Google překladač: English Deutsch
T+T 5/2009

Schopnost řezání dílů, kde je úhel větší než 45 stupňů a během řezu se mění, takto stručně formulovala společnost Desko, a.s. hlavní požadavek na novou drátovou elektroerozivní řezačku. Zdánlivě jednoduché zadání se ale ukázalo být neřešitelným problémem pro většinu oslovených firem, které dodávají na český trh elektroerozivní obráběcí stroje. Technicky funkční řešení dokázal navrhnout a předvést pouze jediný účastník výběrového řízení – společnost Penta Trading, s.r.o.

V životě většinou platí pravidlo, že jednoduchý problém má jednoduché řešení. Toto pravidlo však nelze jednoduše aplikovat na oblast průmyslové praxe, kde se zdánlivě jednoduché požadavky mohou velmi snadno ukázat jako obtížně řešitelné nebo zcela neřešitelné, a to dokonce i pro firmy s vyspělým technologickým zázemím a dlouholetými zkušenostmi v oboru.

Zdánlivě jednoduché zadání

Jeden takový zdánlivě jednoduchý problém postavila v červnu 2007 před přední české firmy v oboru elektroerozivního obrábění společnost Desko, a.s. (dříve Jablonecké sklárny), když vyhlásila výběrové řízení na nákup nové elektroerozivní drátové řezačky. Základní obecný požadavek na nový stroj byl přitom formulován na první pohled s téměř triviální jednoduchostí: Stroj musí být schopen řezání dílů, kde je požadovaný úhel větší než 45 stupňů a během řezu se mění.

Poziciování pomocí CCD kamery

Z konkrétních požadavků na stroj zmiňme například vybavení stroje 2osou děličkou s jednou simultánně řízenou osou (A) s reakcí na jiskrovou mezeru a jednou indexově řízenou osou (B), která bude řízena přímo ze stroje. Najíždění vnitřních tvarů, kde nelze použít klasické ohmatání hrany drátem, prostřednictvím CCD kamery s přesností 0,003 mm, což se v praxi velmi často využívá zejména při výrobě tvarově složitých vysoce přesných forem pro výrobu bižuterních polotovarů. CCD kamera měla také nabízet možnost upnutí a sejmutí ze stroje při zachování referencí (např. 3R). Všechny osy, tj. 5+2, musely být řízeny přímo z řídicího systému stroje.

Ochota hledat nová řešení

Jako možní dodavatelé stroje byly v prvním kole osloveny všechny přední firmy v oboru elektroerozivního obrábění, které na českém trhu působí – celkem šest společností. Uspokojivé teoretické řešení dokázaly nabídnout pouze dvě firmy, a sice se stroji značky Fanuc a Charmilles, na nichž měla být demonstrována praktická schopnost stroje vybaveného 2osou děličkou vyrobit požadované výrobky s řeznými úhly většími než 45 stupňů. O náročnosti a praktické složitosti řešení požadavků společnosti Desko svědčí mimo jiné ten fakt, že od vyhlášení výběrového řízení po předání a nainstalování funkčního stroje uběhlo 18 měsíců. Všem účastníkům výběrového řízení dělalo největší problém především přímé řízení dvouosé děličky přímo ze stroje. Tento problém uspokojivě dokázala vyřešit pouze jediná firma, a to Penta Trading, s.r.o., která od začátku garantovala přímé ovládání ze systému stroje. Ostatní účastníci nabídli pouze kompromisní řešení, kde byla dělička ovládána přídavným řízením vedle stroje. Dalším „prubířským kamenem“ schopností a kvalit účastníků výběrového řízení se stal požadavek na měření a najíždění vnitřních kontur pomocí optického měřicího systému, tj. CCD kamery. Tento požadavek byla ze všech oslovených firem ochotna řešit pouze Penta Trading, která ve spolupráci se společností Neovision vyvinula funkční řešení. Ostatní dodavatelé se ho ani nesnažili navrhnout. V podstatě opět přišli s kompromisem, když navrhli, aby se vnitřní kontury hledaly mimo drátovou řezačku (např. měřicím systémem ZEISS a 3R systémem), což ale představuje dodatečné náklady ve výši 2–3 miliony korun a zvýšené nároky na obsluhu.

Vývojové středisko Penta Trading
Všechny výše popsané technické problémy se společnosti Penta Trading podařilo vyřešit mimo jiné proto, že jako jediná firma v oboru v naší republice disponuje vlastním vývojovým a výzkumným střediskem a navíc 17letými zkušenostmi s technikou elektroeroze, a to do nejmenších detailů a největší hloubky. Z technického a marketingového hlediska je řešení Penty Trading pozoruhodné tím, že sériový stroj (Fanuc Robocut α-1iD) byl plně přizpůsoben požadavkům zákazníka, a to jak v oblasti hardwaru, tak svým softwarovým vybavením. Technické úpravy provedené na stroji (např. 2osý naklápěcí stůl řízený softwarově ze stroje nebo hardwarové a softwarové řešení pozicování prostřednictvím CCD kamery) jsou tedy zcela jedinečné a doslova „ušité zákazníkovi na míru“. Navíc je lze vzhledem k celkové univerzálnosti řešení v budoucnosti snadno modifikovat a rozšiřovat.

Řezání úhlů větších než 45 stupňů

V případě společnosti Desko bylo pro řezání dílů s úhlem větším než 45 stupňů zvoleno jako řešení spojení 2osé děličky JauchSchmider a drátové řezačky Fanuc Robocut α-1iD. Výhodou děličky je možnost přesného indexování ve dvou osách, čímž je dosaženo vysoké přesnosti při obrábění dílů s několikanásobným polohováním. Nejmenší krok řezání je přitom 0,001 stupně. Přesnost děličky je díky přídavným enkodérům přímo na ose otáčení zvýšena na
±5 úhlových sekund. Systém stroje navíc umožňuje synchronní obrábění na ose C a indexování na ose A.

Výrobky s úhly většími než 45 stupňů lze řezat i přímo elektroerozivní drátovou řezačkou. Aby to ale bylo možné, musí být při konstrukci stroje splněno několik důležitých podmínek. „Pro řezání vysokých úhlů musí mít především UV hlava potřebný rozjezd, aby mohla vyjet dostatečně daleko z kolmé pozice, což je o málo více než tangenta úhlu násobená výškou řezaného kusu. Další důležité faktory jsou například tuhost mechanické konstrukce pro udržení přesné pozice napnutého drátu, konstrukce diamantových vodítek pro přesné vedení drátu v ohybu včetně nastavených korekcí drátu nebo konstrukce trysek výplachu a práce pod vodní hladinou. Podstatné je také adaptivní řízení jiskry, které je schopné při takovýchto podmínkách udržet stabilní řezání bez trhání drátu, ale s konstantní energií jiskry. Svou roli hraje i stabilní napnutí drátu, které je u námi dodané drátové řezačky zajištěno pomocí servomotorů, a to jak na straně napnutí, tak na straně odtahu drátu. Důležitý je i správný výpočet korekce průměru drátu pro nakloněný drát,“ vypočítává vedoucí technického vývoje společnosti Penta Trading Jaroslav Kohout.

Podrobnosti technického řešení

Jedinečnost technického řešení, jež navrhla společnost Penta Trading, spočívá v tom, že na sériovou elektroerozivní drátovou řezačku Fanuc Robocut α-1iD byly na přání zákazníka dodatečně nainstalovány nové hardwarové prvky – např. řídicí karta pro pět současně interpolovaných os, naklápěcí a rotační osa, CCD kamera s přesností 0,003 mm aj. – a byl vyvinut ve spolupráci se společností Neovision software pro komunikaci CCD kamery (resp. PC, které ji řídí) s drátovou řezačkou. Optický měřicí systém byl použit, protože při řezání úhlů větších než 45 stupňů nelze využít standardní pozicování drátem, a proto je nutné najíždět na tvar podle výpočtu pozic vnější kontury.

Vlastní připojení CCD kamery, resp. jakéhokoli externího zařízení, ke stroji není snadnou záležitostí. Moderní CNC řídicí systémy mají pro účely hardwarového rozšíření připraven systém tzv. makroprogramování. Kamera je připojena pomocí rozhraní FireWire do PC, jež komunikuje s drátovou řezačkou prostřednictvím lokální sítě LAN. Ovládací program pro obsluhu kamery byl napsán přes speciální knihovnu rozhraní, kterou firma Fanuc ve svých řídicích systémech i-série podporuje. Přes toto síťové rozhraní se několikrát za sekundu ovládací program kamery dotazuje stroje na stav systému, pozice a další potřebné údaje. Na tyto podněty a režimy pak program reaguje a své výsledky zapisuje zpět do definovaných parametrů ve stroji. Výsledkem je, že obsluha stroje nemusí vůbec nic přepisovat ručně, ale pouze nastaví vstupní podmínky měření (průměr měřeného otvoru, rozestup, průměr rolny atp.) V případě vyřezávání složitějších tvarů, jako jsou např. kaplíky, se provede nejprve jejich měření v řadě, určí se přesně středy otvorů a úhel natočení. Program pak pokračuje jejich vyřezáním dle předem zadané kontury a nastavené technologie. Po ukončení dojde k opětovnému změření vyřezaných otvorů a vytvoření měřicího protokolu. A to vše pouhým zadáním jednoho kódu! Tím je navíc zajištěna opakovatelnost výroby a vylučuje se chyba obsluhy chybným přepisem hodnoty. Jako bonus je vše vyřešeno tak, že obsluha nemusí PC, které řídí CCD kameru, ovládat ani myší, ani klávesnicí. Všechna potřebná data jsou zadávána prostřednictvím maker stroje Fanuc.

Univerzální a snadno rozšiřitelné řešení

Výhodou výše popsaného řešení je jeho univerzálnost a snadná rozšiřitelnost. Díky otevřené koncepci nic nebrání tomu, aby byly zadávány požadavky i na výpočet složitějších tvarů, než jsou kruhové. Zcela novým technickým řešením, jež bylo vyvinuto na základě požadavků společnosti Desko, je ze stroje softwarově řízený 2osý stůl. To bylo umožněno díky tomu, že řídicí systém drátové řezačky Fanuc α-iD je postaven na platformě Fanuc 30i, která je schopna řídit až deset servomotorů. „Stroj bylo nutné dále dovybavit interpolační kartou pro 5osé obrábění, přidat moduly pro řízení os (servozesilovače). Posílen byl také výkon zdroje servosystému zvýšením rekuperačního rezistoru pro případ náhlého zastavení všech os. Protože rotační stůl obsahuje přímé odměřování, je nutné ještě vybavit stroj jednotkou pro přímé odměřování. A pak to všechno nastavit, aby to správně pracovalo,“ vysvětluje Jaroslav Kohout.

Náhrada za 5osé obrábění

S takto vybaveným strojem mají v Desku v budoucnosti vyrábět nejen tvarově složité vysoce přesné formy pro výrobu bižuterních polotovarů, ale počítají s jeho využitím i při kooperacích na zakázkách jak pro stávající zákazníky, tak pro získání nových zákazníků. Drátová řezačka Fanuc Robocut α-1iD tak určitě nalezne svoje uplatnění při výrobě nástrojů z tvrdokovu nebo speciálních strojních dílů, kde novou technologií na drátové řezačce lze nahradit tvarové broušení a 5osé obrábění.

www.penta-edm.cz

Kalendář akcí

<<  Červen 2024  >>
 Po  Út  St  Čt  Pá  So  Ne 
       1  2
  3  4  5  6  7  8  9
10111213141516
17181920212223
24252627282930
Nejnovější akce

Žádné následující události

Odběr novinek

Newsletter T+Tnews

Zobrazit archiv T+T news