Témata
Reklama

Nové funkce pro pětiosé obrábění

Pětiosé obrábění má zásadní důležitost pro výrobu nástrojů a forem, protože nabízí lepší možnosti obrábění a dosahuje lepší kvality povrchu.

Dříve odrazovala od práce s pětiosými frézkami složitost programování a ovládání strojů. Na jedné straně dokázaly systémy CAM vytvořit základy pro zlepšení obrábění a na druhé straně výrobci řídicích systémů, jako GE Fanuc, vyvinuli funkce, které výrazně zjednodušují programování jak pro výrobce obráběcích strojů, tak pro konečné uživatele.
Výhody pětiosého frézování jsou patrné nejen u velkých obráběcích center a výroby lisovacích forem, jejichž volně vytvořené plochy se musely po tříosém frézování dodatečně obrábět. Důležitou aplikací se teď stávají malé formy pro vstřikování, které se používají k výrobě spotřebního zboží ve velkých sériích, jako jsou mobilní telefony, diktafony atd. Jejich ergonomicky tvarované, volně vytvořené plochy se hlavně erodují nebo přímo frézují. Tato práce musí být provedena rychle a ve vysoké kvalitě.
Proto je dnešním řešením ve většině případů pětiosé obrábění. Špičkové řídicí systémy, jako je nový CNC GE Fanuc série 30i, výrazně přispívají k úspěchu této technologie. Nicméně požadavky kladené na řídicí systémy CNC jsou obrovské. Ovládání pěti simultánně se pohybujících os, kompenzace nepřesností stroje a rozměrů nástroje, interpolace různých obráběcích strategií - to všechno jsou parametry, které se musí brát v úvahu při výpočtu obráběcí dráhy. Tyto výpočty potřebují pečlivě propracovaný software a vysoké rychlosti hardwaru.
Reklama
Reklama
Reklama

Konfigurace stroje a kompenzace

Pětiosé frézky jsou založeny na různých typech konstrukce. Kromě tří lineárních os obsahuje stroj dvě rotační osy, které lze nakonfigurovat následovně: obě rotační osy jsou umístěny ve stole nebo jedna rotační osa je ve stole, zatímco druhá je v hlavě nebo jsou obě osy umístěny v hlavě. Řídicí systémy CNC od GE Fanuc jsou schopny zvládnout všechny typy konstrukce pětiosých obráběcích strojů. Neřídí ovšem jen pohyby os ve vztahu k sobě navzájem, ale také nabízejí celou řadu možností kompenzace a interpolace. U obráběcích strojů navíc dokážou kompenzovat odchylku rotačních os.
Když při výrobě strojů dojde k malým nepřesnostem, lze je kompenzovat řídicím systémem tak, aby bylo dosaženo požadovaného výsledku obrábění. Vedle této statické kompenzace je také možné kompenzovat tepelné změny stroje, k nimž dochází v průběhu dlouhé doby obrábění. Např. řídicí systém je vybaven funkcí korekce tepelné roztažnosti vřetena na základě informací teplotního senzoru.
V průběhu obrábění se vždy vyskytují chyby a nepřesnosti, které se musí opravovat. Matematické vyjádření těchto korekcí a zavedení vhodné interpolace vyžadují velkou dávku know-how. Celá situace je ještě složitější, když nejsou např. přítomné tři pravoúhlé osy a dvě rotační osy v klasickém smyslu, ale jedná se spíše o tzv. "smíšenou kinematiku".

Kompenzace nástrojů v CNC

K dosažení optimálního výsledku obrábění je navíc také potřeba provádět kompenzaci nástroje. Tato kompenzace se obvykle týká statických hodnot, jako je délka, průměr a tvar. Má-li uživatel možnost provádět kompenzaci nástroje prostřednictvím řídicího systému, ušetří tím, že nemusí provádět kompletní opravy výpočtů v systému CAD/CAM. Když obsluha stroje dostane nový nástroj, který má jinou délku, než je nastaveno ve stroji, nebude chtít vytvořit nový program pomocí systému CAD/CAM. Dá přednost zadávání méně údajů do řídicího systému a nechá tento systém, aby vypočítal veškeré opravy interně. To představuje obrovský nárůst flexibility i produktivity práce.
Vedle statické kompenzace existuje několik aplikací, kde se během obrábění mění rozměry nástroje. Jednou takovou aplikací je frézování mramoru. Zde je opotřebení nástroje tak velké, že v průběhu několika vteřin je třeba provádět sledování nástroje, aby bylo dosaženo správné kompenzace délky nebo průměru. Pro tuto aplikaci nabízí GE Fanuc řešení připravené na míru pro tyto zákazníky, ale toto řešení ještě není nutné v oblasti obrábění kovů.
Stejně zásadní roli jako kompenzace chyb stroje a nástroje hrají v řídicí technologii interpolační algoritmy. Je to proto, že poskytují uživateli výrazné výhody, co se týká jednoduchosti použití a přesnosti obrábění. Často používané funkce zahrnují interpolaci pro nakloněnou rovinu obrábění a řízení středovým bodem nástroje (TCP). Kompenzace poloměru nástroje (TRC), tj. v trojrozměrném prostoru, se také často používá. Rovněž je k dispozici lineární interpolace a kruhová interpolace. Pro ještě přesnější plochy se používá pětiosá interpolace NURBS.
Pro tradiční programy, tj. staré, většinou lineární programy, tak jak je dosud používá mnoho výrobců obráběcích strojů, nabízejí CNC systémy GE Fanuc funkci, známou jako nanohlazení. Tato funkce automaticky převede lineární program na křivky NURBS v rámci řídicího systému a umožní tak rovnoměrnější opracování povrchu. Zároveň je dosaženo rychlého, hladkého pohybu.

Učící funkce

Nová funkce, kterou společnost GE Fanuc představila na EMO 2003, se nazývá "učení se dílům" (Parts Learning). Je založena na funkci "řízení s učením", funkci, kterou někteří zákazníci již nějakou dobu intenzivně využívají. "Řízení s učením" se používá např. pro broušení vačkových hřídelí. Nejprve se zjistí geometrie daného dílu. Kontura se skládá z lineárních segmentů, napojených na sebe. Bez této funkce vyžaduje každý přechod změnu směru, což vede buď k tomu, že řídicí systém provede trhavý pohyb nebo způsobí následnou chybu v důsledku snížení dynamiky obrábění. Oba tyto případy jsou v zásadě nežádoucí. Při použití řízení s učením se však nástroj pohybuje po naprogramované kontuře a řídicí systém se naučí přechody při obrábění v úvodním kroku. Potom řídicí systém optimalizuje tyto přechody, aby se minimalizovaly následné chyby a aby se přepočítala optimální zrychlení. Řídicí systém potom použije tyto přepočítané hodnoty pro další díl. V tom případě je ovšem potřeba, aby byl následující díl naprosto stejný. V případě většího počtu opakování může uživatel buď zvýšit přesnost obrábění nebo, což mnoho uživatelů upřednostňuje, zvýšit rychlost a tím ušetřit cenný obráběcí čas.

Možnost rychlého zásahu

Obsluhující personál strojů potřebuje funkce pro možnost operativního zásahu. Co má obsluha dělat, když se například zlomí vrták? Aby mohla vrták vyjmout a začít znovu co nejrychleji, potřebuje provést příslušné kroky. U tříosého obrábění to není problém, posune osu Z nahoru a nástroj je volný. Ale u pětiosého obrábění nebo frézování na nakloněné rovině potřebuje obsluha pomoc řídicího systému. V tomto případě chce také jen stisknout Z plus, ale tento krok musí být následován návratem ve směru podélné osy nástroje. Společnost GE Fanuc tento problém vyřešila zavedením funkce "posuv s ručním kolečkem v ose nástroje", která umožňuje obsluze postupovat, jako kdyby byla v původním systému pravoúhlých souřadnic. Díky tomu může obsluha stisknutím tlačítka odsunout nástroj v jeho směru nebo postupovat paralelně k nakloněné rovině.

Další užitečné funkce

Další funkce zaměřená na konečné uživatele je "kompenzace odklonu obrobku". U velkých obrobků vzniká tato situace často tehdy, když se obrobek upne na první nebo druhou fázi obrábění a potom se vyjme např. za účelem měření. Pak se obrobek vrátí zpět a znovu se upne, aby se mohl dále obrábět, ale zákonitě již nebude upnut přesně v téže poloze. Viděno pouhým okem jsou rozdíly v případě malého obrobku relativně malé. Ale v případě 30 m dlouhé skořepiny lodi, která se pootočí o půl stupně, jsou rozdíly v ofrézování během následného zpracování okamžitě patrné.
Novou funkcí je "řízení roviny nástroje". Zatímco funkce TCP (řízení středovým bodem nástroje) určuje trasu, na níž se má pohybovat středový bod nástroje, tato funkce také určuje rovinu nástroje, na níž pohyb probíhá. To je výhodné při používání nástrojů, které mají řeznou hranu na boku nástroje. Další kompenzaci provádí funkce "kompenzace poloměru nástroje" (TRC). Tato funkce se může používat ke kompenzaci průměru nástroje pro naprogramovanou geometrii obrábění. Tímto způsobem se eliminují nežádoucí přesahy u trasy nástroje, naprogramované pomocí TCP. Pomocí funkce TRC systém CNC již předpokládá změny v pohybech v následujících blocích, kontroluje je podle požadované kontury obrobku a zastavuje posuv s dostatečným předstihem, aby nedocházelo k nadměrnému úběru.
Pomocí přídavné funkce "řízení břitu nástroje" má uživatel možnost doplnit ovládání TCP o kompenzační úhel. Může zadat hodnotu požadovaného úhlu přímo pomocí řídicího systému, aniž by musel vytvářet nový NC program. Má dokonce možnost změnit úhel pomocí ručního kolečka a tak jej optimalizovat na základě zjištěných vibrací a zvuku.
Funkce řízení břitu nástroje s sebou přináší výrazné zlepšení procesu obrábění. Díky ní např. u čelní válcové frézy vzniká prostor mezi obrobkem a neřeznou stranou nástroje. Proto mohou třísky snadněji odcházet z obráběcí oblasti a snižuje se výskyt vibračních stop na povrchu obrobku. V případě kulové frézy se např. obráběcí rychlost snižuje směrem k ose nástroje. Rychlost je nulová na ose a dosahuje maxima na konci poloměru kolmého k ose.
Jako přídavné vylepšení nabízí GE Fanuc různé masky pro nakloněnou rovinu. Kromě současného standardního "eulerského úhlu" budou k dispozici také výkresové úhly, úhly RPY nebo pevné úhly. Díky tomu jsou podporovány různé formy obrobku ve všech kompenzačních kategoriích.

Software a hardware CNC série 30i

Aby dokázaly vyhovět požadavkům na pětiosé obrábění, potřebují stroje rychlý řídicí systém. Mimořádně výkonný hardware série 30zahrnuje procesory s obzvláště vysokou rychlostí, rychlou interní sběrnici a rychlé servoovládání. U CNC série 30CNC nové technologie také poskytují rychlejší doby interpolace cyklů, výhled (look ahead) na 1000 bloků dopředu za účelem ultrapřesného ovládání kontur a dobu zpracování bloku jen 0,4 ms. Integrální, velmi rychlý procesor PMC (program logického řízení stroje) pomáhá zajistit, aby periferie, které se účastní celkového procesu, fungovaly rychle a efektivně. Integrovaný systém řízení sekvencí PMC dosahuje rychlosti exekuce 25 ns/krok u programů logického řízení stroje, přičemž až tři takové programy lze provádět zároveň. Vedle rychlosti se zároveň požaduje vysoká přesnost. Bez ohledu na rychlé cykly řídicího systému při ovládání serva a vřetena je přesnost zajišťována vysokým rozlišením kodéru polohy, který dokáže nabídnout až 16 mil. impulzů na otáčku. K dispozici je rovněž dostatečná paměť. K tomu patří i interní programová paměť, která se nevymaže při deaktivaci řídicího systému. Existuje také možnost systém CNC vylepšit přídavnou pamětí velikosti GB - buď pomocí externí karty typu Flash memory nebo speciálního datového serveru.
-gef-
Reklama
Vydání #5
Firmy
Související články
Strojírenské podniky v době pandemie

Pandemie koronaviru uzavřela hranice naší republiky a zahraniční pracovníci se nedostanou do zaměstnání. Řada domácích zaměstnanců musela nastoupit do karantény. Mnoho českých strojírenských podniků se tak dostalo do nemalých problémů. Firma Grumant hledala recept, jak se takovým problémům vyhnout nebo alespoň minimalizovat jejich následky.

Pohodlné upínání magnetem

Pokud jde o úsporu času při seřízení a upnutí obrobků bez deformace, je elektricky aktivovaná technologie permanentních magnetů považována za špičkový systém. S trochou konstrukční zručnosti mohou být během sekundy a bez deformace upnuty a z pěti stran obrobeny především velkoformátové díly. Ani v oblasti standardních modulů nezůstává vývoj bez odezvy. Moderní magnetické upínací desky umožňují optické nebo automatizované monitorování upínacího procesu.

Kloubový robot uvnitř stroje

V oboru obráběcích strojů není potřeba japonskou společnost Okuma podrobně představovat. Je známá svým širokým sortimentem soustružnických, frézovacích a brousicích číslicově řízených obráběcích strojů. Nyní na trh přináší vlastní automatizační řešení v podobě robota Armroid.

Související články
Prediktivní diagnostika přesnosti CNC strojů

Jak přesný je náš stroj? Můžeme jeho parametry nějak zlepšit? Je stále ještě ve stavu, který předpokládáme? Často je obráběcí stroj pro uživatele černou skříňkou, která v optimálním případě produkuje shodné výrobky. Nemusí to tak zůstat a stav strojů lze i cíleně zlepšovat.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Přesnost zvyšující produktivitu

Zakoupení obráběcího centra Pama umožnilo společnosti Tajmac-ZPS zvýšit nejen její celkovou produktivitu, ale také geometrickou přesnost při výrobě důležitých komponent pro její vícevřetenové automaty.

Československá stopa u nového rekordu

Nový rekord počtu návštěvníků jsme zaznamenali na letošním technologickém setkání WFL Millturn Technologies.

Pro větší efektivitu ve výrobě

Spolupráce mezi výrobcem obráběcích strojů Hurco a dodavateli automatizovaných nakládacích systémů má za následek vyšší produktivitu a větší výnosy. Automatizované nakládání umožňuje rozšíření kapacity v kusové a malosériové výrobě bez potřeby dalšího personálu pro obsluhu strojů. Nakládací roboty je možno také využít v bezobslužných směnách nebo o víkendech.

Vlajková loď pětiosého obrábění

Český výrobce obráběcích strojů Kovosvit MAS v letošním roce slaví úspěch se svojí high-tech produkcí, zejména s pětiosými vertikálními obráběcími centry řady MCU. Tyto stroje se daří firmě umísťovat na náročné trhy Evropské unie i jinde ve světě, cenné reference sbírají především v leteckém průmyslu.

Novinka z varnsdorfské líhně

Přední evropský výrobce obráběcích strojů, TOS Varnsdorf, letos představil nečekanou novinku, která významně rozšiřuje nabídku výkonných obráběcích strojů z varnsdorfské líhně.

Optimalizace soustružení korozivzdorných ocelí

Použití korozivzdorných ocelí pro inženýrské aplikace vždy do určité míry vedlo k technickému paradoxu. Zatímco konstruktéři jsou nadmíru spokojeni s tím, jaké pevnostní vlastnosti a korozní odolnost tyto běžně používané materiály nabízejí, výrobní inženýři už jsou asi méně okouzleni jejich typickým deformačním zpevňováním a všeobecně špatnou obrobitelností. Avšak průmyslovými odvětvími, jako jsou výroba čerpadel a ventilů, výroba zařízení pro ropný a plynárenský průmysl, automobilový a letecký průmysl, jsou součásti z korozivzdorných ocelí výslovně požadovány i nadále.

Plnění požadavků na čistotu ve výrobě

Firma Rosler vyvinula pro výrobce systémů škrticích a výfukových klapek kompletní systém automatizovaného obrábění. Tento systém pokrývá operace od převzetí obrobku po třískovém obrábění přes proces surf finishingu a jemného čištění, nanesení kódu datové matice až po zabalení dílů do KLT obalů a jejich přesun do stohovacích kontejnerů.

Vyvrtávání hlubokých otvorů

V současné době jsou kladeny stále vyšší nároky na nástroje pro obrábění. Čím dál více se obrábí těžkoobrobitelné a různé nestandardní materiály. K tomu jsou obrobky po konstrukční stránce čím dál složitějšími.

Robot s dvojitým uchopovačem zrychlil obsluhu CNC stroje

Osvald Jensen A/S je dánská rodinná firma dodávající strojírenské produkty pod vlastní značkou. Ve své továrně v Dánsku firma vyvíjí a vyrábí součástky do převodovek pro široké spektrum využití. Zaměřuje se na produkci vysoce kvalitních šnekových převodovek, převodových ústrojí a ozubených kol nejrůznějších velikostí.

Multifunkční obráběcí centra

Tento typ obráběcích center patří do bouřlivě se rozvíjející skupiny CNC obráběcích strojů. Představuje typ obráběcího stroje, který reflektuje rostoucí požadavky uživatelů na obrobení součásti při jednom upnutí. Ve své podstatě jde o CNC stroje sdružující dvě základní operace třískového obrábění, a sice soustružení a frézování, do jednoho stroje. Kromě tohoto atributu mají tyto stroje i jiné vlastnosti, které budeme dále diskutovat.

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