іTNC 530 HEIDENHAIN для высокой производительности и качества

СТАТЬЯ ИЗ РУБРИКИ: «СИСТЕМЫ ЧПУ»

іTNC 530 HEIDENHAIN

іTNC 530 HEIDENHAIN for High Productivity and Quality
Metal-working machines designed for 5-axis processing have multiple possibilities for economical production of complex parts, however, unplanned stoppages can lead to considerable losses. The company HEIDENHAIN solves this problem with a dynamic collision control function — Lift-Off. In case of a power failure the machine’s working organs are lifted above the workpiece due to the energy stored in the buffer circuit or the energy released during the spindle slowdown.

Пятиосевая обработка расширяет технологические возможности оборудования при изготовлении деталей со сложной геометрией. Однако в этом случае к системе ЧПУ станка предъявляются более высокие требования. Управление позиционированием детали и инструмента, а также регулировка подачи должны выполняться в пределах заданных допусков на контур изделия, при оптимальном по времени перемещении по пяти осям. Кроме того, оператору необходимы большие возможности для контроля и оптимизации программ обработки.

В последние годы растет спрос на обрабатывающие центры с программным управлением, предназначенные для пятиосевой обработки. Популярность таких центров обусловлена большими возможностями и высоким качеством изготовления сложных форм, т. к. в этом случае за один установ можно обрабатывать всю поверхность детали. Благодаря большому потенциалу станков с пятью осями можно сократить количество операций на протяжении всего процесса изготовления детали и количество используемых инструментов, что в свою очередь позволяет уменьшить затраты в расчете на единицу продукции.

Высокие требования к системам управления

Производство ответственных деталей предъявляет более высокие требования к системам управления станков с пятью осями. В свою очередь, при увеличении количества осей растет и число возможных негативных факторов, влияющих на конечный результат обработки. Система управления должна обеспечивать точность обработки контуров и высокое качество поверхности детали и одновременно сокращать до минимума время изготовления. Оптимизация приводов подач позволяет компенсировать влияние негативных факторов и минимизировать время движения инструмента вне процесса обработки. В то же время оператор должен иметь возможность оперативного контроля над процессом. Поэтому система управления станком с пятью осями должна обладать функциями редактирования и контроля программ обработки детали или управляющих программ, а также расширенными функциями контроля движения узлов станка, учитывая возможные столкновения.

Качество деталей, оптимизация производительности станка

Процессы пятиосевой обработки — это всегда особые требования к позиционированию. При программировании перемещений наряду с другими критериями ЧПУ следует учитывать механические характеристики станины станка. При каждом изменении подачи (обусловлено принципом работы) возникает опасность возбуждения колебаний в станине станка, что может негативно сказаться на качестве поверхности обрабатываемой детали. Значительного уменьшения колебаний станка можно достичь путем использования функции ограничения рывков при расчете траектории и дополнительного их сглаживания с помощью фильтров.

Для обеспечения высокого качества поверхности и оптимального времени обработки система управления HEIDENHAIN iTNC 530 («Хайденхайн») предлагает различные типы фильтров. С их помощью можно оптимизировать приводы подач.

Для высоких скоростей подачи был разработан HSC-фильтр («высокоскоростное резание»). Для уменьшения времени черновой обработки система iTNC 530, используя NC-цикл 32, позволяет рассчитывать траектории при высокой скорости подачи. Влияние различных методов расчета траекторий на результат, получаемый при пятиосевой обработке детали, иллюстрируется рис. 1. При использовании разных способов расчета траектории были получены существенные различия по времени обработки. Высокое качество поверхности за короткий отрезок времени обработки детали, изображенной слева, было получено при использовании HSC-фильтра системы управления iTNC 530. Оптимизация приводов подач также оказывает значительное влияние на качество результата процесса обработки.

Оптимизации качества детали, изготавливаемой на современных металлообрабатывающих станках, осуществляется благодаря использованию оптических датчиков обратной связи. Точность работы всей системы, термостабильность, высокие скорости перемещения, стойкость к загрязнениям и гибкость системы управления позволяют адаптировать станок к любым требованиям. Этому способствует использование абсолютных датчиков обратной связи фирмы HEIDENHAIN. Кроме того, в данной концепции измерений учтены и возможные в перспективе требования к точности и скорости выполнения работ.

Поддержка оператора

С повышением сложности пятиосевой обработки особые требования предъявляются и к работе оператора. Для его эффективной работы необходима высокая скорость реагирования при разработке программы. Для этого к программе обработки основного контура часто добавляются части для обработки выемок или отверстий. Программирование непосредственно в цехе требует наличия встроенных циклов, ориентированных на условия конкретного производства, адаптированных к изготовлению типичных форм и поддерживающих процесс разворота плоскости обработки. Для упрощения программирования циклов необходим диалоговый режим с графическим отображением на дисплее (рис. 2).

Наряду с расширенными возможностями поддержки при составлении программы оператор должен визуально контролировать запрограммированный контур детали непосредственно перед началом процесса обработки. Это он должен выполнять при работе практически со всеми программами, но в особенности это касается деталей, подлежащих обработке по пяти осям. С целью облегчения контроля программы поверхность обрабатываемой детали реконструируется в системе управления iTNC 530 по записям данных ЧПУ и отображается в виде координатной графики (рис. 3).

При этом номера выполняемых кадров программы ЧПУ могут отображаться на координатной графике.

Динамический контроль столкновений (DCM)

При фрезеровании с движением по пяти осям возрастает риск столкновений отдельных узлов станка. Программы САМ (автоматизированное проектирование) обычно обладают возможностями контроля столкновений в ходе генерации программы. Условием для достоверного прогнозирования безопасной отработки программы является занесение в систему автоматизированного проектирования точной геометрии узлов станка и всех рабочих органов. При осуществлении замены отдельных рабочих органов станка или при дополнительной отладке программы ЧПУ на станке возможность прогнозирования столкновений в системе автоматизированного проектирования теряется. С целью уменьшения риска столкновений до минимума и одновременно для оптимального использования рабочей зоны (зоны обработки) станка столкновения должны распознаваться системой управления динамически, другими словами, в режиме реального времени, чтобы иметь возможность избежать таких ситуаций. Модуль динамического контроля столкновений системы управления iTNC 530 непрерывно проверяет движения станка на возможные столкновения узлов станка при замене рабочего органа (инструмента); при этом оперативность изменений в программе или таблицах инструментов должна оставаться неизменной.

Оптимальное использование рабочей зоны станка

Геометрию, а также позиционирование и ориентацию узлов станка можно изменять как расширенную функцию модуля динамического контроля столкновений. Благодаря этому становится возможным согласование указанного модуля с измененными конфигурациями устройств автоматической смены паллет с обрабатываемыми деталями и конфигурациями механизмов, используемых для замены рабочих органов. Это позволяет дополнительно оптимизировать рабочую зону станка. При продолжительной по времени обработке деталей незапланированные перебои в работе станка часто являются причиной очень больших издержек. Например, если при перебоях в электроснабжении или в аварийной ситуации происходит отключение приводов подачи и шпинделя, то может иметь место повреждение обрабатываемой детали или станка (рис. 4). Инструмент может остаться в детали, что в значительной степени затруднит ход рабочих органов станка, и особенно это касается деталей, обрабатываемых по пяти осям.

В качестве дополнительной меры безопасности при работе со станком и деталью HEIDENHAIN предлагает функцию Lift-Off (функция подъема). В случае перебоя в электроснабжении функция Lift-Off с помощью соответствующих движений рабочих органов поднимает их над обрабатываемой деталью (рис. 5). Расстояние до детали можно задать в параметрах станка. Движение выполняется благодаря запасу энергии в промежуточном контуре или энергии, освобождающейся при торможении шпинделя.

Металлообрабатывающие станки, предназначенные для пятиосевой обработки, обладают многочисленными возможностями для экономичного изготовления сложных деталей. Однако к системам управления данными станками, позволяющим изготавливать ответственные детали при малых временных затратах на обработку, предъявляются особенно высокие требования. Более сложная кинематика станков с пятью осями обуславливает увеличение числа факторов, оказывающих существенное влияние на процесс обработки. В системе автоматического управления HEIDENHAIN iTNC 530 как при расчетах геометрии, так и при регулировке приводов подач используются методы, адаптированные к параметрам мехатронных узлов станка.

С увеличением степени сложности кинематики пяти осей возрастают и требования, предъявляемые к оператору. Но многочисленные функции iTNC 530 облегчают его работу при создании и контроле программы.

Приглашаем посетить стенд фирмы Гертнер — представителя HEIDENHAIN в Украине — на X Международном промышленном форуме 22–25 ноября 2011 года (Броварской пр., 15, павильон № 2).

Представительство в Украине
«Гертнер Сервис ГмбХ»
+380 44 235 75 74, 230 27 93
Бул. Леси Украинки, 14, а/40; 01133, г. Киев
www.heidenhain.ua
HEIDENHAIN, г. Траунройт

Рекламодатели

Партнёры

Новостная рассылка

Будьте в курсе наших последних новостей. Оформите бесплатно персональную новостную рассылку.