Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> CNC řízení komplexního obrábění rotačních dílců
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

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.

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.

Další články

Obráběcí stroje a technologie
Elektrotechnika a regulace

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: