Témata
Reklama

Lepší kvalita v kratším čase

Tento článek pojednává o některých z komplexu faktorů ovlivňujících frézování ve třech osách s vyšší přesností a s menší spotřebou času. Tyto problémy a jejich řešení se vám pokusíme nastínit na pozadí softwaru MetaCUT.

Vše, co se týká obrábění při výrobě forem, se točí kolem přesnosti. Přesnost obrábění se odvíjí od dvou základních informačních toků (větví), které řeší totéž zadání. První větví jsou data generovaná CAD/CAM systémem pro užití v daném řídicím systému, druhou je pak způsob a schopnost interpretace těchto dat do jednotlivých pohybů řídicím systémem stroje.
Většina zadání pro CNC stroje byla tvořena ve 2D. Tyto úlohy byly popsány z geometrického hlediska přímkou a obloukem. Z pohledu CAD/CAM systému byla data generována s dostatečnou přesností a v odpovídajícím množství. Brzy však začaly být obráběny obecné plochy. CAD/CAM systémy řeší tento problém obráběním s určitou přesností. Tato přesnost se odvíjí od stanovení tolerance aproximace oblouků do přímkových segmentů při pohybu podél plochy. Výpočet těchto segmentů se obyčejně odvíjí od chordální deviace.
Reklama
Reklama

Obrábění obecných ploch

Zde se dostáváme do potíží vzniklých přenosem dat z CAD/CAM do řídicího systému stroje. Většina řídicích systémů je připravena realizovat relativně dlouhé přímkové úseky nebo oblouky v souborech s nevelkým objemem dat. Náhle je ale systém při obrábění obecné plochy vystaven nutnosti čelit tisícům drobných pohybů. Takovýto proces v praxi bývá málo efektivní a někdy je pro objem dat nezvládnutelný. Programátoři jsou pak nuceni sáhnout k dělení dat do jednotlivých samostatných programů, zmenšit velikost pracovního posuvu a někdy snížit přesnost pohybu nástroje s potřebou dodatečného opracování některých ploch. Většinou se tak děje odhadem, tedy neefektivně, často se sporným výsledkem.
V některých případech vyspělé řídicí systémy a stroje nekladou taková omezení a umožňují volnější práci s posuvy i přesností díky svému výkonu - schopnosti zpracovat větší objemy informací v kratším čase. Obvykle se ale setkáváme s novým problémem - zkreslením pohybu nástroje, které je vyvoláno setrvačností stroje v návaznosti na zpětnou kontrolu polohy nástroje a na rychlost předávaní pokynů. Řídicí systémy mohou mít své korekční algoritmy schopné provádět úpravy rychlosti v závislosti na zakřivení dráhy nástroje. Vyžaduje to ovšem schopnost provádět "pohled vpřed" umožňující odhadnout řídicímu systému budoucí zakřivení. V případě tisíců drobných pohybů v rozsáhlé sestavě dat je však takový úkol nesnadný a někdy nevede k požadovanému výsledku. Dojde k fyzickému zkreslení pohybu nástroje, jeho geometrické přesnosti nebo rychlosti, nebo obojího.
Předpokládejme, že máme 70 bloků (malých přímek) mezi místem, kde musí dojít k počátku zpomalení pohybu, a bodem, kde se nástroj již musí pohybovat výslednou sníženou rychlostí tak, aby nedošlo ke zkreslení zakřivení. Pokud je řídicí jednotka schopna načíst například pouze 20 bloků napřed, nemůže zajistit plynulý přechod do zakřivení a dojde k zákonitému zkreslení pohybu nástroje.
Stroje pracující s vysokou přesností a rychlostí musí tedy mít schopnost rychlého zpracování velkého množství bloků, schopnost vlastních korekcí posuvu nástroje pro zachování přesnosti a schopnost "nahlížení do budoucnosti" s dostatečnou kapacitou.
Jak přesná by tedy měla být data, která získáváme z CAD/CAM systému k získání nejlepších výsledků? V optimálním případě ne menší než přesnost stroje - v případě tisícin tedy tisíciny apod. Znamená to ovšem obvykle velký nárůst aproximací vystupujících z CAD/CAM systému - "drobení" NC kódu.

Možné řešení

Zde vzniká prostor pro použití softwarové podpory MetaCUT. K dosažení potřebného efektu, tedy potlačení nekoordinovanosti stroje a řídicí jednotky, používá metodu "prodloužení informace", tj. úpravu dat získaných z CAD/CAM systému do podoby přijatelné pro udržení přesnosti za přijatelných časových podmínek. MetaCUT provede úpravu rozdrobených drah nástroje získaných z CAD/CAM systému prokládáním. Přímkové rozkmitané úseky prokládá přímkami/oblouky s potřebnou nastavitelnou přesností. Pokud tedy pro stroj pracující na tisíciny nastavíte výstup CAD/CAM systému např. na sedm desetitisícin, MetaCUT provede hladkou úpravu drah na tisíciny s rapidním snížením drobných přímkových aproximací do hladkých přímek nebo oblouků odpovídajících požadovaným tisícinám. Datové bloky tedy popisují delší dráhy a poskytují řídicímu systému stroje více času pro získání zpětné informace o poloze nástroje, provedení případné korekce a odeslání upravených povelů.
Dalším důležitým zásahem MetaCUTu je úprava rychlosti na základě vlastní analýzy maximální rychlosti stroje při zadaném zakřivení a při zachování požadované přesnosti. Každý stroj je zde charakterizován vlastní křivkou způsobilosti. Nebo je možné vytvořit pro různé podmínky různé křivky a aplikovat je podle potřeby. Většinou stroje s vyššími provozními rychlostmi takovou tabulku nabízejí, ale bývá přednastavena výrobcem a její změna nemusí být snadná.
MetaCUT nahlíží také na ostré rohy a může vkládat potřebný G kód k omezení chyby v těchto místech.

Úspora času

MetaCUT vlastně provádí úkony odpovídající vlastnostem řídicího systému pracujícího s vysokými rychlostmi obrábění. Řídicí systém stroje pak dostává z MetaCUTu data již do značné míry optimalizovaná z hlediska výkonu stroje a požadované přesnosti. Čím vyšší nároky na přesnost a rychlost, tím výraznější úspory času při zachování kvality MetaCUT přináší. Pokud použijete MetaCUT na běžných strojích s jednodušším řídicím systémem bez kontroly odchylek v průběhu řezání a bez možnosti používat rozsáhlé soubory dat, může být výkon a kvalita obrábění až zdvojnásobena.
Pokud použijete MetaCUT ve spojení s HS obráběcími centry, je těžké odhadnout dopředu, nakolik se zlepší výše zmiňované faktory. Minimální přínos činí 5 - 40 % podle typu stroje a druhu výroby. Obyčejně se ale pohybuje okolo 15 - 30 %.
Reklama
Vydání #9
Kód článku: 10942
Datum: 05. 09. 2001
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Řídicí systém z vlastní dílny, 3. díl: Pokročilé technologické aplikace

Třetí díl našeho seriálu o řídicím systému OSP - P300A firmy Okuma navazuje na dvě předchozí kapitoly, ve kterých jsme stručně představili architekturu systému a inteligentní funkce, které podstatně navyšují přesnost stroje, kvalitu obráběného povrchu i hospodárnost a bezpečnost stroje. Tato část série bude o technologických aplikacích implementovaných do OSP k jednoduchému použití operátorem.

Alternativa k aditivním technologiím

Kdo rychle potřebuje nějaký prototyp, tomu doporučuje výrobce strojů Röders z německého Soltau místo výroby s následným leštěním vyfrézovat model z celého bloku hliníku. "To jde mnohem rychleji," říká vedoucí prodeje Dr.-Ing. Oliver Gossel. Jak lze tímto způsobem vyrobit držák na mobil za 30 minut - a to dokonce s vysoce lesklým povrchem - demonstruje Röders na svém stroji RXP601 s použitím 6 mm diamantové frézy od firmy Horn.

Obrobkové sondy a úskalí jejich použití

Téměř většina z nově vyrobených, zejména pak sofistikovaných obráběcích strojů, je dnes vybavena obrobkovými měřícími sondami. V uživatelských návodech k těmto sondám se lze dočíst o tom, jakými přínosy je jejich nasazení ve výrobě ohledně efektivnosti, snižování vedlejších časů při mezioperačních a finálních kontrolách obrobků atd. Ano, to vše je pravdou, nicméně i měřící sondy mají svá úskalí - tak jako ostatně každé jiné měřící zařízení.

Související články
Optimalizované obrábění tvrdokovů

Tvrdokovy se skládají z jemných zrn velmi tvrdých materiálů - zpravidla karbidu wolframu - s kovovým pojivem, jako je např. kobalt. Jsou vytvářeny metodou práškové metalurgie a po sintrování dosahují vysokých hodnot pevnosti a tvrdosti. Tvrdokovy se přednostně používají pro výrobu obráběcích nástrojů, přesto také u řezných a tvářecích nástrojů vede jejich vynikající životnost k rostoucí poptávce. Pro tento účel vyžadované třískové obrábění přináší vysoké náklady. V rámci semináře u jednoho výrobce obráběcích strojů prezentují odborníci z oblasti technologií, obráběcích strojů, nástrojů a softwaru CAD-CAM své zkušenosti i řešení využitelná v praxi.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
CNC řízení pro rychlostní a multifunkční obrábění

Výsledek obráběcího procesu v parametrech přesnost/rychlost/povrch je dán mnoha faktory na straně stroje, nástrojů, způsobu programování a upínání, přičemž může existovat i více cest k jednomu stanovenému cíli. V tomto článku bychom se chtěli zaměřit na CNC řídicí systém, který je dnes bezpochyby podstatnou a nenahraditelnou složkou tohoto procesu. Řídicím systémem přitom většinou rozumíme jak vlastní řídicí počítač, tak i pohony os a vřeten a systémy odměřování polohy.

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.

Aktuální přístupy ke zvyšování produktivity třískového obrábění

V každé výrobní technologii neustále klademe nové požadavky na zvyšování produktivity, přesnosti, jakosti, efektivity, spolehlivosti apod. Produktivita je jedním z důležitých parametrů, na jejichž základě lze technologie mezi sebou srovnávat. Třískové obrábění si z pohledu produktivity neustále udržuje významné postavení, neboť je schopno zajistit všechny výše uvedené požadavky i pro velmi přesné dílce. Výše celkové produktivity a samozřejmě i ostatních parametrů je dána každým článkem z tohoto řetězce: zvolený nástroj – upnutí nástroje – řezné podmínky – upnutí dílce – zvolená strategie obrábění – NC kód (vazba na CAM a postprocesor) – možnosti stroje z pohledů parametrů pohonů a též jeho technologické konfigurace (multifunkčnost) – řídicí systém.

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.

Větší řádkování při obrábění načisto

Při použití fréz s optimálně zakřiveným břitem pro frézování vnějších povrchů je možné časy na dokončovací obrábění značně snížit. Docílit toho lze vzájemnou souhrou stroje, nástroje a softwaru, jak ukazuje následující příklad.

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.

Zubní náhrady aneb strojírenství i v dentálním průmyslu

Zubní náhrady se vyrábějí již od dob egyptských faraonů téměř stejným způsobem. Pouze materiály a metody se za tu dobu vyvinuly na úroveň 21. století.

Software MSP - dva nástroje k bezchybné výrobě na 5osých centrech

V jednom z předchozích článků jsme se zabývali obslužným SW pro spínací dotekové měřicí sondy. Ukázali jsme, že běžná měřicí doteková sonda je vlastně jenom opakovatelný spínač a že použitelný výsledek nám dá až software v řídicím systému. Ať už pracujeme s makroprogramy přímo v paměti CNC nebo tvoříme vlastní cykly na úrovni CAD, výsledkem jednoho měření je obvykle údaj o jednom geometrickém prvku, maximálně vztah několika prvků (nový počátek nebo úhel natočení obrobkových souřadnic, průměr a osa díry, šířka drážky apod.). Také obslužný software skenovací sondy, která obvykle sbírá mnohem větší množství bodů než sondy spínací, většinou směřuje k hodnocení daného prvku nebo pravidelného geometrického tvaru.

Toolmanagement do moderní výroby

Každá firma, která realizuje technologii obrábění, spravuje svůj nástrojový park a příslušná data. Disponuje určitým nástrojovým managementem např. v podobě výdajových karet či vytvořený v běžně dostupných počítačových programech, např. MS Excel. Otázkou pak je, zda mu tento stávající systém plně vyhovuje nebo ho hodlá změnit a nalézt profesionálnější řešení.

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