Systemy sterowania CNC SINUMERIK 840D sl i 828D ogniwem łańcucha digitalizacji produkcji

W artykule przedstawiono wybrane funkcje techniczne i technologiczne systemów sterowania numerycznego SINUMERIK, po które coraz częściej sięgają polscy producenci i użytkownicy maszyn CNC.

Jak pokazują doświadczenia naszego klienta – firmy DTI Sp. z o.o. z Raciborza – sterowania SINUMERIK mogą być z powodzeniem wykorzystywane w produkcji ciężkich tokarek i dużych bramowych centrów obróbczych. Projektanci i programiści w pełni wykorzystują  funkcjonalność i uniwersalność naszych sterowań, co pozwala produkować wysokiej klasy obrabiarki i eksportować je na wymagające rynki światowe.

Technologie w systemach CNC SINUMERIK 840D sl i 828D

Systemy sterowania SINUMERIK są stosowane w technologiach toczenia, wiercenia, frezowania, szlifowania, wycinania (laserowego i wodnego), w maszynach wielozadaniowych do produkcji narzędzi i form, w obróbce wysokowydajnej (HSC), obróbce drewna i szkła, obróbce elementów dla przemysłu lotniczego i samochodowego, w medycynie, w systemach obsługujących linie produkcyjne, jak również w produkcji wielkoseryjnej i warsztatowej.

Sterowanie SINUMERIK 840D sl może być rozszerzone o pakiet obróbki 5-osiowej, który dodatkowo zawiera funkcje transformacji kinematyki 5-osiowej, kompensacje 3D promienia narzędzia oraz cykl 996 do pomiaru błędów geometrii maszyny.

Systemy sterowania SINUMERIK są w stanie sterować maszynami o bardzo złożonej kinematyce, jak np. frezarko-tokarki. Jest to możliwe dzięki otwartej architekturze tzw. rdzenia NC oraz zintegrowaniu kilku technologii obróbki w ramach jednego środowiska obsługi o nazwie SINUMERIK Operate.

Zmiana technologii obróbki może być inicjowana bezpośrednio z programu technologicznego i wówczas wszystkie niezbędne ustawienia związane ze zmianą technologii (np. przyporządkowanie funkcji poszczególnych osi maszyny, zmiany aktualnej płaszczyzny roboczej), dokonywane są automatycznie przez system sterowania.

Wsparcie technologa w efektywnej pracy

Jednym z problemów, z którym borykają się operatorzy maszyn czy technolodzy przygotowujący programy dla obrabiarek CNC, jest duża różnorodność układów sterowania i różnice w zasadach ich programowania. Siemens w swoich nowych systemach sterowania SINUMERIK 840D sl i 828D rozwiązał ten problem, wprowadzając ujednolicony interfejs graficzny operatora zwany SINUMERIK Operate.

Niezależnie od tego, w który z systemów sterowania wyposażona jest maszyna, mamy jednakowe ekrany obsługowe i reguły tworzenia programów technologicznych.

Ogromnym ułatwieniem dla programisty-technologa obsługującego maszynę CNC jest oprogramowanie SinuTrain Operate, symulujące sterowanie SINUMERIK na komputerze PC.

W aktualniej wersji systemu doprowadzono do pełnej zgodności środowiska pracy SinuTrain Operate z systemami SINUMERIK 840D sl i 828D. Oznacza to, że na podstawie archiwum NC z danej maszyny można wygenerować jej model do ww. symulatora, co daje możliwość pisania i testowania programów technologicznych na dokładnym modelu rzeczywistej maszyny.

SinuTrain Operate może służyć trzem celom:

• szkoleniu nowych użytkowników w zakresie programowania SINUMERIK 840D sl i SINUMERIK 828D,

• przygotowaniu programów technologicznych dla  SINUMERIK 840D sl i  SINUMERIK 828D z wykorzystaniem ISO, ShopTurn*, ShopMill*, cykli stałych, cykli pomiarowych i symulacji  3D przed uruchomieniem ich na  maszynie,

• do demonstracji i pokazów  technologii oraz wykonywanego detalu w celach marketingowych przed sprzedażą maszyny, w momencie, gdy jest ona dopiero zamawiana.

*) ShopTurn – nakładka technologiczna dla toczenia / ShopMill – nakładka technologiczna dla frezowania

Technology Database for SINUMERIK Operate

Dobór optymalnych parametrów obróbki skrawaniem na obrabiarkach CNC jest jednym z kluczowych czynników procesu produkcji. Prawidłowo dobrane parametry skrawania pozwalają w znaczący sposób podnieść wydajność obróbki, zapewniając przy tym odpowiednią dokładność kształtowo – wymiarową oraz strukturę geometryczną powierzchni obrabianych przedmiotów.

Biorąc pod uwagę różnorodność obrabianych materiałów, typy i materiały narzędzi oraz sposoby obróbki, dostajemy znaczną liczbę kombinacji tych czynników.  Aby dla tych zmiennych warunków obróbki  dobrać odpowiednie parametry skrawania, przydatna może okazać się baza danych, w której zostaną zapisane wartości parametrów skrawania.

Taką bazę danych dla parametrów skrawania można stworzyć samemu  przy pomocy aplikacji Technology Database. Pozwala ona na zapamiętanie szeregu parametrów skrawania przy pomocy zmiennych globalnych, które mogą być następnie wykorzystane w programach obróbki. W ten sposób, na podstawie wybranego rodzaju materiału obrabianego oraz typu narzędzia, są w programie technologicznym automatycznie uwzględniane właściwe parametry skrawania. Wykorzystanie takiej bazy eliminuje konieczność częstych modyfikacji programu obróbki, co umożliwia  znaczną redukcją czasu przygotowania produkcji.

SINUMERIK 840D sl – sterowanie w pełni cyfrowe, wieloprocesorowe i wielokanałowe

Dzięki zastosowaniu w sterowaniach SINUMERIK 840D sl nowych jednostek centralnych NCU7xx.3 z szybkimi procesorami obliczeniowymi możliwe jest sterowanie do 31 osi w 10 kanałach dla jednej jednostki NCU. W zależności od stopnia wykorzystania jednostki NCU7xx.3 możliwe jest zastosowanie dodatkowych procesorów, które rozszerzają moc jednostki podstawowej i pozwalają na dołączenie dodatkowych osi systemu lub skrócenie taktu regulatora.

W wypadku większych zadań system może łączyć 3 jednostki NCU7xx.3  poprzez NCU-Link, co daje możliwość sterowania maksymalnie 93 osiami w kilku kanałach obróbczych, z kontrolą pracy maszyny na kilku panelach operatorskich.

Ta funkcjonalność ma duże znaczenie w przypadku maszyn wielkogabarytowych, dysponujących różnymi technologiami obróbki, jakie np. produkuje firma DTI z Raciborza. W przypadku takich maszyn operator musi mieć do dyspozycji kilka paneli operatorskich umieszczonych w różnych częściach maszyny, a sterowanie musi być na tyle uniwersalne, aby oprócz technologii podstawowej (np. toczenie) mogło obsłużyć równocześnie  dodatkowe suporty do frezowania  lub szlifowania.

Poniżej przedstawiamy wybrane funkcje użytkowe sterowania CNC SINUMERIK 840D sl:

• rozszerzona funkcja odskoku narzędzia od konturu w przypadku zaniku zasilania lub zatrzymania z pulpitu maszynowego, która umożliwia odskok w kierunku zgodnym z wektorem narzędzia i powrót do punktu przerwania;
• rozszerzona obsługa magazynu narzędzi z możliwością sortowania narzędzi według różnych kryteriów, nadzorem nad ich żywotnością oraz wyszukiwaniem według wybranych filtrów;
• opcja ‘Manual Machine’ dla technologii toczenia i frezowania, która za pomocą prostych graficznych cykli umożliwia wykonywanie podstawowych operacji obróbczych bez konieczności użycia G-kodów;
• rozszerzony cykl 832 do szybkiej obróbki, wywoływany z listą parametrów dla tolerancji osi;
• nowe cykle pomiarowe do pomiaru równoległości wrzeciona do osi maszyny (cykl 995) oraz pomiaru poszczególnych ostrzy narzędzi frezerskich z funkcją protokołowania;
• wykorzystanie sieci PROFINET IRT do izochronicznej komunikacji z szybkimi we/wy PLC oraz napędami osi;
• zintegrowana diagnoza połączeń sieciowych systemu sterowania;
• złącza USB włączane/wyłączane dynamicznie poprzez polecenia serwisowe;
• możliwość tworzenia własnych ekranów dzięki opcji modułu programowego Create MyHMI /PRO;
• możliwość stworzenia własnej maszyny wirtualnej z oryginalnym Virtual Numerical Control Kernel (VNCK)  za pomocą RUN MyVNCK;
• możliwość sterowania wrzecionami wysokoobrotowymi o dużej mocy (do 120kW / 72000 obr/min).

SINUMERIK Integrate Run MyRobot

Opcja ta umożliwia integrację robotów firmy KUKA z obrabiarkami wyposażonymi w SINUMERIK 840D sl (oprogramowanie systemowe 4.5 ServicePack2).

Sterowanie numeryczne obrabiarki przejmuje kontrolę nad robotem współpracującym z obrabiarką, w efekcie czego programista – technolog czy operator mogą z pulpitu operatorskiego obrabiarki programować ruchy robocze maszyny i robota, nadzorować pracę gniazda produkcyjnego obrabiarka–robot oraz przeprowadzać diagnostykę układu. Funkcjonalność ta jest dostępna zarówno w automatycznym trybie sterowania maszyną, jak i przy ruchach ręcznych, inicjowanych przez operatora obrabiarki.

To rozwiązanie znakomicie wpisuje się w zasadę Single Point of Operation, w myśl której wszystkie operacje gniazda produkcyjnego, wykorzystującego robota, powinny być wykonywane z jednego pulpitu.

SINUMERIK Integrate Run MyRobot  to nowy sposób na podniesienie wydajności elastycznych gniazd produkcyjnych typu obrabiarka-robot, w których robot przejmuje zadania związane z przemieszczaniem obrabianego przedmiotu lub obsługą magazynu narzędzi w dużych centrach obróbczych.

SINUMERIK Integrate Run MyRobot  ułatwia programowanie, eliminuje potencjalne błędy w integracji, podnosi poziom bezpieczeństwa procesu produkcyjnego i jego obsługi, umożliwia skrócenie czasu przestoju maszyny oraz dopasowania układu maszyna-robot do produkcji nowego detalu.

Bezpieczeństwo procesu obróbki

Nasza kultura techniczna oprócz rozwoju produktów i  technologii kładzie mocny nacisk na bezpieczeństwo samego procesu oraz personelu obsługującego maszyny. Aby sprostać wymaganiom w tym zakresie, udoskonalamy urządzenia oraz funkcje softwarowe, które odpowiadają za bezpieczeństwo w naszych systemach sterowania.

Funkcje Safety Integrated można bezpośrednio połączyć ze wszystkimi ważnymi sygnałami na maszynie, a skuteczność ich działania może być sprawdzona za pomocą zintegrowanych z systemem sterowania procedur testu obwodów bezpieczeństwa.

Firma DTI, wykorzystując uniwersalność naszych produktów, spełnia w swoich maszynach wymogi bezpieczeństwa opisane normami europejskimi jak i amerykańskimi.

Podsumowanie

Unifikacja obsługi oraz programowania technologicznego w oparciu o interfejs operatora SINUMERIK Operate w obu systemach sterowania CNC ułatwia pracę zarówno operatora maszyn, jak i technologa – programisty.

Obrabiarki wyposażone w systemy sterowania SINUMERIK 840D sl i 828D, z ich możliwościami komunikacyjnymi, symulowania czy archiwizacji, przetwarzania i ochrony danych, tworzą kolejne ogniwa łańcucha digitalizacji produkcji. Uzupełniając tą funkcjonalność o zdalną diagnostykę pracy maszyny, śledzenie parametrów i wydajność produkcji, zmierzamy w kierunku usieciowionych, elastycznych, cyfrowych technologii wytwarzania, co jest kluczowe w koncepcji Industry 4.0.

Dziękujemy firmie DTI Sp. z o.o. z Raciborza za wykorzystywanie naszych układów sterowania CNC SINUMERIK w ich zaawansowanych rozwiązaniach obrabiarek, za promowanie polskiej myśli konstruktorskiej, za budowanie zaufania dla polskich producentów maszyn na wymagających rynkach świata.

Siemens – partnerem polskiego przemysłu