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
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
Vydání #6&7,8
Kód článku: 200623
Datum: 10. 06. 2020
Rubrika: Trendy / Obrábění
Firmy
Související články
Alternativa k aditivním technologiím

Kdo rychle potřebuje nějaký prototyp, tomu doporučuje výrobce strojů Röders z německého Soltau místo výroby s následným leštěním vyfrézovat model z celého bloku hliníku. "To jde mnohem rychleji," říká vedoucí prodeje Dr.-Ing. Oliver Gossel. Jak lze tímto způsobem vyrobit držák na mobil za 30 minut - a to dokonce s vysoce lesklým povrchem - demonstruje Röders na svém stroji RXP601 s použitím 6 mm diamantové frézy od firmy Horn.

Obrobkové sondy a úskalí jejich použití

Téměř většina z nově vyrobených, zejména pak sofistikovaných obráběcích strojů, je dnes vybavena obrobkovými měřícími sondami. V uživatelských návodech k těmto sondám se lze dočíst o tom, jakými přínosy je jejich nasazení ve výrobě ohledně efektivnosti, snižování vedlejších časů při mezioperačních a finálních kontrolách obrobků atd. Ano, to vše je pravdou, nicméně i měřící sondy mají svá úskalí - tak jako ostatně každé jiné měřící zařízení.

Optimalizované obrábění tvrdokovů

Tvrdokovy se skládají z jemných zrn velmi tvrdých materiálů - zpravidla karbidu wolframu - s kovovým pojivem, jako je např. kobalt. Jsou vytvářeny metodou práškové metalurgie a po sintrování dosahují vysokých hodnot pevnosti a tvrdosti. Tvrdokovy se přednostně používají pro výrobu obráběcích nástrojů, přesto také u řezných a tvářecích nástrojů vede jejich vynikající životnost k rostoucí poptávce. Pro tento účel vyžadované třískové obrábění přináší vysoké náklady. V rámci semináře u jednoho výrobce obráběcích strojů prezentují odborníci z oblasti technologií, obráběcích strojů, nástrojů a softwaru CAD-CAM své zkušenosti i řešení využitelná v praxi.

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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Aktuální přístupy ke zvyšování produktivity třískového obrábění

V každé výrobní technologii neustále klademe nové požadavky na zvyšování produktivity, přesnosti, jakosti, efektivity, spolehlivosti apod. Produktivita je jedním z důležitých parametrů, na jejichž základě lze technologie mezi sebou srovnávat. Třískové obrábění si z pohledu produktivity neustále udržuje významné postavení, neboť je schopno zajistit všechny výše uvedené požadavky i pro velmi přesné dílce. Výše celkové produktivity a samozřejmě i ostatních parametrů je dána každým článkem z tohoto řetězce: zvolený nástroj – upnutí nástroje – řezné podmínky – upnutí dílce – zvolená strategie obrábění – NC kód (vazba na CAM a postprocesor) – možnosti stroje z pohledů parametrů pohonů a též jeho technologické konfigurace (multifunkčnost) – řídicí systém.

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.

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.

Silná geometrie s měkkým řezem

Existují prezentace produktů, které je potřeba přečíst si několikrát, než je člověk pochopí. Tato prezentace k nim ovšem nepatří. S-Cut SC-UNI je fréza, jejíž funkční princip lze přes její unikátní provedení, nebo právě proto, velmi snadno vysvětlit. Její břity ve tvaru S a extrémně nestejné dělení potlačující chvění vyvolané procesem obrábění vytvářejí z této frézy vysoce kvalitní nástroj, který v rámci veškerých srovnávacích testů poráží porovnávané frézy.

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.

Toolmanagement do moderní výroby

Každá firma, která realizuje technologii obrábění, spravuje svůj nástrojový park a příslušná data. Disponuje určitým nástrojovým managementem např. v podobě výdajových karet či vytvořený v běžně dostupných počítačových programech, např. MS Excel. Otázkou pak je, zda mu tento stávající systém plně vyhovuje nebo ho hodlá změnit a nalézt profesionálnější řešení.

Otočný CNC stůl s karuselovací funkcí

Zvyšování flexibility technologických aplikací patří v současnosti k jednomu z výrazných trendů vývoje strojů. TOS Kuřim - OS se rozhodl vývojem CNC otočného stolu s karuselovací funkcí proniknout i do oblasti svislého soustružení a nabídnout zákazníkům možnost doplnit tradiční stojanová, nebo portálová obráběcí centra o další volitelný prvek výbavy. Projekt vývoje otočného stolu byl řešen s podporou programu TIP Ministerstva průmyslu a obchodu.

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