Vítejte v nové rubrice, která se v jednotlivých volně navazujících informativních příkladech zabývá NC programováním a vším, co s ním souvisí. Postupně, a to zcela od základních kroků, jsou odkrývány jednotlivé problémy, se kterými se lze při obrábění základních konstrukčních prvků i složitých tvarových ploch setkat. Aby zde nebylo jen upozorňováno na „problémy či „komplikace“, jež mohou při výrobě součástí třískovým obráběním nastat, bude vždy jednou za měsíc charakterizován jednoduchý úkol. Každých 14 dní po uveřejnění tohoto příkladu (úkolu či zamyšlení) rovněž nabídne jedno z možných řešení.
Neustále je co vylepšovat a s postupujícím časem se jistě setkáme s řešením optimálnějším. Hledání nejlepší varianty je možné jen při vymezení cíle, ke kterému je nutno se přiblížit. V řadě případů je to co nejnižší výrobní cena, jindy to může být rychlost, aby byl uspokojen zákazník.
Každý z informativních příkladů (úkolů) i návrhů možného řešení je uveřejněn jen na těchto tištěných stránkách Technického týdeníku. Internetová verze obdobných informativních příkladů, úspěšně vycházející již několik let pod názvem „CNC programování prakticky“ (viz www.techtydenik. cz, sekce Příklady CNC programování), řeší problematiku obrábění zcela nezávisle na tomto projektu. Ani zde uváděné příklady na sebe přímo nenavazují, avšak postupně se můžeme setkat s rozborem jednotlivých „problémů“, jako např. možnosti při NC programování, problematika volby nástrojového vybavení, řezných podmínek, atd. Pro větší názornost budou jednotlivé příklady soustružení i frézování zpracovány a prezentovány s podporou nejužívanějších řídicích systémů v ČR. S ohledem na nezbytné zajištění snadné a legální dostupnosti jednotlivých demoverzí softwarů a úspěšnosti jednání s dalšími firmami bude popis základních úloh rozšiřován.
Nyní však k řešení prvního úkolu, navrženého v předchozím čísle Technického týdeníku. Historický nástin vývoje obrábění a obráběcích strojů nás zavedl k zamyšlení nad definicemi některých často užívaných zkratek: CIM, CAM, CAE, CAD, CAPE, CAP, CAPP, CAQ, CA, NC, CNC a DNC. Z pohledu historie jsme tedy rozlišovali:
CIM (Computer Integrated Manufacturing) - počítačem integrovaný výrobní systém (výroba);
CAM (Computer Aided Manufacturing) - systém počítačové podpory výroby, který zahrnoval přímé řízení NC techniky, robotů, mezioperační dopravu materiálu, polotovarů i výrobků a nástrojů;
CAE (Computer Aided Engineering) - systém počítačové podpory inženýrských činností;
CAD (Computer Aided Design) - počítačová podpora procesu konstruování;
CAPE (Computer Aided Production Engineering) - systém pro tvorbu a údržbu informací v TPV (technologická příprava výroby), který zahrnuje plánování výroby, technologičnost konstrukcí, tvorbu technologických postupů, NC programů a volbu nástrojového i měřicího vybavení;
CAP (Computer Aided Programming) - systém pro zpracování NC programu stroje;
CAPP (Computer Aided Pocess Planning) - systém, který zahrnuje plánování výroby, včetně návrhu a tvorby korekcí plánů s ohledem na dodržování smluvených termínů zakázek a požadavků na materiální i nástrojové vybavení (zajištění);
CAQ (Computer Aided Quality) - systém počítačové podpory kontrol a řízení jakosti;
CA (Computer Aided) - počítačová podpora;
NC (Numerical Control) - číslicové řízení operací obrábění (přímé vkládání číslicových údajů);
CNC (Computer Numerical Control) - počítačem řízený NC stroj;
DNC (Direct Numerical Control) - centrálním počítačem řízená a kontrolovaná síť NC strojů.
Celková koncepce CIM byla poprvé definována již v roce 1973 Josephem Harringtonem v jeho knize Computer Integrated Manufacturing. Schematické znázornění vzájemné návaznosti jednotlivých systémů, publikované v pozdější době, je naznačeno na obr.
Zavádění výpočetní techniky do prostředí výroby postupně způsobilo významné změny v technologiích. Se zdokonalováním počítačů docházelo ke zvyšování počtu jejich technických aplikací do různých fází procesu navrhování a realizace nových výrobků. Konstruování elementárních součástí i rozsáhlých sestav se z rýsovacích prken přeneslo do CAD aplikací. Navazující a související technologické činnosti mohou využít připravené elektronické formy dat. Například pomocí systému CAPE jsou tvořeny výrobní postupy a právě vzájemným propojením CAD a CAPE vznikl systém CAE, který je počítačovou podporou konstruování výrobku z hlediska jeho budoucí funkce a technologičnosti. Zpracování technického postupu výroby součástí a programu pro NC stroje je prováděno pomocí systému CAP a systém CAPP slouží k řízení a sledování výroby z pohledu termínů dodávek, požadavků na materiální i nástrojové vybavení. Zastřešující systém CAM pak pomáhá řídit výrobu a zahrnuje tak fáze plánování i přípravy a řízení výroby. Vše samozřejmě opět pomocí počítače.
Postupný vývoj systému CAM do značné míry souvisel i s vývojem NC a CNC systémů. Ekonomické tlaky na vývoj a aplikace výpočetní techniky do výrobních technologií se i dnes neustále zvyšují. Již v devadesátých letech minulého století odborné studie uváděly statistiky, ze kterých vyplynulo, že během jednotlivých konvenčních výrobních operací je vyráběná součást 95 % času uložena na paletách. Jen 5 % času je tedy aktivně opracovávána. Zvýšením komunikace mezi jednotlivými odděleními, která jsou vzájemně propojena, se tento „nepříznivý“ stav výrazně změnil.
Rozbor jednotlivých historických milníků prokázal, že zavádění výpočetní techniky, a tedy CNC strojů do výroby, zvyšuje konkurenceschopnost firmy. Vede ke zvyšování produktivity a zkracování mezioperačních časů i doby přípravy výroby, ke zvýšení přesnosti a eliminaci chyb (odstranění tzv. lidského faktoru). Hlavní zaměření pozornosti těchto článků tedy povede nejen k rozvoji specifických počítačových znalostí a k poukázání na snadnost některých metod NC programování, ale také k prohloubení technologických znalostí. Ale pouhé snadné (bezproblémové) ovládání počítačů a jejich softwarů zdaleka nestačí k úspěšnému plánování či realizaci výroby. Tyto informativní příklady tedy mohou úspěšně inspirovat nejen tzv. mladé generace (studenty), ale i generace osob s mnohaletými praktickými zkušenostmi v oboru třískového obrábění.
Článek vznikl za spolupráce Vysokého učení technického v Brně, FSI, ÚST, Odboru technologie obrábění, s firmou Siemens a redakcí Technického týdeníku.
Ing. Aleš Polzer, Ph.D.