Témata
Reklama

Směry vývoje CNC řízení po roce 2000 v praxi

Jedním z příkladů CNC řízení, která najdou uplatnění zejména při frézování forem a skříňových dílců, je výkonný řídicí systém pro obráběcí centra, frézky a vyvrtávačky iTNC 530 Heidenhain

Při frézování forem a skříňových dílců je možno okruh požadavků na CNC systémy
definovat v několika základních oblastech:
  • rychlost a tvarová přesnost obrábění, jež se následně promítají do ceny dílců v čase obrábění a snížení nároků na dodatečné opracování;
  • funkce ovládání, které se promítají do časů přípravy obrábění, resp. přípravných a pomocných časů na stroji;
  • technologie a nové nástroje pro obrábění děr;
  • komunikace s okolím;
  • diagnostika, umožňující zkrácení prostojů při lokalizaci a odstraňování závad.
  • Reklama
    Reklama
    Reklama

    Rychlost a tvarová přesnost obrábění

    Řešení řídicího systému iTNC 530 Heidenhain se opírá o novou součástkovou základnu v oblasti mikroelektroniky a nové softwarové vybavení. Konstrukce hardwaru využívá striktně digitální regulace, většinou na principu PWM (modulace šířky pulzu - pro vykreslení sinusového průběhu proudu). Heidenhain umožňuje nastavení PWM frekvence od 3,33 až do 10 kHz, což v praxi znamená možnost využití kuličkových šroubů s vysokým stoupáním a tím zlepšení kvality regulace v oblasti jedné otáčky motoru. Starší modely s kombinací digitálně-analogové regulace jsou nenávratně překonány. Aktuální konstrukce hardwaru pracuje s polohovou/rychlostní/proudovou smyčkou na jedné sběrnici. Tato změna umožnila snížení času odezvy proudové smyčky až na 50 µs u iTNC 530 oproti 600 µs u starších modelů TNC 426. Rozdíl je patrný z měření dynamiky na kruhovém testu. Poznatky z rychlostního obrábění v posledním období ukazují na stále častější využívání kompenzace jerku (da/dt) HSC filtry. To umožňuje odstranění zákmitů vyvolávajících na přechodech povrchu dílce s malým rádiusem (kolem 1 mm) jemné hrany, které je nutno následně odstranit. Se stoupajícími hodnotami posuvu zhruba nad 10 m.min-1 se kompenzace ukazuje jako nutnost, obzvláště při zpracování CAD programů generovaných v přímkových úsecích. Dalšími softwarovými prostředky jsou filtry pro zatlumení proudové odezvy.

    Funkce ovládání v přípravě obrábění a mezioperační kontrola

    Přesnost obrábění se odvíjí od vlastní přesnosti upnutí dílce. Jedním z parametrů je přesné určení polohy dílce, kartézské i úhlové, vůči souřadnému systému stroje. Namísto ručního vyrovnávání za pomoci číselníkových úchylkoměrů se již zcela běžně používají dotykové sondy TS 220/632 s opakovanou přesností najetí na polohu v řádech 1 µm. Naměřené hodnoty se zaznamenají do tabulky Preset (dříve tabulka nulových bodů) a následně jsou zohledněny v průběhu obrábění jako transformace souřadnic ve vztahu k danému dílci. Umožňuje-li plocha stolu upnout více dílců najednou, lze takto popsat samostatně každý upnutý dílec. Součástí standardu využití dotykové sondy se stalo měření základních rozměrů dílce po obrábění přímo na stroji s upozorněním na rozdíly od výkresových hodnot, případně i s vytištěním pomocného protokolu měření. Podobným způsobem je monitorováno opotřebení nebo zlomení nástrojů, které umožňuje stav opotřebení nástroje (změna rozměrů) vykompenzovat v tabulkách nástrojů a využít tak pro další obrábění bez negativních vlivů na rozměrovou přesnost hotového dílce. Software pro tyto technologie je u moderních řídicích systémů Heidenhain iTNC 530 již ve standardní výbavě.

    Technologie a kombinované nástroje pro obrábění děr

    Pro efektivní zpracování CAD programů je výhodné využití spline interpolace (NURBS) s tvarem dráhy vygenerovaným v PC. Mimo to se pro frézování kulovou nebo rádiusovou frézou vyžaduje 3D kompenzace nástroje a TCPM (tool center point management) s možností naklopení nástroje v průběhu obrábění kruhových oblouků v rovině XZ nebo YZ, aby nástroj nefrézoval vrcholem, kde je R = 0. Zvláštní kapitolou jsou cykly obrábění, které podporují kombinované nástroje pro obrábění závitových děr jedním nástrojem zplna, na dva zdvihy (např. nástroje Emuge Franken). Výsledkem je úspora 4 nástrojů a času pro 3 výměny. Výkonné pevné cykly obrábění umožňují vytvořit jednoduché a dobře čitelné NC programy. Příkladem může být cyklus pro kyvné zapichování při obrábění kapes s různými tvary obvodu.

    Komunikace s okolím

    Zakázkové dílce jsou často zpracovány v CAD zadavatelem a předány finalistovi k obrobení. Velikost souborů se pohybuje řádově v jednotkách až stovkách MB. V takovém případě je pro přenos programů do řídicích systémů standardní rozhraní V.24/RS-232-C obtížně použitelné. Omezujícím faktorem zde není jen maximální délka propojovacích kabelů, ale především rychlost přenosu. Řídicí systém iTNC 530 je proto standardně vybaven rychlým síťovým rozhraním Ethernet 100 Mb. Vlastní aplikace v síti pod Windows nevyžaduje další softwarové prostředky.

    Diagnostika TeleService

    Diagnostika slouží především ke zkrácení prostojů při lokalizaci, resp. odstraňování závad. Software řídicího systému podporuje diagnostiku vlastní logické jednotky, regulační a výkonové části pohonů, samostatných motorů a odměřování polohy. Z tohoto důvodu dává řada výrobců přednost dodávkám kompletního paketu, tedy CNC, pohonů a odměřování, od jednoho výrobce. Vypovídací schopnost se opírá o dialog s obsluhou zahrnující ohlášení závady, určení příčiny a stručný návod k jejímu odstranění. Pro složitější řetězce pohonů jsou vytvořeny identifikace závad metodou semafor s určením vadné jednotky (např. měnič v ose) a vyznačením závady. Motory os vybavené vestavěnými absolutními snímači obsahují paměťové prvky s údaji motoru včetně objednacího a výrobního čísla. Pak je domluva se servisem velmi jednoduchá. Informační diagnostické údaje v paketu Heidenhain obsahují kompletní data typových štítků CNC, měničů, zdrojů a motorů, které jsou k dispozici údržbě uživatele na obrazovce. Kontakt s dodavatelem/výrobcem stroje na dálku je možný přes Ethernet a linku ISDN. Servisní pracovník výrobce pak má na dálku po síti přístup do diagnostiky, do NC programů a dalších souborů (tabulky nástrojů, nulových bodů apod.), dokonce může provést upgrade nainstalovaného softwaru. V případě nutného zásahu je servis informován přesně o stavu stroje a je schopen provést opravu bez dodatečného laborování u zákazníka. Dalším stupněm čitelnosti stavu připojených přístrojů je využití Profibusu (Proces Field Bus), který nahrazuje původní digitální PLC rozhraní. Podstatnou měrou na diagnostice se podílí i výrobce stroje vlastními rutinami. Právě Profibus je cestou ke zjednodušení. Řízení iTNC 530 podporuje nabídku přístrojů s rozhraním Profibus především od firmy Siemens. Praktické zkušenosti ukazují, že dálková diagnostika TeleService je využitelná nejen jako prostředek oprav a údržby, ale i pro technologickou podporu.

    §§§

    Praktické zkušenosti s uvedenými údaji má řada výrobců obráběcích center a jiných sofistikovaných obráběcích strojů, např. Kovosvit, a. s., Trimill, a. s., Tajmac-ZPS, a. s., TOS Varnsdorf, a. s., a další.
    Na konci společné snahy výrobců NC strojů a CNC řízení, pohonů a odměřování jsou vždy ekonomické aspekty. V tomto případě se podařilo vykonat velký skok dopředu v porovnání s generací z druhé poloviny 90. let minulého století.
    Reklama
    Vydání #5
    Kód článku: 30548
    Datum: 21. 05. 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.

    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.

    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.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Související články
    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.

    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.

    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.

    Československá stopa u nového rekordu

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

    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.

    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.

    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