Tuning für den Werkzeugbau
Heidenhain und Ops-ingersoll haben auf der Moulding Expo neue Nc-funktionen vorgeführt
Zyklus 332, 3D-toolcomp oder Statemonitor – auf der Moulding Expo 2019 hat Heidenhain gemeinsam mit dem Maschinenhersteller Ops-ingersoll verschiedene Funktionen und Optionen seiner Nc-steuerungen live vorgeführt. Was diese Features können...
Der Zyklus 332 von Ops-ingersoll lehnt sich an der Funktion Zyklus 32 Toleranz von Heidenhain an. Damit kann der Maschinenanwender das Maschinen-set-up zielgenau abstimmen, indem er die Bahnabweichung T an seine spezifische Aufgabe anpasst. So legt er individuell fest, welche Bahnbreite der Steuerung zur Verfügung steht. Damit kann der Anwender insbesondere bei Konturelementen mit zahlreichen Richtungsänderungen – typisch zum Beispiel für Freiformflächen – den maximal erreichbaren Bahnvorschub und damit direkt die Bearbeitungszeit beeinflussen.
Neben Ops-ingersoll bieten weitere Maschinenhersteller Zyklen an, die auf dem Zyklus 32 basieren – häufig Zyklus 332 genannt. Die Hersteller nehmen zusätzlich zur Eingabe der Bahnabweichung T durch den Tnc-anwender weitere Anpassungen am Maschinen-set-up vor, für spezifische Bearbeitungsprozesse wie Schruppen, Schlichten oder Vorschlichten.
Datenqualität optimieren
Eine weitere Möglichkeit zur Optimierung der Bearbeitung bietet die Funktion ADP (Advanced Dynamic Prediction). Sie setzt bei der Datenqualität des Nc-programms an und ermöglicht eine optimierte Bewegungsführung der Vorschubachsen beim drei- und fünfachsigen Fräsen. Eine unzureichende Datenqualität führt häufig zu einer schlechten Bewegungsführung und damit zu einer reduzierten Oberflächenqualität der gefrästen Werkstücke.
Die Tnc-steuerung berechnet mit ADP die Kontur dynamisch voraus und kann die Achsgeschwindigkeiten rechtzeitig über eine beschleunigungsbegrenzte und ruckgeglättete Bewegungsführung an die Konturübergänge anpassen. Somit können auch bei stark schwankender Punkteverteilung in benachbarten Werkzeugbahnen saubere Oberflächen innerhalb kurzer Bearbeitungszeiten gefräst werden. Seine Stärken zeigt ADP unter anderem beim bidirektionalen Schlichtfräsen durch ein symmetrisches Vorschubverhalten auf der Vorund Rückwärtsbahn sowie durch besonders gleichmäßige Vorschubverläufe bei nebeneinanderliegenden Fräsbahnen.
Das Funktionenpaket Dynamic Precision fasst Funktionen zusammen, die hohe Genauigkeiten mit dynamischen Bewegungen kombinieren. Diese Funktionen minimieren die während der Bearbeitung auf die Mechanik der Maschine wirkenden Kräfte und bearbeitungsabhängige Abweichungen am Tool Center Point. Die Funktion CTC (Cross Talk Compensation) kompensiert Kräfte, die durch dynamische Beschleunigungsvorgänge entstehen, dadurch Teile der Maschine kurzzeitig verformen und so zu Abweichungen am Tool Center Point führen. CTC ermöglicht – unabhängig von der gefahrenen Beschleunigung – eine genauere Fertigung mit besseren Oberflächen oder aber eine deutliche Verkürzung der Bearbeitungszeiten durch Erhöhung des Rucks.
Aktive Dämpfung: AVD (Active Vibration Damping) unterdrückt dominante niederfrequente Schwingungen und ermöglicht ein schnelles, vibrationsfreies Fräsen. So können hohe Ruckwerte eingestellt werden. Die Bearbeitungszeiten lassen sich reduzieren, ohne dass die Oberflächenqualität leidet. Insbesondere die Kombination der Funktionen CTC und AVD nähert die wi
dersprüchlichen Anforderungen nach Genauigkeit und Schnelligkeit aneinander an. In der Praxis sorgt das beim Fräsen hochwertiger Freiformen für mehr Effizienz.
Die Funktion LAC (Load Adaptive Control) ermittelt permanent die aktuelle Masse bei Linearachsen beziehungsweise die Massenträgheit bei Rundachsen und gleicht die Vorschubregelung kontinuierlich an die aktuell gemessenen Werte an. Das verbessert die dynamische Genauigkeit der Achse für jede Beladungssituation und ermöglicht die Verwendung optimierter Ruckwerte für die werkstückseitigen Vorschubachsen. Resultat ist eine kürzere Bearbeitungszeit, weil die Vorschubachsen die gewünschten Positionen schneller erreichen. Außerdem gleicht LAC generell veränderte Reibwerte aus und sorgt so für höhere Konturgenauigkeit.
Maschinenkomponenten unterliegen während der Bearbeitung verhältnismäßig starken Temperaturschwankungen. Die kinematische Transformationskette sollte entsprechend daran angepasst werden. Dabei übernimmt die Software-option Kinematicsopt nicht nur das Nachkalibrieren, sondern sichert auch alle Daten zu Änderungen an der kinematischen Konfiguration. Mit einem schaltenden 3D-tastsystem wird die Position einer exakten Kalibrierkugel in verschiedenen Drehachsstellungen gemessen. Ergebnis ist ein Protokoll, in dem die tatsächliche Genauigkeit beim Schwenken zum aktuellen Zeitpunkt ersichtlich ist. Auf Wunsch optimiert Kinematicsopt auch gleich automatisch die gemessenen Achsen. Die notwendige Änderung der Maschinendaten erfolgt ebenfalls automatisch. Der Anwender benötigt keine detaillierte Kenntnis über die kinematische Konfiguration der Maschine und kann die Fräsmaschine binnen weniger Minuten selbst nachkalibrieren. Wenn die Kalibrierkugel fest auf dem Maschinentisch platziert ist, kann der Ablauf sogar automatisiert zwischen den einzelnen Bearbeitungsprozessen erfolgen.
Radiusfräser, deren Geometrie von der idealen Kreisform abweicht, beeinträchtigen das Bearbeitungsergebnis ebenfalls. Denn der von der Steuerung berechnete Berührungspunkt des Fräserradius mit dem Werkstück stimmt nicht mit dem tatsächlichen Radius überein. Mit der Option 3D-toolcomp und dem Antastzyklus 444 steht eine dreidimensionale Werkzeugradiuskorrektur zur Verfügung. Über eine Korrekturwerttabelle lassen sich winkelabhängige Delta-werte definieren, die diese Abweichung beschreiben. Die Tnc-steuerung korrigiert anhand dieser Daten den Radiuswert, der am aktuellen Berührungspunkt des Werkzeugs mit dem Werkstück definiert ist. Um den Berührungspunkt exakt bestimmen zu können, muss das Ncprogramm mit Flächen-normalensätzen (Ln-sätzen) vom Cam-system erzeugt werden. In den Flächen-normalensätzen sind neben der Position des Werkzeugs auch der Berührpunkt mit dem Werkstück und optional die Werkzeugorientierung in Bezug zur Werkstückoberfläche definiert.
Fertigung auf automatisierten Anlagen
Liefert die Maschine perfekte Bearbeitungsergebnisse, sollten auch die begleitenden Prozesse optimal ablaufen. Intelligent vernetzte Systeme für die Auftragsplanung, die Auftragsverwaltung und das Auftragsmonitoring verschaffen einen möglichst vollständigen Überblick über Auftragsvorrat, laufende Prozesse, Arbeitsfortschritte und notwendige Eingriffe in der Fertigung.
Der Batch Process Manager organisiert anstehende Aufträge übersichtlich und vorausschauend. Der Anwender legt dazu direkt an der Steuerung einen Vorrat an Aufträgen an – für die kommende Nachtschicht, einen ganzen Tag oder das bevorstehende Wochenende. Diesen Auftragsvorrat prüft der Batch Process Manager und liefert schon vor Start der Bearbeitung wichtige Informationen, beispielsweise wann ein manueller Eingriff erforderlich ist und wie lange die Maschine ausgelastet sein wird. So ermöglicht der Batch Process Manager die genaue Vorausplanung des weiteren Fertigungsablaufs und eine reibungslose Abarbeitung der anstehenden Aufträge.
Die Software Statemonitor gibt wiederum in Echtzeit einen schnellen Überblick über den aktuellen Maschinen- und Auftragsstatus der angebundenen Maschinen. Die Monitoring-software ermöglicht die Erfassung von Maschinendaten (MDE) und liefert Informationen zu Maschinenmeldungen. So behält der Anwender jederzeit den Überblick über seine Werkzeugmaschinen und Aufträge. Auf den Statemonitor kann er von jedem Gerät aus zugreifen, das über einen aktuellen Webbrowser verfügt – also PCS, Smartphones und Tablets, aber auch Heidenhain-steuerungen und Extended Workspaces.