Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Lepší kvalita v kratším čase
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

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.

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 %.

Další články

Obráběcí stroje a technologie
CAD/CAM/CAE/CIM

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: