Dynamisk bearbejdning kræver optimal styring
Jern & Maskinindustriens ekspert Michael Nicolaisen sætter her fokus på, om maskinen og specielt styringen har de nødvendige optioner til at håndtere de store datamængder ved dynamisk bearbejdning.
3
Billeder
Både software og cam-system skal spille sammen med værktøj og maskine for at nå det rette resultat. Foto/Simon Dinsen Hansen.
Har maskinen og specielt styringen de nødvendige optioner/funktioner for at kunne håndtere de store datamængder, den type bearbejdning kræver?
Første krav er, at der er plads til programmet, så dette vil kræve en stor hukommelse på styringen.
Dernæst skal styringen have en meget hurtig blok processeringstid, da en bevægelse på 10 millimeter måske kræver, at der læses 400 programlinjer. Afhængig af tilspændingen og geometrien kan der være helt op imod 2.000 programlinjer i sekundet, som styringen skal eksekvere.
Nogle styringer har som standard en stor hukommelse og hurtig læsning, mens det på andre skal tilvælges som optioner, når man bestiller maskinen eller eftermonteres, hvis man ikke fik det med i første omgang.
HighSpeedCutting funktioner findes på nogle styringer i flere udgaver, alt efter hvor meget de skal kunne. Producenten af styringen har deres egne, og nogle gange laver maskinproducenten så yderligere nogle og putter oveni.
Det samme gør sig gældende for 5-akset bearbejdning. Her findes forskellige funktioner til håndtering af nulpunkter og styring af værktøjsspids og tilspænding ved 3+2 (5-sidet) og 5-akset simultan bearbejdning.
For 3+2, som er det mest brugte, skal man "blot" have en funktion, som statisk holder styr på nulpunktet, når emnet indekseres rundt, mens der tages højde for, hvor emnet er placeret på planet i forhold til skæringspunktet for de to rotationsakser.
Lidt det samme er nødvendigt ved 5-akset simultan bearbejdning. Her skal håndteringen af nulpunktet dog være dynamisk, da man hele tiden ændrer på fjerde og/eller femte akse. Yderligere skal styringen også kunne styre tilspændingen, så denne er konstant i spidsen af værktøjer og ikke farer op og ned alt efter, hvilken retning rotationsakserne bevæges.
Selve maskinen skal have en dynamik og nøjagtighed, som matcher de opgaver, man ønsker at løse.
Højhastighedsfræsning med små værktøjer kan nemt kræve en maskine med linear drev i XYZ og torque-motorer i A/B og C for at have den nødvendige dynamik. Linear drev og torque-motorer er hurtigere og mere nøjagtige end konventionelle kuglespindler og snekke/gear-drev.
Det er også en stor hjælp, hvis maskinen selv kan kalibrere kinematikken (skæringspunktet for fjerde og femte akse i forhold til XYZ ), da en optimalt justeret maskine er en forudsætning for at lave emner, som er nøjagtige.
Ligeledes skal ens skærende og holdende værktøjer også være gearet til højhastigheds-fræsning. Fræserne skal have de rigtige geometrier og belægninger i forhold til det materiale, der bearbejdes, og den måde, der bearbejdes på. Holderne skal være med fint rundløb og afbalanceret med for eksempel krympeholdere eller højpræcisions spændetænger.
Sidst og ikke mindst skal ens cam-system og postprocessor også være i orden.
Cam-systemet skal kunne generere værktøjsbaner, som kører godt på maskinen. Dette kan lyde simpelt, men er meget mere komplekst end som så.
Både selve punktudlægningen og vektorerne skal ligge jævnt og med den korrekte indbyrdes afstand, og mange gange skal dette optimeres i forhold til, hvilket fabrikat styringen er, som sidder på den pågældende maskine. Postprocessoren skal understøtte de funktioner, som styringen har til HighSpeedCutting, 3+2 og 5-akset simultan fræsning, så alle koderne står korrekt i NC-programmet.
Et eksempel fra Masentias eget program kunne være en schweizisk Mikron MILL S 400U. Det er en ægte 5-akset højhastighedsfræser med linear drev på X+Y+Z-akserne og torque-motorer på B- og C-aksen i rundbordet. Styringen er en Heidenhain iTNC 530 HSCI, der som standard har stor SSD-harddisk til programmer og alle tænkelige funktioner til HighSpeedCutting og 5-akset fræsning.
Her har Mikron selv udviklet OSS-software, som muliggør en optimering af maskinens dynamik og nøjagtighed, alt efter om fokus skal være på nøjagtighed, korteste tid eller glatte overflader.
På cam-siden kan den understøtte dette med hyperMILL fra Open Mind i Tyskland, som er en af de førende på cam-siden til netop 5-akset højhastighedsfræsning.
Michael Nicolaisen er direktør i Masentia Engineering ApS. Han er udannet værktøjsmager med formværktøj som speciale.
