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
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
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.

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.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Simulací ke zlepšení efektu mazání a chlazení

Optimalizace třískového obrábění moderní metodou simulace strategie mazání a chlazení je dnes podrobena systematickému výzkumu. Použitím simulace procesu třískového obrábění a simulace proudění chladicího média se značně sníží náklady na výzkum a vývoj.

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.

Nástroje v rámci čtvrté průmyslové revoluce

Abychom mohli vyrábět součásti hospodárně, je potřebné rozšířit proces o výměnu informací. Důležitou roli při tom hraje management nástrojů, neboť pokud chybí nástroj, výroba stojí.

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.

Interaktivní programování CNC strojů

Proces obrábění není zdaleka tak jednoduchý, jak se v mnoha případech jeví. Současné obráběcí stroje jsou obvykle vybaveny pro volbu několika způsobů přípravy programů. Dialogový způsob programování má stále svou nezastupitelnou pozici.

Inovace na obou stranách výrobního sortimentu

Svislá dvoustojanová centra řady Genos prošla inovací technických parametrů, a to konkrétně u modelů M560R-V a M460R-VE. Současně zavádí firma Okuma i nové obslužné a komunikační rozhraní Okuma Suite do řídicích systémů svých sofistikovaných modelů. Inovace přicházejí z obou stran výrobního sortimentu – u standardních tříosých center i u vícerých víceúčelových strojů pro náročné aplikace.

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.

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.

Automatizace lidem práci nebere

Automatizaci se ve firmě Kovosvit MAS věnují od roku 2013. Z původního projektu vznikla samostatná divize MAS Automation a na letošní rok má plánované téměř dvojnásobné tržby oproti roku 2017. V porovnání s plánovaným obratem celého Kovosvitu jsou tržby divize zatím nevýznamné, ale průměrný růst divize o dvě třetiny ročně dokládá, že automatizace má v podniku ze Sezimova Ústí zelenou.

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