Передовое производство и его
автоматизация

В этой статье обсуждаются новые технологические функции в ЧПУ, HMI (человеко-машинный интерфейс) и упрощение управления процессом, а также то, как это связано с управлением движением станка и, в частности, с программами многоосные обработки.


Сегодняшний производственный процесс сопряжен с множеством проблем - от массового производства до первого образца партии. Системы ЧПУ на заводах должны справляться с этой рыночной тенденцией, особенно без достаточного количества квалифицированной рабочей силы в производственном мире развитых стран. По сути, производство переживает эпоху Возрождения в связи с изменением технологии управления ЧПУ.

С одной стороны, многие из современных ЧПУ, используемых на заводах, управляют станками с 3-осевой обработкой или, возможно, 3 + 1 и полагаются на программу CAM, чтобы предоставить правильный машинный код (например, G-коды) для управления этими станками. Оператор просто нажимает зеленую кнопку, чтобы запустить программу. После выполнения одной операции он останавливает станок, перемещает деталь (или кобота) и снова нажимает зеленую кнопку, чтобы запустить следующую программу обработки. Этот тип операции сопряжен с некоторыми рисками.

Следующее поколение профессиональных производственных машин не захочет просто нажимать кнопку. Многие операторы машин хотят иметь возможность производить качественные детали. В то же время появились усовершенствованные системы ЧПУ для 5-осевого станка, и многие современные операторы ожидают, что деталь, которую они видят на сенсорном экране, выйдет из станка в точном размере, который соответствует образцу или тому, что требует трехмерная модель. Они не хотят переделывать или переделывать, как привыкли некоторые более опытные операторы. И, откровенно говоря, именно так и должно быть, если владельцы заводов хотят максимизировать использование оборудования и производительность. Для этого современная система управления движением станка должна быть намного сложнее, чем простое 3-осевое ЧПУ с энкодерами на шарико-винтовой передаче.

Сегодняшние новые 5-осевые системы управления станком предлагают гораздо больше возможностей для заводских цехов. Например, новейшая система ЧПУ для токарно-фрезерной обработки оснащена 24-дюймовым мультисенсорным экраном и позволяет оператору импортировать файлы CAM в форматах IGES или DXF прямо в ЧПУ. Это позволяет пользователям интерактивно создавать и моделировать процесс обработки прямо на виртуальной машине с графикой высокого разрешения. Система дает оператору уверенность в том, что деталь будет идеально разрезана без столкновения шпинделя или приспособления станка быстрее и проще, чем когда-либо прежде.

Эти новые элементы управления TNC обеспечивают доступ с панели оператора на станке прямо к серверной системе. Опции, которые теперь доступны для пользователей системы управления, включают возможность оператора просматривать таблицы наладки, информацию о рабочем процессе и даже запускать CAM-систему прямо со станка, а также обновлять программы, создавать новые траектории движения инструмента и передавать данные прямо в ЧПУ. В эпоху массовой настройки приоритеты и рабочий процесс постоянно меняются, поэтому интеллектуальное ЧПУ должно иметь возможность настраиваться быстро и надежно.

Еще одна важная функция, которая теперь доступна для использования в заводских цехах и ускоряет процесс, - это возможность автоматически изменять приоритеты производственных заданий.

Система управления запрограммирована так, чтобы определять, доступны ли все необходимые программы обработки и инструменты для выполнения следующей работы, и если да, то делает это. Она даже определяет, достаточен ли оставшийся срок службы инструмента для обработки следующей операции, при которой инструмент будет использоваться. ЧПУ может точно определить, сколько времени фактически потребуется для обработки конкретной работы, потому что фактическое движение станка или кинематика хранятся в ЧПУ. Это позволяет оператору или программисту точно рассчитать время обработки на основе поведения станка и скорости движения оси, что оптимизирует время использования станка и максимизирует прибыль.

Чтобы объяснить это, представьте себе оператора 5-осевого обрабатывающего центра, подключенного к роботу или устройству смены деталей. Оператор загружает в машину поддон с квалифицированной установкой деталей. В обрабатывающем центре установлена ​​система VSC, которая снимает изображение с высоким разрешением «идеальной настройки» и сохраняет его в TNC. Теперь, когда оператор запускает автоматизированный процесс для загрузки следующей детали в станок, система VSC сделает еще один снимок этой детали, сравнит его с сохраненным изображением в TNC и определит, правильна ли установка. Если это так, можно начинать процесс обработки. Но если возникает проблема, например, если кто-то оставил гаечный ключ на приспособлении или отсутствует такая деталь, как отверстие, TNC выдаст сообщение об ошибке и либо остановит станок, либо загрузит следующую деталь, повторяя процесс. Когда получено сообщение «все ясно»,

Теперь перейдем от скорости к точности, поскольку в большинстве случаев это компромисс между ними во время обработки. Это уже не так с расширенными функциями ЧПУ.

Если сделать еще один шаг, если оператор желает обработать деталь с точностью, превышающей точность, обеспечиваемую формой режущего инструмента (например, допуск на радиус выпуклой вершины), интеллектуальные элементы управления теперь предлагают функции, позволяющие справиться с этим.

Другие важные соображения, которые сейчас учитываются в современных передовых системах управления станками для обеспечения максимальной точности деталей и превосходного качества поверхности, включают использование герметичных линейных стеклянных шкал и высокодинамичных систем движения, которые особенно важны при одновременном 5-осевом применении. Это позволяет пользователям использовать преимущества некоторых новых и уникальных функций, в том числе TNC и его функцию динамической эффективности. Эта функция особенно полезна, если детали обрабатываются без знания того, сколько материала на самом деле удаляется. Возьмем, к примеру, детали или отливки, напечатанные на 3D-принтере. 3D-модель в CAM-системе «предполагает», насколько сильно режущий инструмент взаимодействует с материалом, и это определяет скорости и подачи, записанные в программу ЧПУ. Система ЧПУ TNC поддерживает функцию AFC (Адаптивное управление подачей для автоматической регулировки оптимальной скорости подачи в зависимости от нагрузки на шпиндель, оптимизации скорости съема материала, а также увеличения срока службы режущего инструмента. Это обеспечивает максимальную надежность и эффективность процесса даже при резке материала неизвестной толщины, когда оператора нет рядом со станком.

Сегодняшние интеллектуальные элементы управления теперь часто можно подключить к сети компании, что позволяет программистам и операторам общаться без бумаги и обмениваться файлами или другими документами между обрабатывающим центром и офисной командой . Это способствует более плавной и эффективной работе, чем это было возможно раньше.
Кроме того, мощная система мониторинга, такая как StateMonitor компании, может быть подключена через протоколы DNC, MTConnect Modbus или OPCUA. Это готовое к работе решение обеспечивает мгновенную аналитику производительности и эффективности работы оборудования. Функция связи Messenger будет отправлять по электронной почте сообщения о конкретных станках в заранее определенное время человеку с нужным набором навыков ( например, персонал профилактического обслуживания), который затем может принять меры для обеспечения максимального использования станка. Все это можно просматривать и использовать не только в локальной сети, но и на мобильных устройствах, таких как смартфоны или планшеты.
Таким образом, современные передовые интеллектуальные системы ЧПУ позволяют производителям оптимизировать производственный процесс прямо на заводе, как никогда раньше. В то же время программное обеспечение для мониторинга предоставляет ценные данные и оповещения для выявления профилактического обслуживания или других сообщений об ошибках в режиме реального времени, что позволяет оператору или менеджерам максимизировать рентабельность инвестиций современного станка в крупном производстве вплоть до приложений небольшого размера.