Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Cesta k perfektní formě
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Cesta k perfektní formě

Jednoduše řečeno, každá forma je ve své podstatě negativní otisk převzatý z pozitivního modelu. Protože základním cílem formy je co nejvěrněji reprodukovat originál, musí ideální forma zachytit každý detail, což znamená jediné: musí být přesná. A to je prvotní zadání pro její výrobu - dokonale přesný a hladký povrch, který jediný je zárukou kvality finálního výrobku. Ruku v ruce s tímto požadavkem přicházejí další: rychlost, minimální náklady a žádné komplikace při výrobě. Splnit všechny tyto podmínky najednou není rozhodně jednoduchý úkol.


Paket Dynamic Precision obsahuje funkce pro dosažení vysoké dynamické přesnosti obrábění. (Zdroj: Heidenhain)

Lidé vyrábějí formy po tisíce let již od starověkého Egypta a Číny. V průběhu času se používala k výrobě forem řada materiálů včetně písku, vosku, lepidla, sádry a samozřejmě kovu. Možná si to ani neuvědomujeme, ale náš život provázejí výrobky z forem snad na každém kroku. Je to až neuvěřitelné, co všechno bylo vyklopeno z formy. Letecký a automobilový průmysl jsou snad nejznámějšími segmenty pro výrobu nástrojů a forem, ale setkat se s nimi můžete například i ve filmové branži. Žádný velkofilm se bez speciálních efektů už neobejde. Víte, že například i na tříštivé sklo se používají formy? Patří sem však také dekorativní odlitky, protihlukové stěny, telefony a celá řada dalších. Prostě kam se podíváte, tam jsou.

Řekněte svému stroji o to nejlepší

Řídicí systém TNC640 společnosti Heidenhain si s takovým zadáním rozhodně poradí. Dokáže totiž spojit vysokou přesnost s vysokou produktivitou a nízkými výrobními náklady, a to díky celé řadě výkonných funkcí. Koncový uživatel tímto způsobem opravdu dokáže získat ze svého stroje to nejlepší a stanovené požadavky na přesnost obrobku jsou pak samozřejmostí. Všechny tyto funkce, které zaručují vysokou dynamickou přesnost obrábění, jsou součástí paketu Dynamic Precision. Mohou být aktivní jednotlivě nebo v kombinaci s ostatními funkcemi paketu. Zmíněná dynamická přesnost obrábění minimalizuje síly působící na mechaniku stroje při obrábění a zároveň řeší odchylky na středu špičky nástroje (TCP). Vysoká výsledná přesnost, tedy především perfektní kvalita povrchu, předurčuje tento balíček funkcí zejména pro obory medicínské techniky a výrobu forem a nástrojů. A jaké funkce do Dynamic Precision patří? 


Řídicí systém TNC 640 dokáže díky celé řadě výkonných funkcí spojit vysokou přesnost s vysokou produktivitou. (Zdroj: Heidenhain)

Cross Talk Compensation (CTC), opce #141 – kompenzace polohových odchylek, způsobených spřažením os

Tato funkce řeší kompenzaci polohových odchylek ve středu nástroje (TCP) závislých na deformaci stroje v souvislosti se zrychlením a brzděním. Jejím zapnutím se eliminují tyto deformace a je umožněno dosažení vyšší přesnosti, zejména ve fázích zrychlování.

Active Vibration Damping (AVD), opce #146 – aktivní potlačení drnčení

Funkce aktivně tlumí dominantní nízkofrekvenční vibrace a potlačuje viditelné důsledky kmitání. Umožňuje rychlejší frézování bez nepříjemných vibrací a zároveň také minimalizuje obráběcí časy při trvalém zachování kvality povrchu. Kombinace funkcí CTC a AVD nabízí uživatelům ideální spojení požadavků na přesnost, kvalitu a rychlost obrábění.

Position Adaptive Control (PAC), opce #142 – polohově závislé přizpůsobení regulačních parametrů
Tato opce umožňuje plné využití dynamiky stroje. Pomocí změny parametrů stroje zabraňuje PAC negativnímu vlivu na stabilitu regulace v závislosti na poloze os.

Load Adaptive Control (LAC), opce #143 – přizpůsobení regulačních parametrů v závislosti na zatížení

Jedná se o další užitečnou opci, která umožňuje rychlou adaptaci vůči změnám zatížení pohyblivých stolů. Pro zjištění aktuálního stavu zatížení je na systémech TNC620 a TNC640 k dispozici cyklus 239.

Motion Adaptive Control (MAC), opce #144 – pohybově závislé přizpůsobení regulačních parametrů

Tato opce uzavírá skupinu funkcí, které řeší regulační parametry stroje. Z jejího názvu jasně vyplývá, že má vliv na vstupní veličiny, které se týkají pohybu. Je to především rychlost, vlečná odchylka nebo zrychlení pohonu.


Frézování formy reflektoru. (Zdroj: Heidenhain)

Optimální nastavení stroje – základ úspěchu

Výsledek samotného obrábění lze výrazně posunout také nastavením stroje před obráběním. Stačí k tomu znát a správně použít možnosti řídicího systému TNC. Pomocí cyklu 32 Tolerance může uživatel snadno nastavit stroj tak, aby se přizpůsobil odchylce dráhy T přesně podle tolerance výstupu z CAM softwaru. TNC640 předem rozpoznává změny směru a přizpůsobuje rychlost posuvu průběhu kontury a obráběnému povrchu. V cyklu 32 Tolerance uživatel zadává do systému maximální povolené odchylky od ideální kontury. Použití tohoto cyklu nejen že zabraňuje poškození kontury, ale zejména u takových kontur, kde často dochází ke změnám směru (což je typické pro volné nepravidelné povrchy dílce), přímo ovlivňuje rychlost obrábění díky dosažení maximální rychlosti posuvu v dráze. Další, pro výrobu forem rozhodně nepostradatelnou funkcí je ADP (Advanced Dynamic Prediction). Tato funkce umožňuje především optimalizované, tedy ideální řízení pohybu posuvových os pro 2D až 5D frézování. To, co umí ovlivnit především, je kvalita dat NC programu. Případné chyby v něm totiž často způsobují špatné vedení dráhy a tím i zřetelné zhoršení kvality povrchu frézovaných obrobků. I pouhým okem je pak problém vidět okamžitě, protože povrch je tzv. „poskákaný“. A právě tomu umí ADP zabránit. Už to, že v názvu funkce najdeme „prediction“, jasně naznačuje, že tahle chytrá funkce dokáže tak trochu předvídat, co se bude dít. Umí totiž dynamicky propočítat kontury dopředu. Ale tím to zdaleka nekončí, protože na základě tohoto výpočtu najde ideální moment pro přizpůsobení rychlosti pohybu os přechodům kontury. Díky takovému vedení dráhy je pak omezeno zrychlení a trhnutí. Hladkého a perfektního povrchu tak lze docílit v krátkých obráběcích časech, a to i při silně rozkolísaném rozložení bodů v sousedních dráhách. Nekvalitní povrchy se navždy stávají minulostí. 


Opakovatelnou přesnost pomáhají zajistit funkce pro optimalizaci kinematiky stroje a kompenzaci poloměru nástroje. (Zdroj: Heidenhain)

Reprodukovatelná vysoká přesnost

Kouzlo toho, že někdo něco umí, spočívá vždy v tom, že to dokáže zopakovat. Když se poprvé po velkých útrapách trefíte do golfového míčku a on se vznese a udělá ten krásný oblouček a do ucha slyšíte, že ta rána byla skvělá, říká se tomu dobrý odpal. Ale vůbec to neznamená, že umíte hrát golf. Teprve když toto celé zopakujete desetkrát po sobě, a navíc se trefíte k praporku, tedy přesně tam, kam chcete, ano, lze říci, že tuto hru ovládáte. Ptáte se, co má golfové hřiště společného s obráběním? Samozřejmě že především přesnost. A stejně jako v golfu i při obrábění na výsledek této „hry“ působí celá řada faktorů, které přesnost zásadním způsobem ovlivňují. Zejména u pětiosého obrábění se požadavky na přesnost zvyšují prakticky neustále. Komplexní dílce jednoduše vyžadují trvale opakovatelnou přesnost. K poměrně snadnému kompenzování tepelné i mechanické zátěže stroje, která přesnost výrazně ovlivňuje, lze dobře využít funkci KinematicsOpt (opce #48). Při její aktivaci probíhá kontrolní měření středu kalibrační koule dotykovou sondou. Zjistí se její aktuální poloha a následně je automaticky vykompenzována geometrie stroje. Na základě naměřených hodnot zjistí řídicí systém prostorové chyby vyplývající z naklápění os. Cyklus vypočítá optimalizovaný kinematický popis stroje a uloží jej do paměti jako kinematiku stroje. Uživatel k tomu nepotřebuje prakticky žádné detailní znalosti, kinematika je během několika minut automaticky nastavena a uložena.


 Pomocí cyklu 444 lze v automatickém režimu proměřit polohu libovolných bodů povrchu dílce. (Zdroj: Heidenhain)

Na výsledek obrábění má však také vliv i geometrie nástroje (pro negolfisty uvádím, že i na golfové holi a jejím úchopu záleží). Díky funkci 3D-ToolComp (opce #52) podporuje řídicí systém TNC korekci nepřesnosti poloměru nástroje vůči jeho ideálnímu tvaru. Odchylky poloměru nástroje proměřené laserovou sondou se definují jako korekční hodnoty v tabulce, která je automaticky generována v řídicím systému TNC. Na základě úhlu dotyku kompenzuje řídicí systém hodnotu poloměru nástroje, jenž je definován v aktuálním styčném bodu nástroje s obrobkem. K přesnému nastavení styčného bodu musí být NC program vytvořen CAM systémem s doplněnými normálovými vektory (LN příkazy). Při víceosém obrábění je v LN příkazech definován střed poloměru frézy a popřípadě také orientace nástroje vzhledem k povrchu obrobku. Důležitou pomůckou pro ověření přesnosti povrchu formy po obrábění je cyklus 444, který v automatickém režimu umožňuje proměřit polohu libovolných bodů povrchu dílce. Pro zvýšení přesnosti 3D měření obrobeného kusu pomocí dotykové sondy se doporučuje vytvořit tabulku korekcí sondy. Přesnost je tak možné zvýšit až o 0,03 mm.

Golfem jsme o přesnosti začali, golfem končíme – přejeme dobrou a přesnou hru!

Eva Klocová

Heidenhain

Další články

Měření ve strojírenství
CAD/CAM/CAE/CIM
Obráběcí stroje a technologie

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: