Témata
Reklama

Řídicí systém a výroba forem a nástrojů technologií HSC

Řídicí systém Sinumerik 840D powerline je univerzálně použitelný pro všechny technologie. Svými vlastnostmi a softwarovým i hardwarovým vybavením je velmi vhodný i pro nasazení při výrobě forem a nástrojů technologií HSC

Obráběcí stroje pro vysokorychlostní obrábění (HSC) musí splňovat speciální požadavky na rychlost obrábění, přesnost obrobku a kvalitu jeho povrchu. Řídicí systém Sinumerik 840D powerline má k dispozici celou řadu funkcí umožňujících tyto požadavky optimálně splnit. Článek představuje některé vlastnosti, které Sinumerik 840D powerline předurčují k nasazení u HSC strojů.
Reklama
Reklama
Reklama

Interpolace

Sinumerik 840D powerline (dále S840D) podporuje různé druhy interpolace a pro každou aplikaci je připraven nabídnout optimální řešení. Nejrozšířenějším druhem interpolace je lineární interpolace pomocí G01 bloků. Tvar výsledné kontury obrobku je aproximován pomocí přímek, což však má při výrobě forem určité nevýhody. Mezi ně patří velké množství dat, která jsou generována a zpracovávána a tzv. §§§-chyba způsobená linearizací složitých tvarů obrobků.
Abychom mohli tyto nevýhody překonat, je u S840D k dispozici CIP interpolace a NURBS interpolace. CIP interpolace popisuje výslednou konturu pomocí kruhových oblouků, které jsou nejčastěji generovány nadřazeným postprocesorem.
NURBS interpolace (spline-interpolace) eliminuje nevýhody lineární interpolace. Praktická zkušenost ukazuje, že pro dostačující přesnost je možno nahradit 5 až 10 lineárních bloků jedním segmentem spline.

Lineární versus spline-interpolace

Známým problémem lineární interpolace jsou skokové změny zrychlení v příslušných osách na přechodech mezi bloky. Tím dochází k vyvolání nežádoucích rezonancí na stroji, a na povrchu obrobku potom vznikají viditelné plochy. Spline interpolace odstraňuje tyto ostré přechody, a tím lze dosáhnout vysoké kvality obrobku i při velké rychlosti.
Při lineární interpolaci je maximální dosažitelná rychlost obrábění určena délkou bloku a dobou jeho zpracování. Jestliže například pro dosažení kvalitního povrchu podstatně zvětšíme počet bloků s krátkou délkou, potom je doba zpracování bloku rozhodujícím omezujícím faktorem pro maximální dosažitelnou rychlost obrábění. Tento problém lze obejít tím, že několik lineárních bloků nahradíme jedním elementem spline. Tím lze dosáhnout významného zvýšení rychlosti obrábění i bez honby za extrémně krátkými časy zpracování bloku.

Kompresor

Velmi významnou softwarovou komponentou S840D je integrovaná funkce kompresoru programů. Pomocí kompresoru lze programy vytvořené z lineárních bloků konvertovat on-line přímo v systému do spline bloků. Tímto způsobem můžeme dosáhnout zvýšení rychlosti obrábění. Často ještě významnějším výsledkem je současné podstatné zkvalitnění povrchu obrobku. Z uživatelského pohledu je příjemné to, že funkci kompresoru lze aktivovat z technologického programu. Funkce kompresoru se využívá i u pětiosých strojů. Orientaci nástroje lze programovat pomocí směrových vektorů. Touto funkčností kompresor významně podporuje zpracování programů generovaných v CAD/CAM systémech. Bez kompresoru jsou změny orientace nástroje lineárně interpolovány, což vede k rázům zejména na přechodech mezi bloky. Efektivnější práce s kompresorem může odstranit tyto rázy a dosáhnout lepší kvality povrchu.

Kompenzace polohové odchylky

Zvláštní význam při HSC má pokud možno nejpřesnější dodržení kontury obrobku. V tomto okamžiku nabývá významné role pojem sledovací chyba, která se s rostoucí dráhovou rychlostí zvětšuje. K zamezení tohoto jevu disponuje S840D velmi silnými feedforward algoritmy, které i při vysokých rychlostech a jejich změnách udržují sledovací chybu na velmi nízkých hodnotách.

Ovlivnění zrychlení pomocí povelů Brisk a Soft

Aby se zrychlení realizovalo z hlediska stroje co nejjemněji, lze profil zrychlení osy ovlivňovat příkazů Brisk a Soft. Je-li aktivován povel Soft, nemění se zrychlení skokově, nýbrž má lineární charakteristiku. To nejenže významně prodlužuje životnost stroje, ale významně se to projeví i na kvalitě obrobku, protože se maximálně potlačí rezonance stroje.

Omezení rázů

Významnou vlastností každého stroje je maximální přípustný ráz, což je změna zrychlení v čase. Stroje pro HSC musí z důvodů maximální produktivity dosahovat maximální rychlosti v co nejkratším čase bez toho, aby došlo k vyvolání nežádoucích rezonancí. Funkce omezení rázů u S840D umožňuje optimálním způsobem sladit mechanické vlastnosti stroje s možnostmi řídicího systému a pohonů.

Funkce APC (Advanced Position Control)

APC je zcela nová funkce S840D. Každý obráběcí stroj má několik vlastních rezonančních frekvencí, které vznikají uvnitř stroje v různých místech. Tyto rezonance omezují maximální rychlost stroje a také zhoršují kvalitu obráběného povrchu. Pomocí funkce APC lze tyto rezonanční frekvence významnou měrou potlačit. Zejména u velkých strojů, které jsou náchylné k rezonancím v pracovní oblasti, to umožňuje podstatné zvýšení Kv-faktoru a tím i přesnosti stroje.

Programování

V oblasti programování disponuje Sinumerik 840D powerline celou řadou funkcí a příkazů, podporujících technologii HSC. Mezi nejzajímavější patří funkce Frame, kinematická transformace a technologický cyklus Cycle 832.

Koncept Frame

Funkce Frame převádí jeden kartézský souřadnicový systém do jiného. Souřadné systémy mohou být posunuty, otočeny, zrcadleny nebo změněno jejich měřítko. Pomocí Frame konceptu lze stroje s různou kinematikou programovat stejně, tj. ve vztahu k obrobku. Potom stejný technologický program může pracovat na dvou mechanicky velmi rozdílných strojích. Toto řešení činí S840D velmi flexibilním. Absolutní špičkovou vlastností Frame konceptu u S840D je příkaz Toframe. Jedná se o interní systémovou funkci, která sesouhlasí osu Z vždy s aktuální osou nástroje dle kinematického natočení mechaniky stroje. Má-li např. poškozený nástroj opustit otvor axiálně i v manuálním režimu nebo pomocí ručního kolečka, je to velmi jednoduše realizovatelné pomocí funkce Toframe.

Kinematická transformace

Na obrázku vidíme různé druhy kinematiky strojů. Prostřednictvím integrované pětiosé transformace lze na všech těchto soustavách obrábět pomocí stejného technologického programu. V S840D integrované pětiosé transformaci pomocí příkazu Traori jsou interně přepočteny průběhy interpolace mezi počátečním a koncovým bodem polohy nástroje v souřadnicovém systému obrobku. Funkce Traori nabízí uživateli dvě rozhodující výhody:
  • při změně délky nástroje se nemusí modifikovat technologický program;
  • funkce umožňuje on-line přepínání mezi různými kinematikami (např. při použití výměnných hlav).
  • Technologický cyklus Cycle 832

    Od softwaru verze 6.3 je u S840D k dispozici cyklus High speed settings Cycle 832 jako standardní technologický cyklus. Využívá se k technologické podpoře při obrábění volných kontur (ploch) ve 3, event. 5 osách v režimu HSC. Cycle 832 spojuje nastavení strojních a setting dat a G kódů potřebných pro HSC obrábění.
    Při zpracování CAM programů technologií HSC musí řídicí systém zpracovávat velmi krátké NC bloky ve vysoké rychlosti. Přitom uživatel očekává vysokou kvalitu povrchu s přesností v oblasti 0,001 mm při rychlostech převyšujících 10 m.min-1. Pomocí Cycle 832 lze program obrábění uživatelsky přizpůsobit tak, že:
  • při hrubování leží těžiště obrábění v rychlosti opracování;
  • při dokončování, zapnutím NC kompresoru, je v maximální míře zohledňována dosažená přesnost.
  • V obou případech je zadáním povolené tolerance dodržována opracovávaná kontura, aby bylo dosaženo požadované kvality povrchu. Cycle 832 podporuje obrábění na typech strojů s maximálně 3 lineárními a 2 kruhovými osami. Tento standardní cyklus je velmi dobrou podporou v oblasti technologického programování, jeho použití však předpokládá kvalitní nastavení řídicího systému a pohonů v souladu se strojem.
    Reklama
    Vydání #12
    Kód článku: 31236
    Datum: 10. 12. 2003
    Rubrika: Trendy / Obrábění
    Autor:
    Firmy
    Související články
    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.

    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.

    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.

    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.

    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.

    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.

    Československá stopa u nového rekordu

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

    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.

    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.

    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