Vítejte v 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 elementární problémy, se kterými se lze při obrábění základních konstrukčních prvků i složitých tvarových ploch setkat. Již byla věnována pozornost historii vývoje číslicových strojů, nejčastěji užívaným zkratkám v této technologické oblasti i způsobu zápisu jednotlivých slov a vět, které umožňují automatické obrábění (podle řídicího programu).
Hlavním spojovacím článkem mezi tzv. NC programem (řídicím číslicovým programem) pro výrobu součásti a výrobním zařízením (CNC obráběcím strojem) je řídicí jednotka. Programátor vytvoří NC program s pomocí počítače nebo bez něj (v dnešní době již tato alternativa není obvyklá) a prostřednictvím nosiče informací jej přenese do stroje (pokud nebyl použit přímo počítač stroje - ovládací panel stroje). Řídicí jednotka následně postupně převádí příkazy NC programu (jednotlivé věty a slova) např. do skutečných pohybů stroje. Vývoj řídicích jednotek je průběžný a souvisí s celkovým vývojem číslicových obráběcích strojů a center. V padesátých letech minulého století jsme se mohli setkat s elektronkovými jednotkami a postupně jsme se dostali k mikroprocesorové technologii. V dnešní době, kdy se každodenně setkáváme s výpočetní technikou na různé úrovni, je však zvláště vhodné upozornit na některé z rozdílů, které v sobě řídicí systémy (řídicí jednotky) skrývají.
Dlouhodobé ukládání rozsáhlých NC programů připravených nejen moderními CAD/ CAM softwary je zpravidla na serverech nebo specializovaných externích archivních pracovištích. Třeba ve frézce může být na pevném disku (tzv. harddisk není běžnou součástí každého obráběcího stroje) uložena jen část NC programů. Z této interní databáze je dále možno jen část datových souborů uložit přímo do paměti. Integrace CNC strojů a obráběcích center do počítačové sítě je tedy dnes téměř samozřejmostí. Dále pak kupříkladu systémová platforma pro Sinumerik 840D sl (sl - Solution Line) nabízí funkce pro téměř všechny technologie: soustružení, frézování, vrtání, broušení, laser, niblování, vysekávání, výroba nástrojů a forem, vysokorychlostní obrábění, ale také obrábění dřeva, skla, u manipulátorů, přepravních linek, u jednoúčelových strojů s karuselovým otočným stolem, ve velkosériové i malosériové výrobě. Přímo výrobce však tento systém zařazuje do kategorie pro střední, případně vyšší výkonový rozsah. Tato víceprocesorová jednotka NCU (Numerical Control Unit) zajišťuje všechny CNC (Computerized Numerical Control), PLC (Programmable Logic Controller), regulační a komunikační úkoly. Vyšší výkon v oblasti HMI (Human- Machine Interface) lze zajistit nasazením průmyslového PC (Personal Computer) s označením PCU50.3. K jednotce lze dále připojit až čtyři decentrální operační panely (ve zkratce OP), a to až na vzdálenost 100 m.
Nahlédneme-li však na řídicí systémy a s nimi přímo související HW (hardware) vybavení trochu obsáhleji, pak např. u produktů firmy Siemens a systému Sinumerik musíme začít na verzi s číselným označením 802, která je „nejmenším“ členem celé skupiny. Řídicí systém s označením Sinumerik 802S base line je určen pro krokové motory a řídí čtyři osy (tři analogové lineární osy a jedno analogové vřeteno). Řídicí systém Sinumerik 802C base line je určen pro analogové pohony a řídí čtyři osy (tři analogové lineární osy a jedno analogové vřeteno). Řídicí systémy pro digitální pohony mají označení D base line a D: systém D base line je určen pro řízení tří os (dvě digitální lineární osy a jedno digitální/ analogové vřeteno), systém s označením D řídí pět os (čtyři digitální lineární osy a jedno digitální/analogové vřeteno).
Dále je možno uvést Sinumerik 810D power line, který je kompaktním plně digitálním CNC systémem pro standardní obráběcí stroje a manipulační úkoly. Má integrovaný výkonový modul ve dvou provedeních: buď se dvěma nebo třemi výkonovými díly. Tento řídicí systém řídí 6 os (z nichž je max. 1 vřeteno a 1 pomocné vřeteno). Je možno ho nasadit pro „všechny“ technologie.
Sinumerik 840Di je rovněž kompletně číslicově řízený na bázi PC. Jeho technologický rozsah je od základních úkolů (nájezd na pozici a lineární interpolace), přes dřevoobráběcí stroje či montážní zařízení, až po číslicově řízené obráběcí stroje. Dokáže řídit 6, 10 nebo 18 os.
Sinumerik 840D power line je systém vhodný pro komplexní obráběcí úkoly. Jednotka NCU je osazena procesorem Pentium III s taktem 933MHz. Umí řídit až 31 os (až 31 vřeten) v 10 kanálech a ve standardní verzi může interpolovat až 12 os. Jeho uživatelská paměť je rozšířitelná na 6 Mbyte.
Dalším systémovým řešením, které však bylo poprvé veřejnosti představeno již na veletrhu EMO 2005, je produktová skupina Sinumerik 802D sl a 840Di sl. Sinumerik 802D sl umožňuje řídit 6 digitálních pohonů (2 lze deklarovat jako vřetena). Využití je na standardních soustružnických a frézovacích strojích a je vhodné pro kusovou výrobu i trojosou výrobu forem. Oproti tomu Sinumerik 840Di sl je možno využít na obráběcích strojích, strojích pro zvláštní použití a manipulačních zařízeních i po retrofit. Skládá se z průmyslového PC a systémového softwaru pro 6 nebo 20 os. Jeho přenosová rychlost je 12 Mbyt/s.
Sinumerik 840D sl má vyžití ve středním a vyšším výkonovém rozsahu (od polohovacích úkolů až po komplexní víceosé úkoly). Jeho běžné aplikace jsou uvedeny výše, a tak je možno jen dodat, že k dispozici je 6 os nebo 31 os. V softwarovém paketu pro frézování jsou např. funkce: pětiosá transformace s orientací nástroje, pětiosá délková korekce nástroje, řízený odjezd nástroje, víceosá interpolace atd.
U zemí, pro které je nutné vývozní povolení, se ještě můžeme setkat s exportními verzemi, např. Sinumerik 840DE sl, ale to je již z tohoto stručného informativního výčtu opravdu všechno. Současné CNC jednotky mají značnou výhodu oproti dřívějším v tom, že na displeji (dříve na TV obrazovce) lze sledovat jednotlivé funkce, které popisují prováděnou operaci. Jsou zde zobrazovány chybová hlášení, hlášení od senzorů, které sledují aktuální provoz stroje i řezné podmínky, jež mnohdy vyžadují velkou míru pozornosti. Běžně jsou realizovány koncepce strojů s ovládacím panelem, který mimo obrazovky obsahuje alfanumerické klávesy i specializovaná tlačítka. Obsluha provádí výběr příslušného menu, má možnost číst data (informace), zadávat data nová nebo stávající hodnoty přepisovat. Výše uvedený jen orientační přehled softwarových a hardwarových možností tedy není nezbytně nutné znát pro vlastní NC programování. Je však vhodné rozumět dalším běžně užívaným termínům (např. lineární a kruhová interpolace, programování pomocí cyklů, kruhová a obdélníková kapsa nebo ostrůvek, kapsy s ostrůvky atd.). V příštím příkladu proto bude věnována pozornost především pojmům absolutní a inkrementální programování a lineární a kruhová interpolace. Vysvětlení těchto čtyř pojmů je tedy dnešním úkolem či zamyšlením.
V dalších textech se budou běžně objevovat dva druhy kódů. Tzv. G kód umožňuje (předepisuje) změny ve způsobu provádění rozměrových údajů. M kód pak slouží programátorovi k definování (předepsání) vedlejších strojních nebo řídicích funkcí, jako je např. aktivace chlazení. O tom a mnohém dalším však již pouze v dalším z informativních příkladů, které jsou pravidelně uveřejňovány (výhradně v tištěné podobě) na stránkách tohoto čtrnáctideníku.
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.