Témata
Reklama

Programování soustružnických obráběcích center

20. 09. 2011

Jednou z klíčových vlastností CAD/CAM softwaru pro multifunkční obrábění je jeho schopnost programovat frézování a soustružení současně. Vhodný základ pro úspěšnou aplikaci soustružnických obráběcích center představuje například CAD/CAM systém TopSolid.

Soustružnická obráběcí centra (nebo multifunkční obráběcí stroje) se používají v moderních výrobních provozech stále častěji. Důvodem k úspěchu těchto strojů je nepochybně jejich schopnost kombinovat frézovací a soustružnické operace a tím spojit komplex dílčích obráběcích operací v jednu, což podstatně zkrátí čas přípravy výroby. Zejména u malých sérií znamená často dlouhá příprava výroby vysoké výrobní náklady. Navíc soustružnicko-frézovací centra zaručují vysokou přesnost obrábění, protože není nutné opracovávat dílec v několika upnutích, což znamená méně manipulace s dílcem během různých etap obrábění. Tyto dva faktory znamenají značnou výhodu pro řadu drobných dodavatelů, kteří vyrábějí velmi komplexní vysoce přesné dílce v malých sériích do 100 kusů.

Reklama
Reklama
Reklama
Soustružení v TopSolid na stroji společnosti Kovosvit

Složitost programování soustružnických obráběcích center

Soustružnická obráběcí centra se však obvykle díky své komplexnosti hůře programují. Revolverové hlavy, vřetena a komplexní kinematiku stroje je proto výhodné programovat prostřednictvím CAD/CAM softwaru. Tento typ center je také finančně náročný (250 000 až 500 000 eur i více), jejich implementace je složitá a v mnoha případech musejí pracovat 24 h denně, aby se investice vrátila. Drobná časová ztráta při implementaci a používání těchto strojů může ve výsledku vyústit ve značnou finanční ztrátu. Jinými slovy, obráběcí program musí běžet jako hodinky od samého začátku!

Obrábění s přotivřetenem v základním modelu stroje Index G300

Pro uživatele je tudíž zásadní promyslet si důkladně investici do stroje a následně do CAD/CAM řešení, které bude schopné programovat všechny obráběcí procesy: soustružení, dvouosé frézování, frézování ve třech osách, čtyř- až pětiosé simultánní frézování, čtyř- až pětiosé simultánní soustružení, synchronizaci a komplexní simulaci. Z tohoto důvodu je důležité pracovat se softwarem s realistickou simulací, který napomáhá snížit časovou náročnost, optimalizuje časový cyklus, zabraňuje kolizím atd.

Výkonný soustružnický modul je nezbytný

Jednou z nejdůležitějších charakteristik CAD/CAM softwaru pro multifunkční obrábění je jeho schopnost řídit frézování a soustružení současně. Většina softwarových řešení na dnešním trhu nabízí silné frézovací strategie, ale jsou slabými konkurenty pro soustružení v TopSolid. Missler Software totiž od počátku vyvíjel velmi silné soustružnické prostředí a dnes je jedním s vedoucích dodavatelů CAD/CAM softwaru pro soustružnické strategie. Řada zákazníků TopSolid si vybírá TopSolid'Cam právě kvůli jeho účinnému soustružení.

Soustružnické operace v TopSolid'Cam jsou prováděny se stejnou lehkostí jako frézovací cykly. Dílec se umístí na virtuální stroj a software nabídne upravené hotové obráběcí cykly.  Kromě toho TopSolid'Cam určí, která operace může nebo nemůže být vybraným strojem provedena. Tím se TopSolid'Cam odlišuje od jiných softwarových řešení, která nemají integrovány možnosti komplexní simulace. TopSolid'Cam totiž nesimuluje stroj tak, jako je to obvyklé v jiných softwarových řešeních, ale programuje virtuální stroj, a tím umožňuje programátorovi verifikovat a kontrolovat dráhu nástroje během programování. Dalším silným momentem softwaru je možnost ovládat polotovar tak, aby všechny standardní obráběcí operace braly v úvahu korektní, aktuální model polotovaru.

Soustružení dvojitým nástrojem

Klíčové funkce pro programování soustružnických obráběcích center

Je zřejmé, že CAD/CAM software musí být komplexní, aby dokázal programovat soustružnická obráběcí centra. Pro přehlednost uvádíme seznam základních funkcí, bez nichž CAD/CAM software není schopen úspěšně programovat tyto stroje.

Management polotovaru

Není možné programovat soustružnická obráběcí centra, aniž bychom měli k dispozici perfektní management polotovaru v reálném čase. TopSolid'Cam propočítává dráhy nástroje pro každou obráběcí operaci založenou na polotovaru ponechaném v pozadí po předchozích operacích. Poznámka: je důležité nezaměňovat „management polotovaru" se „simulací stroje s odebíráním materiálu".

Obrábění na karuselu

Kinematika stroje

Kinematika v TopSolid'Cam' umožňuje sestavit model stroje pro simulaci obrábění na základě CAD souborů získaných od výrobce obráběcího stroje nebo provedených s použitím TopSolid'Design (nebo jakéhokoliv jiného CAD softwaru).

Management simulace a kolizí

Díky kinematickému modelu stroje TopSolid'Cam automaticky zabraňuje kolizím a upravuje orientaci úhlů nástroje, aby bylo možné vyhnout se kolizím mezi strojem, revolverovou hlavou (hlavami), vřeteny, upínači dílce, dílcem, polotovarem, nástroji atd. V případech, kdy se nelze kolizím vyhnout, TopSolid'Cam nepovolí vytvoření drah nástroje, které by mohly způsobit kolizi.

Frézování soustružením na centru Mazak Integrex

Chronogram

Chronogram dovoluje synchronizaci operací, které musejí být provedeny simultánně. Programátor může mít přímý přístup k řezným podmínkám a časovým pozicím operací, aby bylo možné obráběcí sekvence optimalizovat.

Databáze nástrojů

Modelování nástroje je velmi důležité a je stejně důležité jako model stroje. Aby se vygenerovala korektní simulace, musí být všechny používané nástroje zobrazeny co nejpřesněji a nejrealističtěji. Každý programátor by měl být schopen zobrazit své nástroje a dráhy nástrojů v CAM softwaru. TopSolid'Tool nabízí dobrou databázi nástrojů a odpovídá tak na požadavky většiny uživatelů TopSolid'Cam. Pro ještě přesnější databázi nástrojů vyvinul Missler Software  rozhraní pro vstup do externích databází jako Gedix, Tool Expert a Walter TDM.

Topologická analýza

Topologická analýza umožňuje automatické nebo poloautomatické generování drah nástroje.

Model svislého soustruhu PowerTurn

Ergonomie

Ergonomie umožňuje rychlou obsluhu a snadné řešení změn v zadání - od změny modelu výrobku po automatickou úpravu drah podle nového zadání v drahách, včetně např. obrábění frézováním kontinuálně v pěti osách.

Recept na úspěšné využití obráběcího centra

Aby bylo soustružnické obráběcí centrum maximálně využito, je třeba splnit následující předpoklady: vyškolená a schopná obsluha, správně adaptovaný CAD/CAM software schopný simulovat obráběcí operace, fungující podpora ze strany CAM dodavatele, který dobře zná stroje na trhu a je schopen aplikovat tyto znalosti do softwaru a postprocesorů. Společnost, která umí skloubit všechna tato kritéria, bude profitovat z vysoké produktivity zejména při obrábění komplexních dílců v malých sériích.

Jaroslav Čapek

Centersoft, umístění na MSV: pavilon P, stánek 34

centersoft@centersoft.cz

Centersoft 

On-line verzi časopisu MM Průmyslové spektrum si můžete zakoupit v digitální trafice PUBLERO.COM 

Reklama
Vydání #10
Kód článku: 111028
Datum: 20. 09. 2011
Rubrika: Trendy / MSV 2011
Autor:
Firmy
Související články
900 000 nástrojových datových záznamů navíc

Nové rozhraní výrazně rozšiřuje datovou nabídku pro uživatele systému TDM. Ti mají nově k dispozici nástrojová data od více než 40 výrobců, tedy téměř pro každou obráběcí operaci.

Ověřování koncepčních návrhů

Nyní v říjnu je to právě rok od okamžiku, kdy americká společnost Altair získala do svého portfolia revoluční výpočetní nástroj SimSolid, který se svým použitím zaměřuje především na konstrukční oddělení, jimž nabízí možnost snadno provádět překvapivě rychlé pevnostní analýzy koncepčních návrhů.

Ultra lehké komponenty vyráběné 3D tiskem

V posledních letech se do širšího povědomí dostávají aditivní technologie, neboli 3D tisk, kde je součást tvořena přidáváním materiálu nikoliv jeho odebíráním, jako je tomu u klasického obrábění. Jejich využití je zkoumáno napříč nejrůznějšími obory od strojírenství přes architekturu až po medicínu a módu. Pokud se omezíme na 3D tisk kovů, zjistíme, že aditivní technologie jsou brány jako prostředek pro výrobu tvarově složitých a občas konvenčními způsoby zcela nevyrobitelných dílů. Jsou brány jako jakási ideální výrobní technologie pro výrobu čehokoliv. V posledních letech se navíc stále více skloňuje spojení aditivní technologie a topologické optimalizace, což je způsob návrhu tvaru dílu na základě matematické optimalizace. Jak lze tušit, navržený tvar je značně složitý a často bývá označován jako organický. Takové díly jsou údajně vhodné pro 3D tisk, ale není tomu tak. Ve většině případů je realita daleko prozaičtější. Použití aditivní technologie je pouze jediná možnost, jak takový díl vyrobit.

Související články
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.

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.

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.

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.

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.

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.

Propojené systémy ve výrobě

Ekonomická síla firmy, její produktivita a úspěch na trhu závisí do značné míry na tom, jak chytře a efektivně společnost využívá data, která má k dispozici, a na tom, jaká data vůbec má k dispozici. Sběr a vyhodnocování dat umožňují procesy neustále monitorovat a vylepšovat. Digitalizace všech částí výroby a následná chytrá analýza dat tak zvyšuje produktivitu a efektivitu výroby, umožňuje rychlejší uvedení výrobku na trh, energeticky účinný provoz a ekonomickou výrobu velkého množství individualizovaných výrobků. Společnost Siemens nabízí komplexní portfolio softwarových a hardwarových řešení, která už dnes pomáhají digitalizovat celý vývojový a výrobní proces.

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.

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 pro bezpečnou a optimalizovanou přípravu technologie obrábění

NCSIMUL Solution je balík softwarových modulů pro práci s daty určenými pro realizaci na CNC obráběcích strojích. V současné době je k dispozici v klasické variantě 9 a v nové, nabíhající verzi 10.

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