Neobávejte se NC programování

Neobávejte se NC programování

technology-support s.r.o. dusíkova 1597/19 162 00 praha 6, cz tel: +420 235 355 377 fax: +420 235 355 378 mobil: +420 603 114 182 mail: info@t-support.cz www.t-support.cz

Neobávejte se NC programování

Cílem této publikace není odradit vás od používání nebo nákupu nové kvalitní CNC obráběcí techniky, cílem je pomoci vám orientovat se v problematice CNC programování a v procesech s tím souvisejících, případně býti nablízku a podat vám pomocnou konzultační ruku tehdy, budete-li ji potřebovat.

Napadne-li vás nějaká další otázka týkající se této problematiky, nebo nebude-li vám vše zcela jasné, neváhejte nás kontaktovat.

Obsah: 1. Základní terminologie programování CNC obráběcích strojů .......................................... 1 2. Kdy nastává čas pro CAM systém a jak vybrat ten správný ........................................... 3 3. Od výkresu k výrobku .............................................................................................. 4 4. Od výkresu k výrobku - Obrábění 5-ti kroky ................................................................ 5 5. Výběr vhodného CNC obráběcího stroje ..................................................................... 6 5.1 Měřicí sondy .............................................................................................. 9 5.2 Programování měřicích sond ........................................................................ 11 5.3. Správná volba chlazení .............................................................................. 13 6. Zdroje informací ...................................................................................................... 15

Praha 10-2006

Neobávejte se NC programování

1. Základní terminologie programování CNC obráběcích strojů Co jsou to CNC stroje? Na tuto otázku je potřeba najít odpověď nejdříve. CNC je zkratkou anglického „Computer Numerical Control“, která je zavedena i u nás. Ve spojení s obráběcími stroji lze používat ekvivalent „počítačem řízené obráběcí stroje“, tedy obráběcí stroje využívající počítač, CNC řídicí systém, k tomu, aby dokázaly obrábět dle předem připravených technologických NC programů. Základní rozdělení obráběcích strojů je na soustružnické, frézovací a kombinované a dále na EDM, drátořezky. Jak vlastní příprava NC programů probíhá, jaké jsou rozdíly mezi jednotlivými CNC řídicími systémy a další otázky spojené s touto problematikou jsou náplní tohoto seriálu.

Co jsou to G-kódy? Technologický NC program je obvykle tvořen řetězcem znaků, příkazů, které začínají písmenem a obvykle následuje číselná hodnota.

Například vykonání řádku technologického programu G1 G90 X126.4 Y 13.

F250. přesune obráběcí nástroj lineární interpolací, tedy nejbližší možnou cestou z místa původního do místa na obráběcím stroji určeného souřadnicemi X126.4 Y 13. a rychlostí posuvu F=250 mm za minutu. Souřadnice cílového bodu pohybu jsou zadány v absolutních souřadnicích, což definuje řídicímu systému příkaz G90.

Ukázka výstupu NC programu a simulace drah nástroje

V NC programu jsou využívány i M-kódy, pomocné funkce, které se starají o ovládání mechanismů obráběcího stroje. M6 T12 je používán například pro cyklus výměny nástroje na frézovacích strojích, M7, M8, M9 ovládají čerpadla chladicí kapaliny, M73, M74 zpevňují osu C při vrtacích operacích na soustružnicko frézovacích strojích atd.

Byla ustanovena pravidla pro používání G-kódů a M-kódů, která vnesla řád do používání základních příkazů tak, aby výše uvedené platilo pro CNC stroje řízené standardními řídicími systémy. Přesto každý výrobce CNC řídicích systémů má řadu doplňkových kódů a funkcí. Tyto informace lze najít v manuálu pro obsluhu a programátora daného CNC obráběcího stroje.

Nutno je však poznamenat, že některé řídicí systémy využívají pro programování dialogové rozhraní, a technologické NC programy se tak podobají standardnímu ISO kódu jen vzdáleně.

Nulové body obrobku, posunutí počátku souřadnic obrobku vůči nulovému bodu stroje je základní úkon, který musí seřizovač udělat, než začne odlaďovat NC program. Jedná se o najetí počátku souřadnic obrobku po jeho ustavení na stůl a zapsání posunutí do tabulky nulových bodů. Toto se dělá ručně pomocí kalibračních měrek nebo ručních měřicích sond nebo automaticky pomocí vřetenových měřicích sond a najížděcího NC programu. Nulový bod obrobku je počátek, od kterého vychází všechny souřadnice NC programu.

Nastavení délek a průměrů nástrojů do tabulky nástrojů, je druhý základní úkon před vlastním obráběním a je ho možno opět udělat ručně na referenční měrku nebo pomocí dotykových nebo laserových nástrojových sond.

Správné nastavení průměru nástroje je předpokladem pro správnou funkci kompenzace průměru/rádiusu nástroje, G40, G41, G42. Tato funkce, zkráceně řečeno, umožňuje obrábět požadovaný tvar různým průměrem/rádiusem nástroje dle stejného programu, tedy hrubovat i dokončovat pomocí jedné dráhy rozdílným nástrojem.

1

Neobávejte se NC programování

Ve výčtu základní terminologie NC programování nelze zapomenout na pojem absolutní nebo přírůstkové (inkrementální) zadávání souřadnic pohybu. V případě příkazového řádku G1 G90 X126.4 Y13. F250. se jedná o pohyb do souřadnice X126.4 Y13.mm od nulového bodu obrobku.

Naopak, zápis G1 G91 X126.4 Y13. F250. definuje přímočarý pohyb z místa, ve kterém se nacházíme o hodnotu v ose X126.4 a v ose Y13.mm. Většina moderních CNC systémů podporuje obě metody zadávání souřadnic pohybu, starší systémy pracují jen s inkrementálním zadáváním souřadnic pohybu. Pro orientaci v programu a přehlednost je lepší pracovat s absolutními souřadnicemi, pakliže to umožňuje CNC řídicí systém, tedy souřadnicemi vztaženými k nulovému bodu obrobku.

Každý NC program začíná Hlavičkou. Jedná se o příkazový řádek (řádky), který jasně charakterizuje typ CNC řídicího systému a způsob, jakým je program vykonáván. Dále jsou v hlavičce NC programu předvoleny modální G-kódy, které jsou výchozí pro celý NC program.

Modální znamená, že neplatí jen na jedné příkazové řádce, ale že jsou aktivní až do řádku, kdy je změní jiný kód. Příkladem je G0, tedy povel pro přesun po přímce rychloposuvem, který není nutno opakovat, až do řádky, kdy je potřeba změnit typ pohybu na pohyb po kružnici (šroubovici) G2, G3 nebo pohyb po přímce G1 posuvem pracovním F. Konec programu M2 nebo M30 zastaví vykonávání příkazových řádků, a řádky za těmito příkazy tak budou ignorovány.

Výrobci řídicích systémů nabízejí uživatelům pro usnadnění programování CNC strojů Vrtací cykly, Soustružnické cykly a Frézovací cykly. V případě, že je CNC obráběcí stroj dovybaven měřicími sondami, je možné využívat i Měřicích cyklů. Co to jsou pevné cykly? Jedná se o předdefinované dráhy obráběcích nástrojů nebo měřicích sond, které umožňují vykonat určitý způsob obrábění (měření) na základě vyplněných parametrů cyklu. Příkladem je hluboké vrtání s plným výplachem, kde programátor-technolog volí vrtací cyklus, např. G83 a zadává pouze souřadnice místa vrtání X a Y, celkovou hloubku Z, hodnotu čela materiálu R a hloubku, po které musí vrták vyjet (vypláchnout) z díry. Takto zadaný příkazový řádek definuje, že díra bude vrtána s výplachem po technologem zvolené hloubce a po vykonání všech pohybů bude pokračovat obrábění dalším řádkem programu. Využití předdefinovaných cyklů, především vrtacích a měřicích, šetří čas technologa a výrazně snižuje jeho možnou chybu hrozící z „upsání se“ při vytváření NC programu. Detaily jednotlivých předdefinovaných cyklů najdete v dokumentaci konkrétního CNC řídicího systému.

Vytvořené dráhy nástroje, například konturování nebo kapsování, je možné u většiny současných CNC systémů rotovat podle středu rotace, měřítkovat nebo zrcadlit. Využití těchto funkcí umožňuje programátorovi-technologovi využít jednou napsanou dráhu nástroje pro více obrábění.

Detaily hledejte v dokumentaci vašeho CNC řídicího systému nebo kontaktujte autory tohoto seriálu.

Pro vlastní psaní NC programu stačí jakýkoli textový editor, který máte ve vašem počítači. NC program následně přenesete do CNC řídicího systému, a nemusíte tak stát u stroje a ťukat NC kódy přímo u stroje. K přenosu lze využít různé způsoby, stále nejrozšířenější je přenos RS 232 využívající sériový port vašeho PC, ale v současnosti lze zapojit CNC stroje do počítačových sítí a adresář CNC řídicího systému sdílet v rámci počítačové sítě ve firmě. Vždy to závisí na možnostech CNC řídicího systému.

Při psaní nezapomínejte na základní pravidlo, že CNC řídicí systémy neznají háčky a čárky a jejich použití v textu může byt příčinou, proč vám nepůjde program spustit. Při volbě textového editoru lze využívat i volně šířené editory určené přímo pro vytváření NC kódů nebo si koupit NC editory, které nejenom že vám usnadní vlastní vytváření NC kódu, ale dokážou i simulovat vlastní dráhu nástroje před tím, než ho spustíte v CNC stroji.

2

Neobávejte se NC programování

2. Kdy nastává čas pro CAM systém a jak vybrat ten správný Při reálném školení programátorů a obsluh CNC strojů se setkáváme s dvojím přístupem tvorby NC kódů. Ruční tvorba s využitím práce s pevnými cykly (frézovací, soustružnické, vrtací), s podprogramy, ale i s proměnnými nebo makry. Naproti tomu je tvorba programů pomocí CAM systémů.

V Česke republice stále převažuje ruční tvorba NC kódů nad využitím počítačem podporované tvorby, tedy CAM systémy.

Nelze však zapomínat ani na dialogové programování, tedy jakýsi hybrid umožňující naprogramovat cca 80% typů obrobků pro daný stroj daného výrobce pomocí komunikace mezi strojem a obsluhou ve většině případů pomocí tabulkového zadávání s „odpovídáním“ na otázky řídicího systému. Tento způsob úzce spojený s jedním typem obráběcího stroje a řídicího systému je však omezen právě jen na tento stroj.

Pro CAM systémy se zpravidla rozhodují firmy, které přecházejí z konvenčních strojů na CNC obrábění a chtějí hned od prvních dnů býti schopni vyrábět. Největším impulzem pro nákup CAM systému je pro firmy využívající ruční tvorbu NC programů změna výkresové dokumentace z papírové podoby do elektronické a především změna z výkresové dokumentace k modelům, kde není jiné šance, než kvalitní CAM systém umožňující přímé obrábění načtených těles, modelů v požadovaných formátech (SolidWorks, SolidEdge, Parasolid, Catia, atd).

Kdy je tedy nejlepší čas ke koupi CAM systému?

Mezi uživateli obráběcích strojů převažuje názor, že nejdůležitějším hlediskem, rozhodujícím o volbě nového CAM systému, není jen jeho dostupnost na trhu, ale především dostatek času k seznámení se s ním a prostor k dokonalému proškolení se na tento nový technologický nástroj.

Uživatelé také často vyčkávají s volbou CAM systému až do nákupu nového obráběcího stroje.

Předpokládají, že spojí zaškolení obsluhy a NC programátorů v jeden celek. Někdy však čekají až do doby, kdy nejsou schopni bez CAM systému splnit včas a správně požadovanou zakázku.

Jsou to naprosto přesvědčivé důvody, a přesto je nelze použít ve všech případech každodenního života firem. Při provozu pracoviště s numericky řízenými obráběcími stroji se může objevit několik signálů, které nás upozorní, že ten správný čas pro nový CAM systém právě nastal.

Shrňme si je tedy: technologové připravují veškeré G kódy pro NC obrábění ručně a pravděpodobnost a četnost výskytu chyby způsobené lidským faktorem je velká; CNC obráběcí stroje často stojí a čekají na novou práci, celý výrobní provoz tak čeká na výsledek snažení programátora, na to, až se mu povede správně napsat NC program; NC programátor se stal nenahraditelným, chce si vybrat nashromážděnou dovolenou, onemocní nebo se ho pokusí získat nějaká konkurenční firma; nedokážete realizovat nabízenou zakázku, Při nutnosti gravírovat text je NC program protože nevíte, jak naprogramovat danou vytvořen rychleji pomocí CAM systému součást; nedokážete zpracovat výkresy ve formě CAD dat, nedokážete přímo obrábět načtené modely těles.

3

Neobávejte se NC programování

3. Od výkresu k výrobku Výchozí dokumentací pro vlastní výrobu je výkres součásti. Tento výkres slouží technologovi k tomu, aby posoudil možnost vlastní výroby, stanovil technologii výroby a určil způsob toku materiálu od polotovaru k závěrečné dokončovací operaci.

Počítačem podporovaná konstrukce, tedy CAD, je termín již zcela zdomácnělý, přesto stále velké množství firem musí vyrábět podle papírové dokumentace. Důvodů je několik: prvním z nich jsou výkresy, které byly vytvořeny na rýsovacím prkně nebo na stole konstruktéra, tedy bez využití počítače a jejich překreslení by bylo neefektivní. Dále je to i využití faxové komunikace k přenosu informací mezi zákazníkem a dodavatelem, a tím možnost přenášet pouze „obrazy“.

Počítačem podporovaná technologie výroby, tedy CAM, je termín též zdomácnělý. Aby však mohl technologický CAM software plnit požadavky uživatele, musí mít implementován i jednoduchý konstrukční modul, který umožňuje technologovi obrábět i tuto papírovou dokumentaci bez nutnosti využívat služeb konstruktéra. Tento modul by měl být technologovi nápomocný, ne zbytečně komplikovaný, aby práci technologa urychlil a nezdržoval.

Pro komunikaci mezi zákazníkem a dodavatelem je ideální využívání výměny a sdílení elektronických dat, kdy technolog dodavatele má výkres či model v elektronické podobě, a tím se může věnovat své profesi, přípravě technologie obrábění bez nutnosti suplovat práci konstruktéra.

Dnes jsou standardizovány pro výměnu a sdílení CAD formáty jako jsou DXF, DWG, IGES, Parasolid, ale i VDA-FS, STEP AP203 a AP214. Váš CAM systém by však měl mít k dispozici takové rozhraní, aby byl schopen načítat i modely Solid Edge, SolidWorks, Autodesk Inventor, CATIA V4 a V5.

Při výrobě se setkáváme s tvarovými výrobky, které nelze ani správně zakótovat a jako zdroj dat slouží model. V tomto případě není jiná možnost než umět takovýto model načíst do vašeho CAMu. Po načtení do technologického CAM software je však nutné mít k dispozici i výkonné nástroje k editaci a opravě načtených dat tak, abychom data s poškozenou geometrií z přenosu dat dokázali snadno opravit, ale i editovat dle způsobu obrábění a volby polotovaru. To vše jsou předpoklady, aby výsledný NC program připravený pro obráběcí stroj byl bezkolizní a vysoce efektivní.

Optimální pro efektivní práci s elektronickými daty je sdílený archiv dokumentace na serveru zadavatele s přístupem přes web rozhraní, kde je tak možno sledovat a podílet se na změnových řízeních přímo s konstruktéry zadavatele. Je jedno, jestli je to v Brně, Tokiu nebo Los Angeles, ve všech případech zaleží jen na uživatelských přístupových právech na server zadavatele.

Je potřeba též zmínit, že ne všechny elektronické dokumenty jsou vhodné na přenos výkresů.

V případě, že obdržíte soubory např. PDF, JPG či DOC, je to stejné, jako když vám dodavatel pošle výkres faxem. Vlastní konstrukci si musíte v tomto případě opět udělat sám.

4

Neobávejte se NC programování

4. Od výkresu k výrobku - Obrábění 5ti kroky Mít kvalitní elektronické výkresy nebo modely je velká výhoda při tvorbě NC programů pro vámi vyráběné dílce. Mít srozumitelný CAM systém, který vám umožní jednoduše zpracovat i papírové výkresy požadovaného výrobku, je nezbytné pro to, abyste byli schopni plně vytěžovat váš CNC obráběcí stroj a dokázali rychle reagovat na požadavky vašich zákazníků.

Od výkresu k výrobku se dá dostat pomocí libovolného CAM software vždy 5ti základními kroky. Zvolme jeden z technologických CAM software, mezi českými uživateli za dobu 10 let dobře známý, GibbsCAM, jako vodítko, které nás provede touto cestou.

Prvním krokem je vždy Definování součásti, tedy definování měřicích jednotek (mm x palce), rozměrů součásti, typu obráběcího stroje (soustruh, frézka, soustružnicko-frézovací centrum, ...), materiálu, z kterého se bude součást vyrábět, ale i bezpečnostní vzdálenosti upínek a dalších technologických informací Být schopen přijímat CAD data z jakéhokoliv nutných pro seřizovače. Všechny tyto údaje se systému znamená, že nemusíte odříci zadají do tabulky nastavení nebo vyberou z zakázku z důvodu neschopnosti načítání tabulky nastavení, která je průvodním nosičem elektronických dat součásti těchto informací.

Vytvoření geometrie nebo úprava naimportované geometrie je nezbytné pro získání tvaru, který požadujete obrábět. Jedná se tedy o krok druhý. Pokud nemáte model nebo elektronický výkres, který byste mohli importovat, potom musíte tvar obrobku vytvořit. Kromě toho, často musíte na importovaných modelech provést změny, aby mohly být obráběny. Tvorba a úpravy modelů začínají tvorbou geometrie. Geometrie se skládá z bodů, přímek, kružnic a křivek nebo splyne, které jsou vytvářeny přímo v CAM software.

Krokem třetím je tvorba operací výrobního postupu. Jedna operace výrobního postupu je určena definicí dráhy nástroje, nájezdových vzdáleností, údajů o nástroji, posuvech & rychlostech a volby chlazení. Operace se skládají z procesů aplikovaných na geometrii tvaru obrobku. Proces je kombinace nástroje a způsobu obrábění (hrubování, tvarové obrábění, vrtání, ...). Proces je tak srdcem operace výrobního postupu a nese veškeré nastavení výrobního postupu včetně definice vlastní technologie obrábění.

Grafická simulace procesů obrábění je další krok k získání bezchybné součásti. Je to proces provedení vizuální inspekce jednotlivých operací výrobního postupu, které jste vytvořili. Grafická simulace procesů obrábění kontroluje i možné kolizní stavy nástroje, protože zobrazuje pohyb každého nástroje zvlášť a jeho virtuální obrábění součásti. Součást můžete graficky simulovat okamžitě, jakmile máte vytvořenu jednu operaci výrobního postupu. To může být velice užitečné pro průběžné odlaďování drah nástrojů.

Po vytvoření a zkontrolování operací výrobního postupu pro obrobení součástky je třeba generovat NC kód, vlastní program, který bude řídit CNC obráběcí stroj. Generování NC programů (postprocesing) vytvoří textový soubor (NC program), který je možné přenést do řídicího systému stroje. Postprocesory, převaděče do jazyka konkrétního obráběcího stroje, slouží pro vytvoření textového souboru ze souboru grafického.

Jedná se tak o ucelený postup pěti kroků, které je potřeba absolvovat pro vytvoření řídicího programu pro CNC obráběcí stroj.

5

Neobávejte se NC programování

5. Výběr vhodného CNC obráběcího stroje CNC řídicí systém je srdce i mozek CNC obráběcího stroje. Na jeho výkonu, rychlosti zpracování dat, snadnosti obsluhy a programování a především spolehlivosti budete vždy při obrábění závislí.

Jsou výrobci obráběcích strojů, kteří mají v nabídce např. 4-5 nejrozšířenějších typů CNC řídicích systémů na trhu dostupných a při vývoji stroje úzce spolupracují s dodavateli těchto CNC řídicích systémů a zájemci o nový obráběcí stroj mohou volit stroj s již dobře známým a v jejich výrobě osvědčeným CNC řídicím systémem.

Toto se týká nákupu dalších CNC výrobních prostředků do již zaběhlé výroby. Pro ty z vás, kteří hledáte vhodný první CNC obráběcí stroj, je nutné si dát pozor na několik základních otázek a ty si společně s dodavatelem vámi vytypovaných CNC obráběcích strojů a vašim konzultantem podrobně zodpovědět a nechat předvést na konkrétních příkladech.

Nejhorší zjištění je, když budete zklamaní vlastní nedůsledností při výběru vhodného CNC obráběcího stroje pro vaši výrobu.

Komfort ovládaní řídicího systému je věc neměřitelná, přesto velmi důležitá

Co by měl CNC řídicí systém umět?

Při volbě CNC řídicího systému obráběcího stroje je dobré se zaměřit na následující témata: -Pro jaký typ výroby požaduji CNC obráběcí centrum? Mám zkušenosti s CNC obráběním? S jakým typem výkresové dokumentace pracuji?

-Lze doložit spolehlivost řídicího systému?

-Jaký je komfort ovládání řídicího systému? Splňuje snadnost přípravy NC programů a správa programů vaše představy o moderním počítačovém systému?

-Umožní vám řídicí systém rychle, kvalitně a se zachováním předepsaných rozměrů obrábět všechny vaše obrobky?

-Mám k dispozici všechny programátorské možnosti nebo jen vybranou, ořezanou část a ostatní si budu muset dokoupit? S jakými dodatečnými náklady musím počítat na rozšíření schopností řídicího systému, např. o polární souřadnicový systém, matematické operace a proměnné, více korekcí pro obráběcí nástroje?

-Mohu očekávat technologickou pomoc dodavatele řídicího systému nebo se budu muset spokojit pouze s dílčími znalostmi dodavatele obráběcích strojů? Jaká je možnost zaškolení obsluh a technologů, kteří by měli stroj efektivně využívat hned po instalaci a neučit se z vlastních pokusů při seřizování nových obrobků? Mohu spoléhat na to, že moji zruční obráběči se dokáží snadno přeškolit na CNC obráběče?

-Jaká je dostupnost a kvalita servisu, a to nejen obráběcího stroje, ale především CNC řídicího systému? Jak je to se zárukou řídicího systému, jaká je dostupnost náhradních dílu? Jaká je kvalita a cena servisní organizace dodavatele CNC řídicího systému?

-V případě, že již nějaký CNC obráběcí stroj vlastním, je pro mě důležitá jednotnost CNC řídicích systémů ve firmě, protože jsem se zvoleným dodavatelem spokojen nebo radši volím nového dodavatele, kterého si důkladně prověřím?

6

Neobávejte se NC programování

Spolehlivost Nejdůležitějším faktorem úspěšnosti pro každou výrobní společnost je čas. Tato 100krát opakovaná pravda se vždy potvrzuje, když se stroj zastaví a nevyrábí. Využitelnost stroje, úzce spojená se spolehlivostí jeho řídicího systému, je proto nejvyšší prioritou pro každého uživatele.

Výrobci řídicích systémů disponují statistikami pro střední dobu bezporuchového provozu a vy můžete do těchto statistik nahlédnout, a zjistit tak potenciální poruchovost vám nabízeného řídicího systému.

K tomuto tématu se úzce váže i kvalita a cena servisu CNC řídicího systému a dostupnost náhradních dílů, a to nejen v záruční době, ale v celé předpokládané životnosti obráběcího stroje.

Pakliže se nějaká porucha vyskytne, potřebujete mít garantovanou dostupnost náhradních dílů a ne čekat, že možná někdy vytypovaný díl přijde. Horší muže být případ, když servisní pracovník vytipuje špatný díl, vy na něj 14 dní čekáte a následně zjistí, že to není on a že to je možná jiný. I takovéto případy se stávají. Vše závisí na zkušenostech a schopnostech pracovníka servisní organizace a na kvalitě jeho zázemí.

Dodavatel nebo servisní organizace, která vám obráběcí stroj instaluje, by vám měl při přejímce stroje předat zálohu celé aplikace CNC řídicího systému pro případ ztráty dat. Jedná se o zálohování všech nastavení a parametrů CNC obráběcího stroje (pohony, kompenzace, technologické parametry), které jsou v pamětí CNC řídicího systému. U řídicích systémů majících hard disk jako paměťové medium, je nezbytné vyžadovat zálohu tohoto hard disku. Tato vaše „opatrnost“ se vám může vrátit zkrácením případného servisu na minimum času, protože budete mít kopii nastavení v kanceláři.

Příprava výroby Vlastní příprava výroby by měla vycházet z kvalitního zaškolení obsluh a technologů přímo na stroji. Tato etapa přichází na řadu hned po podpisu kupní smlouvy, ale nelze na ni při jednání zapomínat. Jen dobře a zcela připravení pracovníci dokážou zkrátit vlastní náběh výroby na novém CNC obráběcím centru na minimum.

Osvědčila se předpříprava, tedy dodávka technologické dokumentace před vlastní instalací stroje a předzaškolení obsluh a programátorů na CNC obráběcím stroji u dodavatele.

Bude-li vám někdo tvrdit, že na školení vašich technologů potřebuje jeden den, nevěřte mu, není to možné. Dvou až tří etapové školení po dvou dnech je informace mnohem serioznější.

Rychlost zpracování bloků, NC program vygenerovaný kvalitním CAD/CAM systémem a kvalita povrchu a přesnost výsledného dílce jsou na sobě přímo závislé

Komfort ovládaní řídicího systému je věc neměřitelná, ale po bližším seznámení s řídicím systémem si dokážete sami odpovědět, zda splňuje způsob ovládání, manipulace s NC programy i vlastní editace NC programů vaše představy o moderním počítačovém systému. Důležitá je pro vás i kapacita knihovny NC programů a také jejich přenos a zálohování, tedy mohu-li používat něco modernějšího než sériové rozhraní RS232.

7

Neobávejte se NC programování

Rychlá tvorba NC programů Každý výrobce CNC řídicích systémů má rozdílný přístup k vlastní tvorbě NC programů. Neplatí, že možnosti standardně využívané na osobních počítačích, např. připojení klávesnice, funkce najdi a zaměň, lze využívat i u CNC řídicích systémů. U některých ano, u některých ne. Snadnost editace NC programu, od vlastního založení nového programu přes možnost kopírovat, ukládat, ale i zaměňovat jednotlivé řetězce příkazu použitých několikrát v NC programu, stejně jako automatické číslování a přečíslovávání řádků, jsou vlastnosti zkracující čas tvorby NC programů.

Možnost editace a odladění nového NC programu v době, kdy CNC obráběcí stroj obrábí a obsluha má dostatek času se této činnosti věnovat, je vlastnost přispívající k velkým úsporám času prostoje obráběcího stroje nutného k seřízení stroje na novou práci. Kolik stojí strojní hodina kvalitního CNC stroje? Kolik stoji práce vašeho NC programátora? To jsou jednoduché počty, které vám umožní být konkurenční, nebo nebýt.

Přesné obrábění Nelze zapomínat i na vlastnosti řídicích systémů, které nejsou na první pohled vidět, ale na kvalitu obráběného dílce mají velký vliv. Rychlost a přesnost polohování os jsou klíčovými pro zajištění krátké doby obrábění. Moderní řídicí systémy využívají funkce pro maximální efektivitu řízení procesu obrábění. Mezi takové funkce například patří inteligentní ovladač pojezdu s dopředným výpočtem optimálního rozložení rychlosti (lookahead), ovladač s omezením rázů (jerk control), ovladač s řízením rychlosti a zrychlení, ale i možnost využívání NURBS interpolací. Například, při obrábění tvarových ploch pomocí využití těchto dobře nastavených funkcí lze dosahovat vysoké kvality povrchů bez nutnosti provádět další dokončovací operace. Kvalitní řídicí systém se pozná podle počtu dopředu zpracovaných bloků (block lookahead). Zatímco jednoduché řídicí systémy zpracovávají dopředu 40 bloků, u nových strojů je to až 1000 bloků.

Na vlastní posuv nástroje při procesu obrábění nemá rozhodující vliv rozsah posuvů jednotlivých os, tedy pohonů. O reálné rychlosti posuvu os rozhoduje rychlost procesoru řídicího systému, který zpracovává bloky, jednotlivé úseky programované dráhy, řádek po řádku. To je důvod, proč nástroj jede posuvem např. 1553 mm/min, i když v NC programu je vyžadováno 5500 mm/min.

Toto jsou parametry CNC řídicího systému, které rozhodují o jeho kvalitě, o přínosu pro majitele obráběcího stroje. Stále platí, že čas jsou peníze.

Rychlost zpracování bloku, NC program vygenerovaný kvalitním CAD/CAM systémem a kvalita povrchu a přesnost výsledného dílce jsou na sobě přímo závislé.

8

Neobávejte se NC programování

Výběr vhodného CNC obráběcího stroje 5.1 Měřicí sondy „Kupuji si obráběcí stroj proto, abych na něm obráběl. Kdybych chtěl něco měřit, koupím si stroj měřicí.“ „Měřením ztrácím drahocenný strojní čas a kromě toho, měřit se má mimo stroj.“ „Měřicí sondy jsou jen takový módní přívěšek.“ Taková tvrzení lze občas zaslechnout v dílnách.

Tak proč vlastně měřit na obráběcím stroji?

Ustavení obrobku za 20 sekund Znáte to sami. V dílně stojí nový CNC obráběcí stroj, technolog právě v CAM systému dokončil NC program, nahrál jej do paměti řídicího systému a operátor upíná první obrobek ze série nebo ustavuje upínací přípravek.

Na scéně se objevují „hodinky“ nebo jinak řečeno číselníkový úchylkoměr. Začíná sekvence přejezdů, doklepávání, dotahování a natáčení, která je po kratší či delší době korunována úspěchem. Všechno „je ve stovce“. Samozřejmě, praxe dělá z operátora stroje umělce, který dokáže zázraky na počkání. Zkuste ale požadovat stejně přesné a stejně rychlé ustavení obrobku od nového operátora, který žádnou praxi nemá!

Toto je okamžik, kdy měřicí sondy ukazují svoje nejsilnější stránky. Počítejte se mnou – 1s vložení sondy ze zásobníku do vřetene, 10s najetí ručním kolečkem k obrobku, 3s sejmutí bodu, 3s přejetí k dalšímu bodu a 3s sejmutí druhého bodu, zlomek sekundy automatické natočení souřadného systému stroje. Každý den stejně a pořád stejně přesně. Bez ohledu na to, jak dlouhou praxi má operátor stroje.

Měření na stroji podstatně zvyšuje pravděpodobnost, že výsledek z měrového střediska bude v pořádku

Seřízení nástrojů Obrobek je pevně upnutý, zbývá připravit nástroje. Zkušený frézař si „nalízne“ nebo „naškrábne“, popřípadě odměří, délku nástroje na „Johansonku“. Ale chtějte tohle naprogramovat v CAM systému! Představte si tento postup: všechny nástroje vložím do zásobníku, do tabulky nástrojů zapíši přibližné údaje o délce a průměru nástroje v milimetrech, spustím cyklus měření nástrojů.

Měření jednoho nástroje je otázkou asi 15 sekund. Zkontrolování všech nástrojů v zásobníku o 24 místech tedy trvá 360 sekund, to je 6 minut včetně automatického přepsání hodnot v tabulce korekcí. Opět bez ohledu na to, jak zkušený je operátor stroje.

Obrábění odlitku Obrábění z odlitku ze šedé litiny je velmi častá úloha. Velikost přídavku na obrábění se může pohybovat kolem 3-5mm. Rozdíl ve velikosti přídavku může činit i jednu hrubovací třísku. Proč by měl nástroj jezdit neproduktivně ve vzduchu nad odlitkem? Změřme skutečnou velikost přídavku hned na začátku cyklu. Pokud je zjištěný přídavek malý, program může automaticky začít obrábět až druhou třískou. Vždyť řídicí systém je počítač, tak proč ho nevyužít!

Kontrola dokončení předchozí operace Typickým příkladem jsou malé závitové otvory. Představme si obrobek se šesti závitovými otvory M4. Zalomení vrtáku v některém z otvorů způsobí zničení závitníku a třeba poškození závitovacího pouzdra nebo obrobku. Změřením délky nástroje pomocí nástrojové sondy nebo změřením hloubky posledního z otvorů lze zjistit, zda během vrtání nedošlo k poškození nástroje.

9

Neobávejte se NC programování

Kontrola opotřebení nástroje Zařazením nástrojové sondy do cyklu obrábění lze snadno zjistit velikost opotřebení nástroje. Ale nejen to, opotřebení lze korigovat! Naměřená hodnota se automaticky zapíše do tabulky korekcí a obrobky jsou jeden jako druhý. Pokud velikost opotřebení překročí stanovenou mez, systém vyvolá sesterský nástroj nebo zastaví stroj a signalizuje poruchu. Opotřebení nástroje lze zjistit nepřímo měřením obrobku. Záleží jen na schopnostech technologa.

Proměření hotového dílce Výše uvedené příklady jsou nejčastějšími způsoby využití měřicích sond. Přesto je měření dílce přímo na obráběcím stroji poměrně využívanou metodou. Pokud odepnete obrobek ze stroje, převezete jej do měrového střediska a zjistíte, že něco není v pořádku, nikdy už jej neupnete stejným způsobem. Měření na stroji podstatně zvyšuje pravděpodobnost, že výsledek z měrového střediska bude v pořádku.

Některé dílce jsou navíc tak rozměrné, že neexistuje zařízení, kde je lze přeměřit. V těchto případech je měření na obráběcím stroji jedinou možností.

Efektivně lze měřit i na CNC soustružnickofrézovacím centru

Tak proč měřit?

Měřicí sondy představují při pořízení CNC stroje investici v řádu jednotek procent ceny stroje.

Tato investice se však vrací typicky již do 10 měsíců od pořízení! Vložené prostředky se vracejí zejména díky vyššímu využití stroje. Prostoje vznikající při seřizování se snižují až o 30%. Seřízení je přesnější, opakovatelné a nezávislé na lidském faktoru. Využití sond pro kontrolu průběhu procesu obrábění napomáhá zavedení vícestrojové obsluhy. Použití sond navíc snižuje závislost firmy na klíčových jedincích.

10

Neobávejte se NC programování

Výběr vhodného CNC obráběcího stroje 5.2 Programování měřicích sond Zarputilí staromilci programují dráhy nástrojů pro CNC obráběcí stroj stále zapisováním příkazů v G-kódu přímo na ovládacím panelu stroje. Moderněji vybavení technologové skládají řádky Gkódu na PC pomocí textového editoru a ti nejprogresivnější využívají některý z CAM systémů.

Jaké jsou však možnosti programování měřicích sond?

Ustavení obrobku Uživatelé, kteří sondu využívají pouze pro ustavení obrobku před začátkem obrábění, pro nalezení nulového bodu a natočení souřadného systému, si zpravidla vystačí s měřicími cykly dodávanými výrobcem řídicího systému. Tlačítko vyvolání sondy na panelu stroje a ruční kolečko umožňují bezproblémové provedení právě těchto velmi důležitých rutin.

Aktivní kontrola procesu Kontrola velikosti opotřebení nástroje v průběhu obrábění, nastavování více nulových bodů v jednom NC programu nezbytných pro obrábění více dílců na jedno upnutí, přeměření důležitých rozměrů před zahájením další operace, automatická změna korekce nástroje podle výsledků měření, to všechno se skrývá pod složitě vyhlížejícím termínem „aktivní kontrola procesu“. Většinou se jedná o činnosti, které běžně dělá operátor stroje. Díky měřicím sondám velkou část z nich může dělat obráběcí stroj sám!

Firma Renishaw pro podporu právě těchto činností vyvinula software nazvaný „Produktivity+“. Tato softwarová aplikace umožňuje technologovi jednoduše pomocí myši definovat vlastní měřicí cykly.

Nejsnazší cesta k programování měřicích sond - Productivity+

Ocení ji zejména ti technologové, kteří programují CNC stroje na PC. Díky Productivity+ získávají možnost programovat měření sondou stejně snadno jako programovat dráhy kteréhokoliv jiného nástroje. Simulace měření na obrazovce a kontrola kolizí sondy s obrobkem je samozřejmostí stejně jako možnost tisku naměřených dat na tiskárnu nebo do externího počítače.

NC program vytvořený v jakémkoliv CAM systému lze importovat do aplikace Productivity+, doplnit o měření a odeslat do paměti obráběcího stroje. A měření bude fungovat napoprvé a správně!

11

Neobávejte se NC programování

Protokol o měření Někde se vyrábějí díly příliš velké na to, aby mohly být změřeny na měřicím stroji, jinde se na pořízení 3D měřicího stroje teprve chystají. Jenže požadavky na proměření hotového kusu a předložení protokolu o měření jsou stále častější. Aplikace Productivity+ plně podporuje tyto požadavky. Umožňuje vyhodnotit skutečný geometrický rozměr měřeného prvku, porovnání naměřených údajů s hodnotami výkresovými a kontrolu překročení stanovených tolerancí. Tisk naměřených dat je jednou ze standardních funkcí tohoto software.

Rozšířené možnosti měření, měření vztahů mezi jednotlivými měřenými prvky, vyhodnocení úchylek tvaru a polohy, to jsou možnosti, které nabízí software Renishaw OMV. Uživatel navíc dostává zcela volnou ruku v návrhu vzhledu výstupního měrového protokolu. Software Renishaw OMV se zdá být nejjednodušší cestou pro měření trojrozměrných tvarů přímo na CNC obráběcím stroji.

Porovnání tvaru s CAD modelem Kontrola tvarových ploch obráběných forem přímo na obráběcím stroji ještě před vyjmutím ze stroje výrazně usnadňuje dokončování těchto velmi drahých dílců. Software Renishaw OMV umožňuje kontrolu tvaru obrobeného dílce porovnáním s originálními CAD daty. Na obrazovce PC vyberte plochu nebo prvek pomocí myši, systém vygeneruje program pro měření, odešle data do obráběcího stroje, načte naměřená data a vyhodnotí je. Výsledkem je grafický report v podobě tabulky, grafu se statistickým rozložením chyb nebo barevně vyznačené oblasti, ve kterých tvar neodpovídá CAD modelu.

Renishaw OMV – simulace měření tvarové plochy

Měřicí sondy jsou velmi užitečné pro ustavení obrobku a seřízení nástrojů. A společně s vhodným software mohou znatelně zvýšit produktivitu práce a rozvinout potenciál ukrytý ve vašich obráběcích strojích!

12

Neobávejte se NC programování

Výběr vhodného CNC obráběcího stroje 5.3. Správná volba chlazení Je pro vás standardem chlazení středem - skrz nástroj, nebo stále používáte jen vnější chlazení?

Používáte maximálně 20barové chlazení a myslíte si, že je pro vás zcela dostačující? Víte, jaký objem přesně dodáváte do místa řezu v konkrétním časovém intervalu? Máte uspokojivě vyřešenou filtraci? Kontrolujete pravidelně kvalitu používané chladicí kapaliny a zohledňujete při tom aktuálně používané řezné nástroje?

Středové chlazení Chlazení vedené středem nástroje (u vrtání a frézování) nebo aspoň přesně zacílené na řeznou hranu (v případě soustružení), je základní podmínkou skutečně efektivního chlazení. Jedině tak lze zajistit, aby se do řezné zóny dostalo takové množství kapaliny, které je nutné k odvedení veškerého tepla z místa řezu, aby toto množství bylo přesně definovatelné a aby se eliminovalo zbytečné nadměrné zaplavování kapalinou, která pak nevyužitá odtéká do odpadu. (V tomto případě horší než samotné plýtvání chladicí kapalinou je zbytečné nadměrné zatěžování pump, zanášení filtrů apod.)

Vysokotlaké chlazení Bez dostatečně vysokého tlaku chladicí kapaliny nelze zajistit, aby se většina chladicího média dostala skutečně do místa řezu (v případě vrtání až na řeznou hranu vrtáku zanořeného v hlubokém otvoru) a aby nedocházelo ke vzniku přehřáté páry, která by bránila dalšímu přísunu chladidla. Jedině silný (natlakovaný) proud kapaliny navíc dokáže odplavit z místa řezu všechny třísky. Stabilně udržovaná nízká teplota s sebou nese i velice pozitivní efekt vzniku krátkých špon, které se nenamotávají na nástroje a snadno se odstraňují.

Jaké tlaky jsou tedy 70 barová vysokotlaká jednotka se strojem doporučovány? Obecně lze říci, že pro většinu Mazak Variaxis operací jsou dostatečné tlaky okolo 70 barů – vyšší tlaky si budou žádat pouze speciální náročné dílčí operace.

Velkoobjemové chlazení Pro kvalitní a přesně reprodukovatelné obrábění je nezbytné, aby bylo z místa řezu odstraněno veškeré teplo. Toho nelze dosáhnout bez dostatečně velkého objemu chladicí kapaliny, který by byl spojitě dodáván do místa řezu. Existuje ale jednoduché pravidlo, podle kterého by si každý dokázal spočítat, jaký průtok chladicí kapaliny potřebuje pro svůj stroj a výrobu? Naštěstí ano.

Potřebné množství chladidla závisí na velikosti používaného nástroje, na počtu nástrojů, které jsou současně v záběru a na okamžitém výkonu stroje snímaném na vřeteni. Jako vodítko lze použít následující relace: Operace vrtání soustružení frézování

Vztah 1,5 l.min-1 / 1 mm průměru nástroje 2,36 l.min-1 / 1 kW řezného výkonu nástroje 2,36 l.min-1 / 1 kW řezného výkonu nástroje

13

Neobávejte se NC programování

Filtrace Obrábět kvalitně, efektivně a bez rizika poškození stroje, nástrojů i obrobků lze jedině s účinnou a kvalitní filtrací. Nároky na filtraci se budou pochopitelně lišit provoz od provozu. Nicméně i tak můžeme vyslovit obecně platné pravidlo, že horní hranice propustnosti filtru, který lze považovat za kvalitní, je 20 μm. Žádný nástroj, do kterého nalétávají větší částice, už totiž déle nebude ani přesný ani vyvážený. (Nemluvě o vysokém riziku poškození všech částí stroje, kudy prochází nedostatečně vyčištěná kapalina apod.) Jaký stav lze považovat za ideální? Budete-li filtrovat syntetickou chladicí kapalinu 5mikronovými filtry a olej 10 mikrony, můžete si být jisti, že jste pro váš stroj i výrobu zajistili z hlediska filtrace to nejlepší. (Náročnější operace a typy strojů mohou pochopitelně vyžadovat i filtraci jemnější, řekněme 2 μm.)

V poslední době se navíc stále častěji objevují požadavky na bezobslužnost a ta bývá tradičně spojována s pásovými papírovými filtry. Papírové filtry ale v žádném případě nesplňují přísná kritéria propustnosti, zabírají velkou podlahovou plochu, zanedbatelná není ani jejich cena a zatěžování životního prostředí při likvidaci. Novým řešením, které velmi dynamicky proniká nejen na zahraniční trhy, ale významně se uplatňuje i u nás, je filtrace na bázi odstředivky, resp. reverzní odstředivky. Účinnost těchto zařízení bývá veliká (až 98 % při filtraci do 2 μm), poruchovost minimální, filtry jsou relativně malé a kompaktní, celá procedura je zcela bezobslužná a jediným odpadem je odstředěný kal.

Kvalita chladicí kapaliny Zde platí v zásadě čtyři hlavní pravidla: chladicí kapalina musí dobře mazat, koncentrace chladicí kapaliny nesmí být menší než 8 % a ne větší než 12 % (nezapomeňte, že čím větší je povrch nejsložitějšího používaného nástroje, tím vyšší koncentrace je potřeba), chladicí kapalina nesmí pěnit a skutečně se vyplatí používat výrobky pouze osvědčených dodavatelů.

14

Neobávejte se NC programování

6. Zdroje informací Hlavním zdrojem pro vaše samostudium by měla být přehledná dokumentace dodaná dodavatelem stroje. Jen tam se dozvíte vše o stroji, jeho ovládání, údržbě i o NC programování. Dále hledejte v dokumentaci výrobce CNC řídicího systému. Základní rozcestníky na jejich www stránky, ale i na další zdroje o NC programování najdete níže. http://www.t-support.cz/zdroje

15