Témata
Reklama

Řídicí systém z vlastní dílny, 3. díl: Pokročilé technologické aplikace

Třetí díl našeho seriálu o řídicím systému OSP - P300A firmy Okuma navazuje na dvě předchozí kapitoly, ve kterých jsme stručně představili architekturu systému a inteligentní funkce, které podstatně navyšují přesnost stroje, kvalitu obráběného povrchu i hospodárnost a bezpečnost stroje. Tato část série bude o technologických aplikacích implementovaných do OSP k jednoduchému použití operátorem.

Ondřej Svoboda

Jednatel a spolumajitel společnosti Misan. Vystudoval čtyřleté gymnázium. Z mimoškolních aktivit se věnoval prakticky denně sportu. Po ukončení doktorského studia na ČVUT a nástupu do zaměstnání si dálkovou formou doplnil vzdělání v elektrotechnice (výuční list) z důvodu získání oprávnění pracovat samostatně na zařízeních pod napětím (vyhláška 50). Jeho volba padla na Strojní fakultu ČVUT, specializaci „výrobní stroje a zařízení“. Po ukončení doktorského studia spojeného se zaměstnaneckým poměrem ve Výzkumném centru pro strojírenskou výrobní techniku a technologii RCMT na Fakultě strojní ČVUT v Praze pracoval po dobu jednoho roku ve výrobním závodě jednoho z japonských výrobců obráběcích strojů v Anglii. Poté přišel do rodinné firmy Misan, kterou jeho otec spoluzakládal. Věří, že směřování jeho firmy najde pozitivní odezvu v českém průmyslu, jehož budoucnost vidí právě v zaměření na složité a přesné výrobky vyráběné s nejvyšší produktivitou. 

Soustružení pomocí B-osy

Z bohatého seznamu technologických možností OSP vybíráme několik zajímavých příkladů. Prvním je soustružení pomocí B-osy na víceúčelovém centru. Jelikož je B-osa naklápěcí, tak současným pohybem os X, Z a B dokážeme soustružit zakřivené plochy. Nástroj bude mít přitom konstantní, nejlepší úhel nastavení vůči obráběné ploše. Výsledkem je povrch stejnoměrné kvality bez vrypů a materiál obrobku není pevnostně ovlivněn opakovaným najížděním do řezu různými nástroji.

Reklama
Reklama
Reklama
Soustružení pomocí B-osy s konstantním úhlem nastavení. (Zdroj: Misan)
Soustružení pomocí B-osy s konstantním úhlem nastavení. (Zdroj: Misan)

Výroba lopatek

Lopatky se frézují, hrubují i dokončují, upnuté mezi oběma vřeteny. Operace je citlivá na ohyby rámu stroje v několika osách, na tepelné deformace od obrábění a současně od chladicího média a také na odchylky synchronizace os C1 a C2. Společným působením těchto jevů vznikají v obrobku při hrubování pnutí a důsledkem jsou nepřesnosti tvaru lopatky. Společně s dodavatelem CAM systému vyvinula Okuma speciální funkci, která tyto chyby kompenzuje.

Frézování lopatek. (Zdroj: Misan)

Obrábění lopatek z Inconelu

Společně s dodavatelem nástroje vyzkoušela Okuma keramický nástroj pro vysokorychlostní frézování Inconelu 781.

Řezné podmínky při frézování Inconelu. (Zdroj: Misan)

Obrábění ozubení

Na CNC víceúčelových centrech a na pětiosých centrech Okuma lze obrábět ozubení synchronní rotací vřetena a rotační osy odvalovací metodou. Lze zhotovit jak vnější, tak vnitřní ozubení. Program se na stroji generuje automaticky po dialogovém zadání typu ozubení, parametrů nástroje a polotovaru a řezných podmínek. Podobně lze použít metodu frézování kotoučovou, modulovou frézou. Používá se i skiving tzv. loupání obrážecím kolečkem. Ozubení s velkými moduly se frézuje zub po zubu stopkovou frézou. Výsledné evolventní křivky boků zajistí opět simultánní pohyb os.

Odvalovací metoda frézování ozubení, frézování kotoučovou frézou, metoda „zub po zubu“. (Zdroj: Misan)
Odvalovací metoda frézování ozubení, frézování kotoučovou frézou, metoda „zub po zubu“. (Zdroj: Misan)


Speciální stroje na ozubení jsou drahé a vyplácejí se jen v sériové výrobě ozubení. Použití víceúčelových strojů je naopak efektivní při kusové nebo malosériové výrobě ozubených kol. Jelikož vytvoření programu pro obrábění ozubení je poměrně složité, dodává Okuma aplikaci Gear Machining Package, která dialogovým způsobem vede programátora při programování přímo na stroji.

Skiving. (Zdroj: Misan)
Tvorba programu pro obrábění ozubení. (Zdroj: Misan)

Drážkování plochým nástrojem

Drážky se obvykle dělají stopkovou frézou. Ta zanechá na dně drážky stopy, které těsnost drážky zhorší, a proto je nutné ruční dokončení. Okuma vyvinula technologii, která k vyříznutí drážky používá plochý nůž upnutý ve vřetenu. Nůž vytvoří hladký povrch drážky a ruční dokončení odpadá. V zakřivených částech drážky je úhel břitu nože vůči boku drážky řízen osou C.

Drážkování plochým nástrojem. (Zdroj: Misan)

Interpolované vyvrtávání na frézovacích centrech

Tato technologická aplikace se používá především pro obrábění velkých, kruhových otvorů a dutin v nerotačních, skříňových dílech. Lze ji však použít i pro soustružení vnějších kruhových povrchů na skříních. Při nastavení potřebných rozměrů a řezných parametrů je operátor veden průvodcem. Osa rotujícího vřetena je v otvoru polohována koordinovaným posuvem os X a Y. Hloubku dutiny řídí osa Z. Průměr otvoru musí být větší než průměr kružnice daný rotujícím nástrojem. Výhodou metody je použití jen jednoho nástroje pro obrobení různých průměrů otvorů. Aplikace se dodává jako opce pro frézovací centra (válcové otvory) a víceúčelová centra (i kuželové otvory).

Interpolované vyvrtávání kruhových otvorů ve skříních. (Zdroj: Misan)
Interpolované vyvrtávání na horizontálním frézovacím centru. (Zdroj: Misan)
Průvodce nastavením podmínek řezu pro interpolované vyvrtávání otvorů na frézovacích centrech. (Zdroj: Misan)

Kvalitní povrch zakřivených ploch

Pro dokončovací, frézovací operace složitých, zakřivených povrchů s náhlými přechody tvarů a s hranami je v OSP připravena funkce Hyper-Surface, která zajistí dokonalé přechody mezi navazujícími plochami v místech, kde CAM generovaná data mají jistá narušení ve vedení nástroje. Aplikace se využívá zejména při obrábění forem a zápustek. Funkce detekuje poruchy CAD dat porovnáním několika předchozích průchodů stejnou oblastí a koriguje je v Okuma CNC, přičemž zlepšuje kvalitu povrchu a zachovává přesnost, takže není třeba povrch dodatečně ručně opravovat.

Aplikace Hyper Surface. (Zdroj: Misan)

Ochrana nástroje při obrábění

Při obrábění těžko obrobitelných materiálů lze využít k ochraně nástroje před vyštipováním aplikace Dynamic Tool Load Control (DTLC). Je zřejmé, že i velmi malý rozdíl ve vysunutí destiček znamená velkou nerovnoměrnost zátěže. V ilustraci na obrázku destička č. 4 odebere jen malou třísku a zanechá destičce č. 1 silnou vrstvu materiálu k úběru. Destička č. 1 je značně vysunutá, takže odebírá silnou třísku a navíc i zbylou třísku od č. 4. Její zátěž je tedy velmi vysoká. Ukazuje to i červený graf dole, platný při rovnoměrné posuvové rychlosti během otáčky nástroje. DTLC pracuje tak, že během jedné otáčky nástroje změří házení všech destiček dotykovým senzorem a podle výsledku upraví posuvovou rychlost na každé destičce tak, aby se řezné síly přibližně vyrovnaly, jak ukazuje modrý graf. Životnost nástroje se (při obrábění titanu) zvýší více než dvakrát.

Dynamic Tool Load Control, princip a životnost nástroje (dole). (Zdroj: Misan)
Dynamic Tool Load Control, princip a životnost nástroje (dole). (Zdroj: Misan)

Závitování

Během závitování na soustruhu, zejména u dlouhých obrobků, se mohou vyskytnout vibrace. Kvalita závitu je pak velmi špatná. Vibrace je možné odstranit snížením řezné rychlosti (otáček obrobku). Podmínkou je, že stoupání závitu musí zůstat beze změny. Soustružnické stroje Okuma mají velmi přesně synchronizované otáčky s posuvovou rychlostí, a proto zde chyba stoupání při změně rychlosti nehrozí. V praxi lze najít řeznou rychlost bez vibrací pokusem při stupňovité změně otáček, s použitím override, jak to ukazuje graf. Stroje Okuma však mají také možnost vyrobit závit s proměnlivým stoupáním. Tato technologie se řeší zvláštními funkcemi v klasickém programu.

Vibrace při závitování (vlevo). Vibrace odstraněny (vpravo). (Zdroj: Misan)Při opravách závitů nebo při nutnosti uvolnit šroub s již vyříznutým závitem ze sklíčidla a znovu ho upnout, případně při dokončení závitu po kalení nebo při změně soustruhu, je užitečné mít možnost jednoduše sfázovat závit s polohou nástroje. Na soustruzích Okuma je tato, jinak obtížná operace jednoduchá. Nástroj se pomocí pulzního tlačítka přesune (po krocích) o stoupání závitu.
Zkouška eliminace vibrací při závitování. (Zdroj: Misan)

Korekce úhlu nastavení nástroje

Úhel nastavení nástroje vzhledem k obráběnému povrchu se u pětiosých strojů a zvlněného povrchu udržuje konstantní. CAM procesní chyby však způsobí, že se tento úhel změní. Aplikace 5-Axis TTC udržuje posuvové rychlosti konstantní během určité sekvence programových příkazů, aby automaticky náklon nástrojů opravila. Projeví se to na hladším povrchu obrobku a kratším cyklovém čase.

Sfázování nástroje a obrobku se závitem. (Zdroj: Misan)

3D měření na víceúčelových strojích

Obvykle je kvůli 3D měření na stroji třeba manipulovat s obrobkem a kromě toho musí mít měřicí programy složitá makra. Aplikace Okuma NC Gage odstranila manipulace s obrobkem. Nejsou třeba žádné demontáže přípravků kvůli měřicímu zařízení. Při proměřování povrchu nebo skloněných ploch se poloha obrobku nemění. Sestavení měřicího programu usnadňuje funkce „Easy Operation“.

Korekce náklonu nástrojů. (Zdroj: Misan)
Ilustrace měření polohy obrobku na stroji. (Zdroj: Misan)

Závěr

Představili jsme standardní i opční technologické aplikace, které Okuma připravila, aby usnadnila operátorům obrábění na svých strojích. Všechny aplikace jsou podporovány řídicím systémem OSP-P300A.


Ve čtvrtém pokračování naší série článků o Okuma OSP-P300 ukážeme další podpůrný soubor aplikací, označený jako OSP Suite. Tentokrát to budou aplikace zaměřené na rychlou informaci obsluhy stroje.

Ondřej Svoboda

www.misan.cz

Reklama
Související články
Řídicí systém z vlastní dílny, 2. díl: Inteligentní funkce

Tento článek je pokračováním seriálu o japonském "řídicím systému z vlastní dílny" OSP - P300A pro CNC obráběcí stroje firmy Okuma. V první části jsme nejprve hovořili o historii systému OSP, jehož první model byl uveden na trh v roce 1963. Zmínili jsme se o filozofii firmy zvané Monozukuri, jejíž jednou z hlavních zásad je vyrábět všechny díly stroje ve firmě a představili jsme také architekturu řídicího systému OSP - P300A. Nyní navážeme představením inteligentních funkcí, kterými se systém OSP pyšní.

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.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Neobráběj jako šnek

Nadpis článku byl převzat z názvu jednoho ze seminářů, které pravidelně pořádá společnost Misan ve svém školicím a předváděcím centru v Lysé nad Labem. Tento poslední se konal koncem května a partnerskými společnostmi semináře byly firmy Hofmeister a t-support.

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 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.

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