Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Automatizace výroby elektrod pro elektroerozivní obrábění
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.
Nomenklatura: Automatizace, regulace

Automatizace výroby elektrod pro elektroerozivní obrábění

Společnost Zwicker Systems zavedla ve firmě Ronas systém Winstat pro automatizaci výroby elektrod. "Dvojčlánek" popisuje proces automatizace výroby z pohledů uživatele i implementátora systému

Firma Ronas, s. r. o., je česká nástrojárna, jejímž základním výrobním programem je výroba postupových střižných nástrojů, vstřikovacích forem pro termoplasty a plastových výlisků. Nachází se v Rožnově pod Radhoštěm v areálu bývalého koncernu Tesla Elektronické součástky, jehož byla dříve součástí. Firma jako jedna z prvních nástrojáren v ČR začala využívat CNC obráběcích center pro kusovou výrobu forem, střižných nástrojů i nejrůznějších dílů. Návazně na to modernizovala pracoviště elektroerozivního hloubení a drátového řezání. V současné době je kromě klasických strojů vybavena devíti CNC obráběcími centry, čtyřmi CNC elektroerozivními hloubičkami, třemi CNC elektroerozivními drátovými řezačkami, jednou CNC bruskou a dvěma CNC 3D dotykovými měřicími stroji.

Hledání cesty k zefektivnění výroby forem

Neustále se zvyšující tlak na ceny a termíny zakázek vedl k nutnosti dalšího zefektivnění výroby forem. Provedená analýza faktorů, které ovlivňují dobu výroby a cenu formy, ukázala možnosti výrazného zefektivnění v oblasti elektroerozivního hloubení. Za klíčový činitel byla označena výroba elektrod. Elektrody slouží jako nástroj pro CNC elektroerozivní stroje. Jsou to výrobky z mědi či grafitu, které mají negativní tvar oproti tvaru formy. Elektroerozivním hloubením se "otiskne" tento negativní tvar do ocelové části formy (tvarové vložky). Tak vznikne správný, žádaný tvar. Pro výrobu různých forem jsou zapotřebí různé elektrody lišící se tvarem i velikostí. Jejich počet se pro jednu formu pohybuje od několika kusů až po několik desítek či stovek kusů (350 ks). Rychlost, s jakou jsou elektrody vyráběny, přímo úměrně ovlivňuje celkovou dobu výroby formy. Zkrácením průběžné doby potřebné pro modelování, programování a vyrobení elektrod se zkrátí celková doba potřebná k výrobě formy.
Před několika lety byl proces výroby elektrod zproduktivněn zavedením upínacích přípravků firmy Erowa, které standardizovaly upínání elektrod na všech strojích, jež se podílely na jejich výrobě. Tím se několikanásobně snížily časy potřebné pro upnutí a vystředění obrobku a zároveň bylo zajištěno velmi přesné opakované upnutí. Zůstaly však problémy s organizací a vzájemnou komunikací jednotlivých pracovišť. A právě ty bylo rozhodnuto odstranit. Při výběru vhodného řešení zvítězila nabídka firmy Zwicker Systems, s. r. o., která navrhla řešení pro automatizaci výroby elektrod a jejich použití s vazbou na CAD/CAM pracoviště Unigraphics (dále UG), která firma Ronas využívá k modelování a programování elektrod.

Zavádění automatizace

První fáze automatizace výroby elektrod byla zaměřena na vytvoření DNC sítě (Distributed Numeric Control). Tato fáze v sobě zahrnovala zakoupení potřebného hardwaru (DNC server, kabely atd.), softwaru (operační systém, WINDNCPlus) a samotné propojení CNC strojů s jedním centrálním počítačem (DNC serverem). Tímto způsobem byla propojena všechna CNC obráběcí centra, čtyři CNC stroje pro elektroerozivní hloubení, tři CNC stroje pro elektroerozivní drátové řezání a 2D měřicí stolice. Propojením CAD/CAM pracovišť programátorů s DNC serverem byla zajištěna přímá vazba mezi stroji a programátory.
Před zavedením DNC sítě byly stroje propojeny s firemní sítí a dělily se o neustále chybějící diskový prostor, některé nebyly k síti připojeny vůbec. Nebyla vyřešena jednotná správa NC programů a danou síť nebylo možné použít jako základ pro další výrobně automatizační software.
Druhá fáze byla zaměřena na zprovoznění softwaru Winstat Framework ve výrobě. Při jeho implementaci vyplynuly na povrch mnohé technické, technologické a organizační nedostatky, kterým firma dříve nepřikládala velký význam. Po jejich vyřešení, zejména pak sjednocení mnohých pracovních pravidel a postupů, bylo dosaženo bezproblémového plynulého chodu vyráběné elektrody samotnou výrobou. To samo o sobě však ještě nestačilo. Skoro veškeré technologické informace potřebné pro výrobu elektrody byly přenášeny na papírové dokumentaci. Modely elektrod vytvořené v UG byly již dříve ukládány v elektronické podobě a sdíleny programátorům, ale informace potřebné pro jejich další použití a výrobu byly přenášeny na papíře. Tento fakt způsoboval i několikadenní zpoždění od vytvoření modelu elektrody a následného předání informací.
Cílem třetí fáze bylo tedy odstranění nutnosti vytvářet papírovou dokumentaci a začít předávat informace elektronicky. Znamenalo to nainstalovat Winstat na modelovací a programovací pracovní stanice s UG a propojit je s Winstatem ve výrobě. Z CAD pracovišť jsou exportovány všechny potřebné informace o elektrodách do Winstatu a odtud jsou pak sdíleny programátorům a operátorům na strojích. K tomu, aby bylo možné informace exportovat, bylo nutné naprogramovat speciální uživatelské funkce UG, čehož se s úspěchem ujala firma Axiom Tech, s. r. o., která je jeho distributorem.

Přínosy a perspektiva automatizace

Těmito opatřeními dosáhla firma Ronas lepší technické připravenosti a přehlednosti práce, snížila prostoje strojů a minimalizovala konflikty mezi zaměstnanci z důvodu nejasností. Zároveň snížila počty pracovníků na strojích a zkrátila celkovou dobu výroby elektrod. V plánu je ještě instalace manipulačního robota pro CNC obráběcí centrum určené k výrobě elektrod. Tento robot bude zakládat měděné polotovary do stroje a odebírat hotové obrobky. Řízení robota i stroje bude zajišťovat opět automatizační software firmy Zwicker Systems. Toto opatření opět sníží prostoje stroje a potřebu lidské práce. Dále se připravuje zavedení paletizace pro obrobky určené k elektroerozivnímu hloubení.
Ing. Marek Šaffer

Projekt a realizace systému

Zkušební provoz systému pro automatizaci výroby elektrod Winstat byl ve firmě Ronas zahájen v červnu 2002. Celý projekt byl firmou Zwicker Systems, s. r. o., naplánován a připraven na základě podrobné analýzy provozu, při níž byly stanoveny požadavky uživatelů a doporučena optimální nastavení a předávání dat při výrobě elektrod a elektroerozivním obrábění. Přihlédnuto bylo i ke specifickým požadavkům v jednotlivých technologiích a výrobních postupech. Analýza proběhla za účasti specialistů firem Zwicker a Erowa ze SRN. Na jejím základě byl připraven projekt, který byl rozdělen do tří realizačních etap a odstartován v lednu 2002.
V první etapě bylo nutné zapojit všechny stroje do DNC sítě pomocí softwaru WINDNC Plus. Jedná se o hvězdicovou DNC síť provozovanou přes DNC server. Starší stroje jsou připojeny přes komunikační rozhraní RS 232. Novější stroje vybavené síťovou kartou jsou zapojeny přímo do LAN (podnikové počítačové sítě).
Každý stroj má svůj vlastní komunikační kanál a komunikace probíhá nezávisle na ostatních strojích. Do DNC sítě byl zaintegrován také 2D měřicí stroj Erowa pro automatické posílání naměřených hodnot. První etapa zapojení DNC sítě trvala jeden týden.
Ve druhé etapě byl nainstalován software Winstat. Na hlavním počítači - Winstat Serveru je nainstalována databáze MySQL a dále jádro Winstat Frame Kernel, Winstat uživatelské rozhraní, Winstat Standart objekty, Winstat Elektrody a Winstat průvodní listy. Ve výrobě jsou umístěny čtyři pracovní stanice Winstat Workstation vybavené ruční čtečkou pro identifikaci čipů.

Frézování elektrod

Winstat Workstation Milling je Winstat pracoviště pro frézování elektrod. Obsluha vytvoří pomocí importu jednoduchou stromovou strukturu. Struktura se tvoří tak, že obsluha vybere z adresáře D:DIRSTRUCTPROGRAMS podadresář s názvem elektrody a potvrdí tento výběr. Winstat automaticky vytvoří datovou strukturu v adresáři D:DIRSTRUCTPROJEKTS. Touto operací je vytvořen projekt a přiřazeny potřebné neodladěné výrobní programy k dané logické elektrodě. Dále následuje krok přiřazení elektrody k držáku pomocí čipu a čtečky čipů. V tomto okamžiku se sloučí fyzická elektroda s daty ve Winstatu. Tím byl splněn první krok v technologickém postupu výroby elektrody (pracovní krok SETUP). Dále je možné elektrodu obrábět jen podle daného technologického postupu. Elektroda je zviditelněna jen na středisku, kterému přísluší daná operace. Následuje přiřazení fyzické elektrody k obráběcímu centru pomocí čipů a čtečky čipů. Obsluha potvrdí generování programu pro elektrodu a software Winstat vygeneruje odladěné výrobní programy, které umístí do příslušného adresáře pro daný obráběcí stroj, spustí obrábění elektrody.

Elektroerozivní hloubení a drátové řezání elektrod

Winstat Workstation Spark a CMM je Winstat pracoviště pro měření elektrod a pro elektroerozivní hloubení. Elektroda je změřena na 2D měřicím stroji Erowa a hodnoty (offset) jsou automaticky uloženy v databázi. Zde jsou k dispozici pro další přípravu hloubicího programu. Hloubicí program je automaticky generován pro daný typ hloubičky. Ve firmě Ronas, s. r. o., jsou hloubičky značky Charmilles Roboform. Tyto stroje vyžadují řídicí program (CMD soubor), který obsahuje informace o elektrodách (offset, nájezdy nad hloubicí pozici, umístění v zásobníku, postup hloubení atd.) a vlastní hloubicí program s nejvhodnějším generátorem pro danou elektrodu (RBF soubor). CMD program je tvořen automaticky softwarem Winstat. Pro tvorbu RBF soubor jsou využívány šablony, které se dále doplňují daty z Winstatu. Elektroda je pomocí čipu na držáku přihlášena na pracovní operaci hloubení a do hloubičky jsou automaticky odeslány vygenerované programy pro hloubení.
Winstat Workstation Wirecut je Winstat pracoviště pro drátové řezání elektrod. Práce se systémem, načítání programů a přihlašování pracovních operací probíhá obdobně jako u frézování a hloubení.

Konstrukce elektrod

Ve třetí etapě byl Winstat rozšířen do oddělení konstrukce na pět CAD pracovišť pro konstrukci elektrod. CAD pracovní stanice jsou vybaveny softwarem Unigraphics. Rozšíření Winstatu do konstrukce velmi usnadnilo práci s celým systémem. Ve spolupráci firem Zwicker Systems a Axiom Tech byl vytvořen jednoduchý import pro načítání potřebných informací o projektu, materiálu, nástrojích atd. Pomocí tohoto importu je ve Winstatu automaticky vytvořena struktura projektu s výrobním postupem a veškerými informacemi o logické elektrodě, které jsou později ve výrobě slučovány pomocí čipů s fyzickou elektrodou. Nasazení Winstatu do konstrukce si vynutilo rozšíření SW UG o modul UG/Ufun execute a změnu práce při konstrukci elektrody. Bylo nutné přejít na práci v sestavách a sjednotit osový systém, provést systémová opatření při organizaci souborů zakázek, omezit lokální ukládání dat a jejich duplicitu. Realizací třetí etapy byla ukončena automatizace výroby elektrod. V současné době probíhá pomocí softwaru Winstat 90 % výroby elektrod a elektroerozivní hloubení. V lednu letošního roku bylo zprovozněno 3D měřicí pracoviště Wenzel, které je již zapojeno na DNC a integrováno do Winstat CMM.
V dalším kroku je možné rozšířit nasazení Winstatu pro správu a řízení obrobků, pro organizaci skladu elektrod a obrobků. Podrobnější informace o systému Winstat byly zveřejněny v čísle 3/2002.

Další články

Automatizace, regulace

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: