Témata
Reklama

CNC řízení komplexního obrábění rotačních dílců

Moderní CNC řízení dnes komplexně řeší nejen vlastní ovládání stroje jako celku, ale snadné naprogramování dílce, kontrolu řezného procesu i diagnostiku provozních stavů. Způsob řešení pak údajem potřeby času pro přípravu obrábění, komunikaci v sítích, vlastní obrábění a eventuelní přístup k lokalizaci závad vyjadřuje jeho užitnou hodnotu a tím i užitnou hodnotu stroje.

Při obrábění složitých rotačních dílců na soustružnických obráběcích centrech pro moderní automobilový průmysl nebo pro speciální strojní zařízení se často kombinují operace soustružení a frézování, včetně obrábění ze strany úpichu. Důraz je kladen nejen na efektivní čas obrábění, ale i na tvarovou přesnost a kvalitu povrchu. Konstrukce obráběcích strojů, vývoj řídicích systémů, pohonů a nástrojů neustále hledá cesty ke zvýšení parametrů a automatizaci řezného procesu. Jak vypadá řídicí systém, se pokusíme v krátkosti vysvětlit na modelu Pilot 4290 Heidenhain, který používá přední evropský výrobce obráběcích strojů firma Gildemeister, ze známých tuzemských výrobců pak Kovosvit, a. s., a ZPS-Prefix.
Reklama
Reklama
Reklama

Ovládání a řízení pohonů

V posledních deseti letech prošlo digitalizované řízení pohonů rychlým vývojem - od regulace polohové a rychlostní smyčky až k plné digitalizaci včetně proudové smyčky. Současná kategorie řídicích systémů se zaměřuje především na zkrácení taktu interpolátoru, zvýšení výpočetní kapacity geometrického procesoru a zkrácení času odezvy rychlostní a proudové smyčky. Ve skutečnosti to znamená zkrácení času smyčky polohového regulátoru na 1,8 ms a středního času zpracování NC bloku na 0,5 ms. Vzhledem k tomu, že zákaznické programy se často posílají po síti od zadavatele k výrobci nebo po vnitřní síti, je ve standardním provedení CNC generace 2000 k dispozici síťové rozhraní Ethernet 100Base T.
Prudká změna zrychlení posuvu se projevuje výskytem jerku a jeho prokreslení do povrchu dílce. Proto v rámci využití funkce Look Ahead ("hleď vpřed") si CNC předem vypočítává rychlostní profil asi dvaceti NC bloků, a je tak schopno reagovat na vývoj zrychlení v předstihu. Digitální rozhraní využívá PWM (modulace šířky pulzů) signály s nastavitelnou frekvencí. Vyšší frekvence až do 10 kHz pak znamenají přípravu pro aplikaci lineárních nebo prstencových motorů. Naopak snížením frekvence lze u nepřímých (standardních synchronních rotačních) motorů zvyšovat využitelnou proudovou zátěž výkonových modulů a zlevnit tak sestavu pohonů. Účinné HSC filtry vyhlazují průběh skokové změny jerku. V krátkodobém horizontu je nutno počítat s nástupem absolutního odměřování, a to hlavně ve spojitosti s rozšířením lineárních motorů. Jako příklad lze uvést CNC soustruh firmy Gildemeister, představený veřejnosti na výstavě EMO v roce 2001.

Spolupráce více os a vřeten

Kanálová struktura vymezuje spolupráci os a vřeten. Konfigurace softwaru pak vytváří různé modely kinematického uspořádání stroje od jednoduchého CNC soustruhu se dvěma řízenými osami a vřetenem až po komplexní obráběcí centrum s párem 3D suportů (2x X/Y/Z) s rotačními nástroji a dvěma vřeteny s automatickým podáváním z vřetena do vřetena, eventuálně s možností obrábění rotačního dílce při upnutí v obou vřetenech za synchronizovaných otáček. V tomto uspořádání lze opracovávat dílec podle dvou NC programů současně, tedy dílec ve vřetenu 1 a ze strany úpichu ve vřetenu 2. K dispozici jsou připravené frézovací cykly, tak jak je známe z obráběcích center. Vřeteno pak je zpravidla poháněno samostatným servomotorem (C-osa) a chová se jako otočný stůl na frézce.

Kontrola obrábění a opotřebení nástroje

Spínací dotykovou sondu lze využít jak pro měření dílce, tak i nástrojů. Mimo to je možno sledovat zatížení pohonů. Tento údaj používá jako referenční hodnotu tzv. zkušební řez a jeho mezní hodnoty se trvale vyhodnocují. Nárůst řezného odporu při obrábění otupeným nástrojem způsobí přetížení, které po vyhodnocení vyžádá výměnu nástroje. Cykly měření lze zařadit jako mezioperační kontrolu obrábění v automatickém provozním režimu. Kontrola lomu nástroje zase porovnává výsledky měření se zadanými hodnotami rozměru dílců. Alternativně lze aplikovat výsledky měření dílce mimo stroj v dalším tzv. opravném obrábění s využitím až šestnácti naměřených kontrolních bodů.

Diagnostika

Diagnostika využívá možnosti TeleServisu, tj. přímého spojení výrobce stroje s řídicím systémem na stroji u uživatele. Touto cestou získá servisní technik v České republice přístup do stavových záznamů a je schopen na dálku lokalizovat závadu. Pilot 4290 usnadní zjištění stavů přístupem do integrovaného osciloskopu, logického analyzéru stavových tabulek operandů rozhraní stroje. Stejně tak je možno aktualizovat software. Současná kapacita pevných disků 6 GB a více je dostatečná pro uložení cca deseti jazykových verzí dialogů a pomocných hlášení. Výrobci stroje je vždy ponecháno okno na obrazovce pro vlastní chybová hlášení, která komentují stav stroje mimo řídicí systém.

Programování a obsluha

Samozřejmostí je grafická interpretace výsledků programování a paralelní grafika obrábění, neboť při intenzivním chlazení obsluha zčásti ztrácí vizuální kontakt s obráběným dílcem. Významnou grafickou podporou je možnost ověření rozměrů naprogramovaného dílce v grafickém testu odečítáním hodnot z nonia osového kříže. Výsledkem grafického testu je i časová analýza pracovních a vedlejších časů nástroje v jednotlivých operacích. Údaje poslouží k následné optimalizaci řezných podmínek. Vlastní naprogramování rotačního dílce s operacemi frézování je velmi obtížné. Vlastní technologický procesor vychází z pouhého naprogramování tvaru za pomoci grafického procesoru a zadání materiálu dílce včetně rozměrů polotovaru. Na stisknutí jednoho tlačítka se pak vygeneruje celý program formou pracovního plánu. Procesor Turn Plus vybere z knihovny vhodné nástroje, určí strategii obrábění, resp. pořadí operací a navolí řezné podmínky. Do programu je možno vstupovat a provádět dodatečné úpravy. Vzhledem k tomu, že programování složitých dílců patří zpravidla k práci zkušeného technologa, lze Turn Plus aplikovat v PC, eventuálně využít i pro vzdělávací účely. Každý krok programování včetně cyklů je podporován pomocnou funkcí i s grafickým znázorněním a návodem k obsluze. V základním souboru připravených cyklů jsou k dispozici normalizované tvarové prvky jako závity, zápichy, vybrání a přechodové elementy.
Reklama
Vydání #4
Kód článku: 20425
Datum: 17. 04. 2002
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Je zaškrabávání nezastupitelná metoda?

V minulém vydání jsme uvedli 1. díl pohledu do minulosti i současnosti řemeslné výroby obráběcích strojů. Nyní vám přinášíme pokračování tohoto článku o unikátní metodě – technologii zaškrabávání.

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.

Optimalizace péče o ložiska zabraňuje odstávkám výroby

Ložiska jsou vysoce namáhanými součástmi pohonů, které v průběhu času podléhají opotřebení. S ohledem na to je zvláště důležité zahrnout je do plánů údržby, protože tato strategie pomáhá prodloužit životnost strojů nebo zařízení.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Konstruování obráběcích strojů s ohledem na úsporu energie

Při návrhu obráběcích strojů je cílem všech zúčastněných konstruktérů dosáhnout maximální tuhosti a přesnosti stroje, technologické rychlosti obrábění a co nejvyšší provozní spolehlivosti. To jsou vlastnosti, kvůli nimž si zákazník stroj kupuje, ať je z kterékoliv části světa. Většinu zákazníků pak následně zajímá energetická náročnost stroje. Zákazníci ve vyspělé části světa, jako jsou především evropská a severoamerická teritoria, pak určitě sledují i maximální bezpečnost stroje a ochranu životního prostředí při jeho provozu.

Od vzdělávání přes úspory až po virtuální realitu

Společnost Siemens se zúčastnila všech dosud konaných ročníků Mezinárodního strojírenského veletrhu v Brně a tradice pokračuje i v letošním roce, kdy hlavním tématem expozice je časová a energetická efektivita v rámci celého životního cyklu stroje - od jeho návrhu až k výrobě. Že je ochrana životního prostředí pro Siemens téma číslo jedna, podpoří i divácky atraktivní část expozice, ve které se představí nový model elektromobilu BMW i3, který je od jara letošního roku součástí vozového parku společnosti Siemens.

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.

Soutěž pro středoškoláky

Jubilejní, již pátý ročník soutěže o Putovní pohár partnerských škol Siemens - Sinumerik Cup se letos konal v Mohelnici, v prostorech zdejší Střední školy technické a zemědělské a stejně jako před třemi lety, kdy tato škola byla hostitelem, i letos zdejší ředitel Jiří Ženožička se svým týmem organizaci pojal velmi profesionálně.

Upínače jsou stejně důležité jako stroj nebo nástroj

Výrobní zařízení pro třískové obrábění s nástupem CNC řízení a víceosých technologií významně změnily požadavky na složitost obrobků, řezné nástroje a v konečném důsledku také na automatizaci a robotizaci. Čemu se však často nevěnuje tolik pozornosti, jsou upínací technologie i přesto, že mohou mít zásadní vliv na výslednou kvalitu obráběného dílu, ale i na náklady.

Opřít se o silného partnera

V dnešní době hospodářského růstu mnoho firem přemýšlí o rozšíření výroby. To se však neobejde bez úvah o tom, kde získat prostředky na nové stroje a zařízení. Řešení má jméno SGEF.

Chytré stroje přivádějí továrny k životu

Bezpečné balicí stroje připojené k Ethernetu zvyšují produktivitu, zlepšují flexibilitu, snižují komplexnost konstrukce a řeší problémy pracovníků v provozu.

Integrovaný obvod o tloušťce jedné molekuly

Lidstvo již zvládlo přeměňovat světlo na elektřinu a vytvořit akumulátory, v nichž nedochází k chemickým reakcím. Problémem však je, že tyto přístroje mají velmi nízkou účinnost. Nejlepších parametrů by se dosáhlo při použití polovodičů o tloušťce jediné molekuly. A ty se nyní naučili vyrábět vědci z ruského institutu MISiS, který je partnerem ruské korporace pro atomovou energii Rosatom.

Novinky ze světa 3D tisku

V uplynulém měsíci se v české kotlině seběhlo několik akcí, jejichž společným jmenovatelem byl průmyslový 3D tisk. Představeny byly nové produkční 3D tiskárny, profesionální tiskové materiály a zapomenout nesmíme ani na největší z těchto akcí, výstavu a konferenci 3dexpo.

Nanovlákenná membrána v oknech ochrání stroje i pracovníky

Zatímco o smogu v ulicích se vedou časté debaty, znečištěný vzduch v interiéru patří k opomíjeným tématům. A to i přesto, že podle Světové zdravotnické organizace stojí život 4,3 milionu lidí ročně a v průmyslových objektech ohrožuje jak zdraví pracovníků, tak samotný provoz. Díky rozvoji moderních technologií nyní interiér účinně ochrání nanovlákenná okenní membrána.

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