Témata
Zdroj: Kimla

Vláknové lasery: Programování

Každý CNC obráběcí stroj je vybaven řídicím systémem, který určuje možnosti celého zařízení. Základní řídicí systémy nabízejí pouze možnost načíst dráhu nástroje ze souboru, který byl předem připraven v jiném programu, a zahájit obrábění. Pokročilejší systémy pak mohou provádět simulace před obráběním a umožňují změny parametrů a nastavení dráhy nástroje.

Tento článek je součástí seriálu:
Vláknové lasery
Díly
Dana Nováková

Spolumajitelka společností KM CNC a Orca machines. Věnuje se výběru dodavatelů, nákupu technologií pro kovovýrobu a strojírenství a následné technické podpoře.
„Když děláte práci srdcem, tak je pro vás velmi důležitá spokojenost zákazníků, stejně jako vztahy vně i uvnitř společnosti. Není to vždy lehké, ale pokud dokážete této rovnováhy dosáhnout a udržovat ji, je výsledek práce opravdu naplňující.“

Reklama

Řídicí systémy mnohých CNC strojů vyžadují nákup externího CAD/CAM softwaru pro přípravu řezných plánů, které se následně nahrávají do stroje. Procesní inženýr nebo technolog v kanceláři nahraje již existující výkres nebo jej vytvoří, a dle požadavků výroby pak připraví řezný program pro obsluhu stroje. CAD/CAM software potřebuje pro každý stroj samostatný postprocesor, který umožní správnou komunikaci s daným řídicím systémem. Vývoj takového postprocesoru je poměrně komplikovaný a vyžaduje opakované testování a opravy. Kvalita zpracování postprocesoru má pak významný vliv na kvalitu a účinnost stroje. Jelikož řídicí systém a CAD/CAM software fungují nezávisle, může zde nastat několik problémů a komplikací, které mohou výrobu zbytečně prodlužovat, a snižovat tak efektivitu.

Komplexní software

Pro zjednodušení těchto procesů je ideální, když řídicí systém a CAD/CAM software spolu vzájemně komunikují. Společnost Kimla proto vyvinula pro svoje laserové stroje komplexní systém, který v sobě slučuje funkce CAD/CAM a nestingu. Se stroji Kimla je možné pracovat zcela bez procesního inženýra, protože veškeré přípravné práce mohou být operátorem provedeny automaticky v průběhu několika minut, a případné změny nebo úpravy na poslední chvíli zaberou jen několik sekund. Pokud připravujete výrobní plány v kanceláři, je možné nainstalovat systém i do počítače. Operátoři pak mohou plnit všechny úkoly procesního inženýra, a platí to i obráceně.

Řídicí systém laserového řezacího stroje Kimla. (Zdroj: Kimla)

CAD

CAD je vektorový grafický editor, který umožňuje vytvářet výkresy a načítat tvary ve formátech .dxf, .dwg, .geo, .taf, .plt, .hpgl atd. Kromě standardních funkcí tohoto typu programu jsou pro laserové řezací stroje podstatné zásadní funkce softwaru CAD pro automatické čištění a uzavírání obrysů.

Pro správné vyřezání dílů laserový paprsek nemůže přesně sledovat obrys výkresu, protože mezera vzniklá při řezání může být v závislosti na typu a tloušťce plechu 0,05–0,4 mm, a to by pak mohlo způsobit, že by vyřezané díly neměly správné rozměry. Proto musí být dráha nástroje posunuta od obrysu dílu o polovinu šířky mezery. Aby program mohl „rozpoznat“, kam má být posun směrován, měl by být obrys uzavřený, protože v opačném případě není možné zjistit, zda se má jednat o vnější, nebo vnitřní korekci. Další komplikace je spojena s díly, ve kterých jsou vyvrtány otvory. Jejich vnější obrys by měl být posunut směrem ven a vnitřní obrys dovnitř. Kromě toho, jde-li o menší díly umístěné uvnitř větších dílů, je situace ještě složitější.

Výkresy jsou bohužel často zpracovány špatně. Obrysy nejsou uzavřené, je tam několik čar nebo se úseky částečně překrývají. U výkresu připraveného pro tisk to není vážný problém, ale pro tvorbu řezného programu musí být tvary přesně stanoveny. Ruční úprava výkresů je časově náročná, a je proto důležité, aby CAD software obsahoval funkce, které umožňují automatické zpracování výkresů. Uzavření otevřených obrysů, odstranění překrývajících se čar a výměna roztřepených hran za čáry a křivky jsou jen některé z funkcí, které umožňují automatizaci přípravy projektu pro laserové zpracování.

Nesting je automatické uspořádání navržených tvarů na plechu tak, aby se minimalizovalo plýtvání materiálem. (Zdroj: Kimla)

CAM

Program CAM vytváří dráhu nástroje a všechny povely pro řezací hlavu, zdroj a automatiku. Předem připravené šablony pro jakýkoliv typ a tloušťku plechů definují způsob, jakým mají lasery pracovat, aby díl správně vyřízly. Výrobci laserů by měli metodou pokusu a omylu vybrat všechny parametry pro každý materiál a tloušťku, aby si operátor nebo procesní inženýr mohl vybrat jednu z připravených procesních tabulek a automaticky vytvořit program.

Občas se může stát, že operátor musí kvůli atypickému materiálu nebo výrobním požadavkům provést změny v nastavení. Většina laserových řezacích strojů má technologické procesy rozptýleny mezi řídicím systémem a programem CAM. Například rychlost řezu, výkon laseru nebo parametry průpalů jsou obsaženy v řídicích tabulkách stroje. V tabulkách v programu CAM jsou zase definovány body průpalů a vzdálenosti, které tvoří obrys a tvar dráhy. Často dochází k tomu, že laserové tabulky upravené kvůli jednomu programu nejsou resetovány na výchozí hodnoty, a řezání dalších programů s použitím těchto parametrů může vést k nesprávným výsledkům.

Použití komplexního systému umožňuje pracovníkům obsluhy provést libovolnou úpravu řezných parametrů, protože všechny technologické tabulky jsou zkopírovány do konkrétního projektu a jejich úprava v rámci jedné zakázky nemá vliv na ostatní. Uložený projekt s upraveným nastavením lze kdykoli předělat. Navíc ve firmách, kde technolog připravuje programy pro operátora, je možná plná souhra a zaměnitelnost činností na obou pozicích. Program připravený technologem může být v případě potřeby operátorem opraven. Technolog může použít i technologické šablony opravené operátorem, takže v následných zakázkách technolog používá přizpůsobená nastavení.

Reklama
Reklama

Další funkcí, která zlepšuje efektivitu řezání, je schopnost automaticky generovat společné řezné linie. V případě detailů s rovnými stranami je velmi výhodné je uspořádat tak, aby vzdálenost mezi nimi byla šířkou mezery vzniklé při řezání. Pak stačí pouze jeden řez k oříznutí okrajů obou sousedních dílů. Úspory jsou značné, protože v některých případech lze snížit čas a náklady na řezání až o 45 % a spotřebu materiálu až o 10 %. Společné řezné linie by měly být vytvářeny automaticky algoritmem generování dráhy nástroje a u silnějších plechů je neocenitelná funkce předřezů na místech rozbočení. Předřezy chrání hlavu před kolizemi v případě řezání plechů s vnitřním pnutím. Pro plnou automatizaci procesu generování dráhy pomocí běžných řezných linií by tato funkce měla být implementována také v modulu Nesting, abyste mohli automaticky umístit díly ve správné vzdálenosti od sebe.

Nesting

Nesting je automatické uspořádání navržených tvarů na plechu tak, aby se minimalizovalo plýtvání materiálem. Moderní program nestingu například umožňuje ukládat odpad ze zpracování ve formě plechů, z nichž byl vyříznut nepravidelný tvar. Pokud znovu použijeme plech, ze kterého již byly některé díly vyříznuty, nesting může takový plech použít tak, že při mapování nových řezných drah zohlední již vyříznutá místa.

Integrace funkce nestingu do řídicího systému vytváří zcela nové možnosti. Při praktické realizaci projektů tvary a množství detailů často neumožňují materiál efektivně využít. Velké prvky na prvních rozložených listech jsou efektně doplněny menšími díly vyplňujícími mezery mezi nimi, přičemž poslední listy jsou často využívány v malé míře. Předpokládaný počet prvků, které mají být vyříznuty, není nikdy přesně takový, aby zaplnil všechny prostory na všech listech. Je možné použít funkci obsazování volných míst díly ze zakázek, které se ve výrobě pravidelně opakují, ale nikdy nemáte jistotu, že tyto díly skutečně prodáte. V klasických řešeních s externím CAM systémem není možné provést změny po zahájení realizace projektu, protože laser zpětně s CAM softwarem nekomunikuje. V laserech Kimla je možné projekt v průběhu výroby přerušit, zavést na daný plech jinou zakázku a znovu spustit nesting s ohledem na již vyřezané prvky. Díky tomuto přístupu je možné materiál mnohem lépe využít.

Integrace funkce nestingu do řídicího systému vytváří zcela nové možnosti. (Zdroj: Kimla)

Výpočet doby řezání, děrování, reporting

Stanovení ceny za řezání laserem je první důležitý parametr pro získání zakázky. Jedna z největších chyb, kterou poskytovatelé dělají, je nabídka konstantní sazby za metr řezu pro daný materiál. V případě řezu výrobku s množstvím děr nebo menších tvarů je délka dráhy nástroje stejná jako u velkého výrobku bez menších řezů. Čas řezání však může být i několikanásobný a náklady mnohem vyšší. Je samozřejmě možné připočítat příplatek za průpal, což do určité míry tento rozdíl vyrovná, ale kalkulace nebude nikdy optimální. Existuje jediné řešení – přesná cenová nabídka za řezání musí vycházet z množství potřebného času a vynaložených nákladů.

Zákazníci obvykle zasílají soubory s tvary a formami dílů, poskytují informace o typu a tloušťce plechu a žádají o stanovení ceny. Technolog načte soubor do programu CAM, načte tabulku parametrů, vytvoří dráhu nástroje a spustí simulační funkci. Doba vypočtená simulátorem řezání v programu CAM však bohužel není přesná. Rozdíly mohou být výrazné a rostou s klesající tloušťkou plechu. V některých případech potřebují lasery k vyřezání dílů dvojnásobek času oproti původnímu výpočtu provedenému v programu. Stává se to proto, že externí program CAM neumí přesně zohlednit dynamiku pohybů laseru. Celá otázka je komplikována skutečností, že charakteristiky a doba potřebná k prořezání jsou uloženy v paměti laseru a program CAM k nim nemá přímý přístup. Jestliže je obsluha stroje změní, nejsou automaticky aktualizovány v programu technologa, protože program stroje je jednosměrný pro použití G-kódu. Údaje se odesílají z programu CAM do stroje, ale ne opačným směrem.

Integrací CAM do řídicího systému společnost Kimla tento problém vyřešila. Díky tomu, že program CAM má stálý přístup k nastavení simulačního algoritmu dynamiky stroje a procesních tabulek, může provést přesný výpočet s ohledem na náklady na elektřinu, plyny, provozní díly, vlastní náklady obsluhy a amortizaci. Provozovatel může také stanovit výši příjmu za hodinu práce laseru, a systém automaticky vypočítá cenu za každý díl, a zohlední při tom náklady na materiál a údaje o nestingu, které se týkají odpadu z každého plechu. Takovou zprávu lze vygenerovat ve formátu PDF. Vznikne tím cenová nabídka, kterou je možné předložit zákazníkovi. Modul pro tvorbu cenových nabídek může fungovat i na samostatném osobním počítači, aby tento úkol nezatěžoval technologa nebo operátora.


Umístění expozice firmy KM CNC na MSV 2022:
pavilon B, stánek 7

Související články
Vláknové lasery: Řezání lasery s vysokým výkonem

Vláknové lasery s velmi vysokým výkonem znamenají vysoké náklady na pořízení a používání, ale ne vždy zvyšují také efektivitu výroby. Je pochopitelné, že rozhodnutí o nákupu laseru s vyšším výkonem je spojené s očekáváním vyšších zisků a zvýšením efektivity výroby - ne vždy je však toto očekávání naplněno. Jestliže uvažujeme o tom, jak zvýšení výkonu laseru ovlivní výnosy, je na místě probrat tuto problematiku podrobně.

Výbava laseru

Řezání kovů pomocí laserové technologie umožňuje provozovatelům laserových strojů díky jejich rychlosti a efektivitě dosahovat poměrně vysokých zisků. Pořízení laserové technologie je v posledních letech velmi dobrou investicí jak pro podniky s vlastní výrobou, tak i v případě pořízení stroje pro kooperaci. Pro dosažení požadované kvality řezu a efektivity stroje je však důležitá správná výbava laserového stroje.

Vláknové lasery: Řídicí systém

Řezání kovových materiálů pomocí laserů patří mezi nejprogresivnější technologie současnosti. Po mnoho let měly v této oblasti dominantní postavení CO2 lasery, ty se však už dostaly v technologickém pokroku na svůj vrchol. V posledních 10 letech je poměrně rychle nahrazují lasery vláknové, které způsobily v tomto oboru technologickou revoluci.

Související články
Na cestě ke zrození stroje,
Část 1. Průzkum trhu

Série 10 článků, jejichž autorem je konstruktér Michal Rosecký, popisuje postup výroby obráběcího stroje. Krok po kroku nás provází tímto náročným procesem, v jehož závěru je po stránce vývoje a výroby rentabilní moderní výrobní zařízení s inovativními prvky, o které trh projeví zájem a po uvedení do provozu přinese zákazníkovi deklarovanou profitabilitu a návratnost investic.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
MSV představí svět budoucnosti

Mezinárodní strojírenský veletrh vstupuje do svého již 61. ročníku. Během let se z něj stal nejrenomovanější oborový veletrh. Je tedy jasné, že řídit jej tak, aby renomé neztratil, není nic snadného a vyžaduje to člověka nejen schopného, ale i zkušeného. Současný ředitel, Ing. Michalis Busios, bezesporu splňuje obojí. Dokladem je skutečnost, že pro veletrh úspěšně pracuje již od roku 2008.

Opřít se o silného partnera

V dnešní době hospodářského růstu mnoho firem přemýšlí o rozšíření výroby. To se však neobejde bez úvah o tom, kde získat prostředky na nové stroje a zařízení. Řešení má jméno SGEF.

Integrovaný obvod o tloušťce jedné molekuly

Lidstvo již zvládlo přeměňovat světlo na elektřinu a vytvořit akumulátory, v nichž nedochází k chemickým reakcím. Problémem však je, že tyto přístroje mají velmi nízkou účinnost. Nejlepších parametrů by se dosáhlo při použití polovodičů o tloušťce jediné molekuly. A ty se nyní naučili vyrábět vědci z ruského institutu MISiS, který je partnerem ruské korporace pro atomovou energii Rosatom.

Novinky ze světa 3D tisku

V uplynulém měsíci se v české kotlině seběhlo několik akcí, jejichž společným jmenovatelem byl průmyslový 3D tisk. Představeny byly nové produkční 3D tiskárny, profesionální tiskové materiály a zapomenout nesmíme ani na největší z těchto akcí, výstavu a konferenci 3dexpo.

Diskutovaný Průmysl 4.0

Fenomén Průmysl 4.0, nastínění možných směrů vývoje a příprava společnosti na změny způsobené novými technologiemi – to jsou diskutovaná témata konferencí a seminářů současnosti. Podpora výzkumu a vývoje se musí soustřeďovat na technologicky významné oblasti vycházející z potřeb české průmyslové praxe. Odborníci zdůrazňují potřebu vzdělávání a zvyšování kvalifikace zaměstnanců.

Evropa inovuje: Spojené království

Londýnská vláda může inspirovat tu naši v oblasti vědy a výzkumu, v oblasti spolupráce univerzit a podniků, jakož i v transferu akademických výsledků do průmyslových aplikací. V těchto oblastech za Spojeným královstvím v poměrovém hledisku zaostáváme. Pojďme společně nahlédnout pod pokličku inovací made in UK.

Inovace. Co to vlastně je?

Vděčné sexy téma, o kterém rádi všichni mluví, ale nikdo pořádně neví, jak je skutečně realizovat. Celá řada hvězdiček, jimž se podařilo inovovat sebevětší pitominu a s ní nějak uspět na našem malém hladovém lokálním trhu se cítí být vyvoleni rozdávat moudra. Zasvěcený člověk se pak nestačí divit.

Unikátní laserové technologie v praxi

Je možné na tomtéž pracovišti provádět teplené zpracování materiálu, pak během několika minut vyměnit nástroj a začít třeba svařovat? Ovšemže ano - právě takovými technologickými možnostmi disponuje firma LaserTherm, vybavená moderními robotizovanými laserovými systémy.

Lipsko letos jenom digitálně

Tradiční dvojice veletrhů pro oblast strojírenství a subdodavatelského průmyslu Intec a Z v Lipsku se letos uskuteční v termínu 2.–3. března 2021 výhradně digitálně pod názvem „Intec/Z connect“. Společnost Leipziger Messe, pořadatel veletrhu, se takto rozhodla, neboť současný vývoj koronavirové pandemie a s tím spojená omezení neumožňují takto velkou akci smysluplně realizovat klasickou ani hybridní formou

Téma: technologie pro výrobu forem

Díly, součásti či výrobky, které spatřily světlo světa díky tomu, že byly vylisovány, odlity či vykovány ve formě, jsou doslova všude kolem nás. Forma je zařízení často velmi složité a komplexní a k její výrobě je potřeba řada špičkových technologií. Následující článek představuje některé z nich.

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