výrobních úkonů, které je možné do značné míry automatizovat. V jaké podobě si lze automatizaci programování v CAM systémech představit? V té nejjednodušší zcela jistě ve formě uživatelsky definovaných šablon, ve kterých je přednastavena skladba jednotlivých výrobních kroků, tj. frézovací, soustružnické nebo vrtací operace s odladěnými řeznými strategiemi, technologickými parametry a doporučenými nástroji. V předvýrobní fázi přípravy výroby je tato šablona načtena do CAM systému společně s modelem součásti, takže vlastní programování nezačíná nikdy na „zelené louce“. Vzhledem k vysoké variabilitě tvarů obráběných prvků je však tato varianta velmi nepřesná a neflexibilní vůči změnám v technologii výroby, přičemž pro vlastní použití vyžaduje často hned několik následných programátorských zásahů. Pokročilejší způsob automatizace programování spočívá ve využití řízené výrobní databáze s možností vyhledávání procesů, zahrnující přesná pravidla a logické podmínky pro obrábění konkrétních konstrukčních prvků. Díky této databázi lze návrh technologie výroby součásti v CAM systému poskládat blok po bloku velmi exaktním způsobem. A jak tedy tento řetězec při programování v NX CAM funguje?

Reklama
Reklama
Typ obrobku vhodný pro automatizaci programování

Vyhledání konstrukčních prvků

Systém NX CAM je schopen analyzovat konstrukční prvky v topologii geometrie modelu součásti, ze kterých je obráběné těleso složeno. Každý konstrukční prvek je jednoznačným způsobem charakterizován svým tvarem (počtem, polohou a vzájemnou skladbou ploch) a velikostí (rozměrovými parametry konstrukčního prvku). Při vlastním procesu vyhledávání prvků na modelu obráběné součásti programátor definuje kritéria, která má vyhledávaný prvek splňovat (např. geometrický typ vyhledávaného prvku), popř. pouze zvolí barevné kódování ploch, na které si přeje CAM systémem navrhnout výrobní strategii. Výsledkem hledání je seznam vyhovujících prvků včetně specifikace jejich základních parametrů. Systém NX CAM ve své základní konfiguraci spravuje široké spektrum typů obráběných prvků v klasifikovatelné databázi a k nim nabízí obecně přednastavené procesy a optimalizované obráběcí postupy v podobě operací, ze kterých je možné jednoduše čerpat a poskládat požadovanou strategii výroby krok za krokem.

Příprava technologie obrábění

Po rozpoznání konstrukčních prvků programátor označí z vyhledaných ty, na které si přeje navrhnout strategii obrábění. Následuje automatický proces, kdy NX CAM definuje jednotlivé obráběcí kroky v podobě návrhu operací s využitím konfigurovatelné logiky a sady kritérií uložených pro typové konstrukční prvky ve znalostní databázi. Pokud objeví několik možných strategií, které jsou k řešení konkrétního obráběného uzlu vhodné, zvolí to řešení, kterému je v databázi přiřazena vyšší priorita. Ta může být definována například v podobě nejnižších nákladů nebo nejkratšího výrobního času. Pro úzké výrobní tolerance může být požadován specifický postup dokončovacího obrábění s využitím konkrétního nástroje. Systém NX CAM je schopen číst údaje o výrobní toleranci obráběného prvku a použít je k výběru vhodných operací. Výsledkem návrhu je ucelená skladba operací uložených do obráběcího setupu. Programátor má s takto získanými operacemi možnost libovolně pracovat. Lze je jednoduše zkontrolovat, v případě potřeby optimalizovat jejich parametry a před generováním NC programu dráhy znovu přepočítat.

Vyhledání konstrukčního prvku zvoleného typu

PMI

Jak bylo výše uvedeno, při automatizaci programování jsou využívána geometrická data obráběného modelu součásti. Ta lze doplnit o tzv. PMI (Product Manufacturing Information), mezi něž řadíme například požadovanou jakost povrchu nebo rozměrovou přesnost součásti. A tyto informace lze rovněž zahrnout do pravidel procesů při postupu zpracování technologie obrábění. Tímto způsobem lze maximalizovat pomyslnou inteligenci procesu automatizace ve vztahu ke všem disponibilním informacím, jež se k modelu obráběné součásti vztahují.

Učení nových obráběcích postupů

Systém NX CAM je dodáván s databází standardních přednastavených procesů umožňujících automatizaci obrábění konstrukčních prvků. Pokud je uživatelem požadováno přidání nové funkcionality v podobě osvědčeného obráběcího postupu pro konkrétní tvarový prvek, může správce této databáze využít Machining Knowledge Editor a obohatit její stávající architekturu o nový proces. Uživatelé databáze následně mohou nově definovaný proces okamžitě využívat ke své práci.

PMI doplňují informace o tvaru a rozměrech konstrukčního prvku.Interaktivní způsob implementace nových procesů nabízí volba Feature Teaching. V tomto případě správce databáze pracuje v grafickém prostředí systému NX CAM, kde vytvoří požadovaný tvarový prvek na jednoduchém modelu a doplní jej o PMI informace. Následně systém NX CAM „naučí“ databázi rozpoznávat nově definovaný prvek na vyráběných součástech. Díky funkci Operation Teaching je možné na základě připravených CAM operací vytvořit nově definovaná obráběcí pravidla do znalostní databáze. Pro jejich případnou modifikaci slouží zmíněný MKE editor, v němž lze dosáhnout dalších zobecnění definovaných pravidel.
Princip vkládání nových konstrukčních prvků do databáze

Výhody využití automatizace obráběcího procesu

Pokud je aplikace Feature Based Machining správně implementována a využívána, přináší výrazné snížení předvýrobního času potřebného pro přípravu NC programů pro CNC obráběcí centra. Bezespornou výhodou je eliminace chyb u jednoduchých a často se opakujících programovacích úloh, z nichž lze zmínit například nevhodně zvolený řezný nástroj či špatně označenou geometrii dílu. Programátoři se tak mohou plně soustředit na kritická místa nebo nestandardní programovací úlohy. V neposlední řadě je automatizací programování zajištěno, že všichni programátoři používají ke skladbě NC programů standardizované a ověřené programovací postupy s využitím dostupných typů řezných nástrojů.

Michal Janda

Siemens PLM software
Umístění na EMO: hala 25, stánek D33

Umístění na MSV: pavilon P, stánek 17
urbankova.eva@siemens.com
www.siemens.cz/plm

Reklama
Související články
Harmonizace ve svařování

Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

Velmi rychlá dvojčata

SolidCAM a InventorCAM jsou jeden a tentýž CAM program integrovaný v různých CADech (SolidWorks a Autodesk Inventor), proto má smysl mluvit o obou najednou. Neliší se funkčně totiž opravdu vůbec, pouze je uživatel ovládá ve svém oblíbeném CADu.

Virtuální stroj pomáhá vyhnout se poškození

Kolize během obrábění jsou vždy nákladnou záležitosti. Tím, jak se výroba vybavuje stále vyšší úrovní automatizace a s rozšiřováním aplikací internetu věcí (IIoT) nabývá prevence chyb na složitosti i časové náročnosti. Japonský výrobce CNC strojů Okuma , který si jako jediný na světě vyrábí veškeré klíčové komponenty obráběcích strojů sám, vyvinul digitální řešení, které slouží k přípravě, simulaci a otestování celého procesu obrábění před jeho zahájením. Během vlastního obrábění provádí systém Collision Avoidance Systém (CAS) velmi přesnou virtuální simulaci s předstihem v řádu milisekund před vlastním řezáním. Jakékoli kolize, které by mohly nastat, jsou tak zablokovány předtím, než mohou způsobit vážná poškození - šetříc čas a peníze provozovatele stroje.

Související články
Digitalizujeme svět obrábění

Digitalizace v oblasti obráběcích strojů je poměrně nový fenomén. Svět digitalizace se stává svébytným ekosystémem a Siemens jako jediný má pro jeho vytvoření a fungování potřebnou škálu nástrojů – od simulačních programů pro plánování a virtuální zprovoznění strojů, výrobků i procesů přes řídicí systémy a další prvky průmyslové automatizace po monitoring a sběr dat, cloudová úložiště i manažerské nadřazené systémy. Jaké výhody digitalizace přináší, ukázal Siemens na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně mimo jiné také na prototypu multifunkčního obráběcího centra MCU450 společnosti Kovosvit MAS.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Silná geometrie s měkkým řezem

Existují prezentace produktů, které je potřeba přečíst si několikrát, než je člověk pochopí. Tato prezentace k nim ovšem nepatří. S-Cut SC-UNI je fréza, jejíž funkční princip lze přes její unikátní provedení, nebo právě proto, velmi snadno vysvětlit. Její břity ve tvaru S a extrémně nestejné dělení potlačující chvění vyvolané procesem obrábění vytvářejí z této frézy vysoce kvalitní nástroj, který v rámci veškerých srovnávacích testů poráží porovnávané frézy.

Inteligentní řešení pro hospodárné obrábění miniaturních dílů

Až do současnosti byla přesná mikroobráběcí centra stavěna především výzkumnými ústavy a některými výrobci obráběcích strojů – s jen malými ohledy na výrobní náklady. Aby byla uspokojena rostoucí poptávka po stroji, který je schopen vyrábět velmi jemné geometrie dílů s vynikající přesností a s přijatelnými úrovněmi nákladů, představila společnost Makino své přesné obráběcí centrum iQ300.

Sinumerik 840D SL se softwarem 4.7

V prosinci 2015 po relativně dlouhém a rozsáhlém testování u pilotních zákazníků uvolnila společnost Siemens k prodeji dlouho očekávaný software 4.7, a to ve verzi 4.7 SP2 HF1. Tento software přináší řadu nových funkcí, které usnadňují a rozšiřují operátorské a programátorské možnosti řídicího systému Sinumerik 840D SL. Mnoho novinek nabízí i pro výrobce strojů. Nové funkce usnadní a zkrátí oživování strojů a zvýší kvalitu obráběcího stroje.

Software boří bariéry v programování robotů

Robotmaster – CAD/CAM pro programování robotů – se stal vítězem soutěže Game Changer Awards. Tuto soutěž vyhlašuje prestižní magazín RBR (Robotic Business Review), který sleduje a hodnotí průlomové technologie a nové trendy, světové obchodní a technologické lídry v oblasti robotiky a přichází s nejnovějšími zprávami a analýzami z oblasti globálního robotického průmyslu.

Fenomén doby - sofware

Software nás provází našimi životy mnohem víc, než si dokážeme připustit. Na rozdíl od našich předků nás obklopuje všude – od hodinek až po automobily. Nejinak je tomu v průmyslových aplikacích, jenom požadavky na něj se trochu liší. Podívejme se dnes na průmyslovou automatizaci.

Optimalizace výroby a dodávek v hutním průmyslu

Chcete-li vyrábět více než 5 milionů tun oceli ročně a dodat každou zakázku včas, musíte pracovat s přesně řízeným harmonogramem. Jednotlivé fáze procesu je třeba pečlivě načasovat a připravit. Tuny koksu, surového železa, šrotu a dalších surovin musí být dodány do výroby přesně tehdy, kdy je potřeba, a ocel musí být odlita dříve, než se stihne ochladit. Při výrobě surového železa mohou jednotlivé fáze procesu následovat jedna za druhou. Logistika výroby oceli je však mnohem složitější a náročnější jsou i požadavky zákazníků.

Programování robotů tématem konference v Lisabonu

Počátkem února 2013 proběhla v portugalském Lisabonu mezinárodní konference prodejců a partnerů systému Robotmaster. Zúčastnilo se jí více než 64 prodejců z celého světa a samozřejmě nechyběli zástupci vývojářů systému firmy Jabez technologies Kanada a Intercam SA Švýcarsko, kteří zároveň představili unikátní novinky v nové verzi Robotmaster V6. Ta také bude v nejbližších dnech vydána.

Pomocník pro plánování výroby

Většina lidí dnes ví, že žádná firma, která chce být konkurenceschopná, neobejde bez kvalitního ERP. Díky němu lze především řídit procesy, a to doslova všechny. Ne každý si však uvědomuje, jak velké mohou být rozdíly mezi systémy pro jednotlivé oblasti podnikání. Asi nejsofistikovanější ERP najdeme bezesporu ve výrobních firmách.

Závěrečné oponentní řízení CK-SVT

V dubnu 2012 byl na půdě Fakulty strojní ČVUT v Praze oficiálně zahájen osmi letý projekt Centrum kompetence - Strojírenská výrobní technika v rámci dotačního programu Technologické agentury ČR. Projekt byl úspěšně ukončen ke konci roku 2019 a v červnu 2020 proběhlo Závěrečné oponentní řízení ve firmě TOS Varnsdorf, jednoho ze spoluřešitelů.

Jste připraveni na budoucnost? Zjistěte to...

Každý den se probouzíme do situace, kdy nekonečný boj o nové zákazníky o kousek přitvrdí, je stále náročnější a vyhraje ten, kdo se nejlépe a nejrychleji přizpůsobí. Jak řekl rakouský psychiatr Viktor Frankl, základní lidskou vlastností je svoboda rozhodnout se, i když její uplatnění nemusí být lehké. Člověk není svobodný ve vztahu k podmínkám, v nichž žije, ale má svobodu v tom, jaké k nim zaujme stanovisko. Jak se rozhodnete vy?

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit