Контролери и задвижвания за шлифоване на инструменти

Иновации до най-малкия детайл

Schneeberger осигурява по-висока относителна производителност при шлифоването на инструменти

С девет машини, като например компактната NGC, J. Schneeberger Maschinen AG осигурява висока ефективност при шлифоването на инструменти. Това се дължи също и на компоненти от рода на собствената 3D сонда за лесно интегриране, която може да се внедри във всички машини на Schneeberger. Години наред довереният партньор FANUC е неизменно до технологичните инженери на Schneeberger, осигурявайки им поддръжка за контролерите и задвижванията.

Налице е огромно разнообразие от инструменти за рязане на метал и дърво: от малопрофилни многостранни режещи пластини до големи инструменти за протегляне и зъбофрезоване. Различните геометрични форми, без да споменаваме материалите на обработвания детайл и шлифовъчния диск, поставят изключително високи изисквания към машините за шлифоване на инструменти, използвани за производство и презаточване. Фирма J. Schneeberger Maschinen AG с богати традиции в производството на машини, разположена в швейцарския град Рогвил, гледа на това като на предизвикателство, на което непрекъснато отговаря с иновации.

И всяка година показва по нещо ново. Преди две години на EMO например Schneeberger представиха машината NGM tap, която е подходяща за производство на инструменти за резбонарязване с една настройка. Тя е оборудвана с общо шест оси, пет от които са с директно задвижване. Една от специалните функции на NGM tap е, че обработваният детайл може да осцилира с висока честота. Д-р Хартмут Рюл, ръководител на отдела за софтуер и електроника, обяснява: „Линейните задвижвания са идеални за осцилиране. Тъй като те позволяват тези малки, високодинамични движения и така не се износват.“ Технологията за директно задвижване за бързо осцилиране вече се е доказала при шлифовъчната машина Gemini GHP, представена преди десет години. Шлифовъчният диск обаче осцилира на машината, тъй като той представлява по-малката маса при шлифоване на червячни фрези. За разлика от него шлифовъчният диск за инструменти за резбонарязване често е тежък и с големина 300 мм. Затова Schneeberger решиха да направят така, че обработваният детайл да осцилира.

Разработването на машини с директно задвижване бе поддържано от FANUC – дългогодишния доставчик на Schneeberger на технологии за управление и задвижване.

Идеални за осцилираща машинна обработка на метали

В Schneeberger няма алтернатива на линейните мотори, когато става въпрос за осцилиращи движения. Хартмут Рюл обяснява по-подробно: „Можем да постигнем махаловидни ходове от 5 мм с 15 Хц само с директно задвижване. При това програмираме тези движения не с помощта на G-Code, а чрез таблица с данни. След това тя се преобразува в машинни команди посредством специален софтуер на FANUC, наречен HCC.“

С HCC (High-speed Cycle Cutting – високоскоростно циклично рязане), който FANUC внедрява във висококачествените ЦПУ контролери от серии 30i и 31i, могат да се постигнат прецизни и хомогенни рутинни операции за машинна обработка на метали, непостижими при никой друг процес. Основната структура е проста: За всяка ос, която ще бъде премествана, се създава таблица, в която се програмират съответните движения на конкретната ос за определен времеви интервал (напр. 1 милисекунда).

Малка основа, голяма работна зона

Миналата година с NGC Schneeberger представи универсално и суперкомпактно ново поколение шлифовъчни машини. Тя е подходяща за стандартни инструменти, като например лицеви, радиални и профилни инструментални фрези, високопроизводителни свредла, зенковки, плочи за контурно струговане от HSS, карбид и металокерамика. Налични са специално разработен софтуер, шлифовъчни процеси и системи за захващане за заточване на червячни фрези, фрези за контурна обработка, прави и скосени резци на зъбонарезни глави. Производственото шлифоване на резци за хартиената, хранителната или пластмасовата промишленост е част от поредицата възможности наред с машинната обработка на дискообразни детайли със специално захващане и автоматично зареждане.

„На пазара се търсят машини с възможно най-малката основа, които обаче предлагат сравнимо дълги траектории на преместване“, обяснява Хартмут Рюл. „С NGC постигнахме този баланс.“ Компактната 5-осова машина позволява цялостна машинна обработка на инструментите (периферна и лицева) до 300 мм дължина на рязане. Обработваният детайл може да има диаметър до 300 мм и максимална дължина 500 мм. Въпреки че двете машини NGC and the NGM Tap се считат за относително малки, Schneeberger ги предлага с устройства за смяна на шлифовъчните дискове и седем пакета дискове.

Преход към ново поколение контролери

За всички машини в сегмента на високия клас, т.е. също и за NGM tap и NGC, Schneeberger използва ЦПУ контролерите на FANUC от серия 31i-B5, които са идеални за 5-осова машинна обработка на метали, във версия с интегриран промишлен компютър „Panel i“. Той е свързан с ЦПУ-то чрез високоскоростна HSSB шина. Това позволява на специалиста по шлифоване да използва опита си с фирмения софтуер Quinto с персонализиран интерфейс.

Всички други машини от Schneeberger също преминаха към новото поколение контролери на FANUC от Model B. За по-елементарни приложения що се отнася до програмирането предишното ЦПУ Power Mate бе заменено от 35i-B на FANUC без поддръжка от компютър. Хартмут Рюл посочва, че терминът „елементарни“ не се отнася за прецизността, а за изискванията към програмирането: „С тези машини червячните фрези могат да бъдат презаточени с 3A качество. Наистина много трудна задача, която изисква само десет от 20 параметъра, но която може да се извършва локално на машината.“

Специалистът по контролери Рюл също така изразява интерес към новото компактно ЦПУ 0i-F на FANUC: „Това вероятно ще бъде допълнителна алтернатива за сегмента на ниския клас на нашите шлифовъчни машини, които имат само няколко оси и не изискват многоканална функционалност.“ С 0i-F, показан в Европа за първи път на AMB 2014, световният лидер на пазара на ЦПУ контролери представи своята „концепция за ефективно интегриране“. Според нея всички ЦПУ контролери на FANUC са създадени в съответствие с единен стандарт и имат сравними работни команди. Това означава, че 31i-B5 и 0i-F изискват едни и същи периферни компоненти (усилвател, I/O и др.) и са включени в същия корпус. Различават се единствено по софтуера.

Пестене на време чрез точно измерване в машината

Schneeberger предлага и още една иновация при всички серии и поколения машини: собствена 3D сонда. Хартмут Рюл посочва причината за тази разработка: „С времето машините ставаха все по-точни и бързи. Така че вградената сонда трябваше да има съответстващи възможности. За да предоставим на клиентите си оптимално решение, разработихме 3D сонда, която стопроцентово изпълнява изискванията ни.“

В тази връзка сондата Zenon на Schneeberger е базирана на използването на полупроводникови тензорезистори (ScSG) – технология, която гарантира високо ниво на точност. Приложният инженер Антонио Грасо, който отговаря за разработката, обяснява: „Този метод на измерване се използва също и от пазарните лидери в областта на тактилните 3D измервателни технологии и ни позволява да постигнем абсолютно сравними резултати.“ Сензорната технология постига висока степен на повторяемост, която не се променя дори след няколко милиона измервания. Също така тя премахва т.нар. ефект „lobing“, който се получава при кинематичните сонди.

„Когато използваме Zenon в нашите машини с линейни мотори“, обяснява Антонио Грасо, „които са известни с изключително здравата си конструкция, получаваме нива на прецизност, които трудно се надвишават от външна машина за измерване на координати. Доказали сме това в паралелни измервания. Сегашната ни точност е под един микрон и сме на път да постигнем възпроизводими измервания от 0,5 микрона.“

Когато се използва интегрирана сонда от този тип, потребителят печели преди всичко от икономиите на време. Защото може да премахне нуждата от смяната на инструменти за измерване до пренастройване на шлифовъчната машина. Всяка част има значение особено при големи инструменти, като например червячни фрези или дори гранулиращи фрези, които може да тежат до един тон. „За целта настройката може вече да отнеме до 30 минути“, обяснява Хартмут Рюл.

От гледна точка на осигуряване на качеството обаче интегрираната в машината сонда не заменя измервателната машина. Защото ако настройката не е била правилна например, с интегрираната сонда не може да се открият никакви неизправности. Но Антонио Грасо изтъква: „Потребителят определено има полза от факта, че може да измерва производствения си процес и да потвърждава възпроизводими резултати. Поради това за него вероятно е достатъчно да постави само няколко детайла в измервателната машина, за да потвърди абсолютната им прецизност.

Функцията на контролера ускорява процеса на измерване със сондата

Също и при разработването на новата сонда приложният инженер работи в тясно сътрудничество с доставчика на задвижвания и контролери FANUC. В резултат на това самият процес на сондово измерване бе ускорен. Тъй като в миналото сондата трябваше да се придвижва до компонента с постоянна скорост. За целта бе необходимо да се поддържа определено разстояние преди всяко измерване. Новото поколение контролери на FANUC от Model B вече предлага функцията „Feed Forward Compensation In Skip“ (Компенсация на директната връзка при пропуск), която позволява също и измерване във фазата на ускорение. „Сега постигаме същата прецизност за много по-кратко време“, обобщава Грасо. „Резултатът е забележим, тъй като ЦПУ-то на FANUC е контролер за машинна обработка, а не контролер за измерване, който отчита точните позиции на всяка милисекунда. Стъпихме за първи път в област, където можем отчасти да се конкурираме със специализирани измервателни машини.“

Добрите резултати от измервания не се ограничават само до машините с линейни задвижвания Sirius и NGN tap на Schneeberger. Отлични резултати бяха постигнати и при изпитанията с NGC. Нещо повече, сондата Zenon е съвместима и с по-стари версии. Това означава, че ако даден потребител иска да замени съществуващата сонда на Schneeberger, може да го направи с малък интерфейс.

 

Пионер в шлифоването на инструменти

През далечната 1923 г. Валтер Шнеебергер учредява компанията, носеща неговото име. Две години по-късно той пуска на пазара R1 – машина за шлифоване на инструменти с универсално приложение. В ролята си на технологичен пионер през 1985 г. компанията разработва и произвежда първите профилни шлайфмашини, управлявани с ЦПУ. Това дава началото на нова ера при качеството на инструментите. През 1990 г. Schneeberger представя 5-осовата концепция за шлифоване, а през 2003 г. първата машина с линейни задвижвания – Sirius HPM. Днешната продуктова гама на тази компания с 170 служители включва още и машините за шлифоване с ЦПУ Corvus, Gemini и Norma с мощност до 40 кВт. Освен това със серията Aries Schneeberger предлага икономична алтернатива на 5-осовата технология при презаточването. Освен централния офис в Рогвил, Швейцария, компанията има дъщерни фирми в Германия, Франция, Италия, САЩ и Китай, както и над 20 представителства по света.