Výrobce stroje je v určité etapě vývoje postaven před úkol vybrat řídicí systém, jenž by co nejlépe splňoval požadavky na technologii, pro který je stroj navržen. Není to úplně jednoduchý úkol. Vyžaduje odborné znalosti a značný přehled o situaci na trhu. V tomto článku přistoupíme k problému z opačného konce. Vybereme jeden konkrétní CNC řídicí systém, a to Sinumerik 840D sl., a podíváme se, jak je připraven k podpoře technologií pro řezání materiálu vodním paprskem, plazmou nebo laserem.
Všechny tyto technologie mají společné rysy. Jde o volné kreslení kontury s udržováním přesné vzdálenosti nad povrchem. První šikovnou funkcí, kterou má 840D v základním vybavení, je funkce Look Ahead. Pokud programujeme komplexní kontury, nevyhneme se tomu, že jsou poskládány z řady krátkých elementů s ostrými změnami směru. Jestliže taková kontura je obráběna pevně programovanou dráhovou rychlostí, tak s největší pravděpodobností nedosáhneme dobrého výsledku. Pohon nebude moci dosáhnout naprogramované rychlosti na krátkých dráhových úsecích s tangenciálními přechody, kontura bude mít zaoblené rohy. Funkce Look Ahead řeší tento problém tak, že načítá dopředu z programu specifikovaný počet bloků (parametrizovatelný ve strojních datech systému) a vypočítává optimální obráběcí rychlost. Osa se akceleruje a brzdí přes hranice bloku. Nedochází k žádným výkyvům rychlosti. Zaoblování kontury na ostrých změnách směru je redukováno na předem programovanou hodnotu.
Další užitečné funkce
Při řezání je nutné mezi tryskou a řezaným materiálem udržovat optimální vzdálenost. Sinumerik má zabudovanou funkci Clearance control, a to ve dvou variantách. První pomalejší (1D in the IPO cycle) je součástí základního vybavení systému. Umožňuje v interpolačním cyklu (typicky 6 až 8 ms) udržovat dynamicky konstantní vzdálenost jedné osy nad nerovným povrchem. Funguje to tak, že se analogový signál (nejčastěji napětí) z čidla řezací hlavy přivede na rychlý analogový vstup řídicího systému. Tento signál se potom pomocí synchronní akce v interpolačním taktu sleduje a z něj se vypočítává poziční offset pro řízenou osu. Pokud si připlatíme za softwarové rozšíření (option Clearance control 1D/3D in position cycle), získáme dokonalejší způsob řízení optimální vzdálenosti. A to v tom, že řídicí smyčka je až čtyřikrát rychlejší (poziční takt) a navíc jsou řízeny všechny tři geometrické osy. Pro vysokorychlostní laserové obrábění je důležité, aby spínání a vypínání laserového paprsku probíhalo automaticky a s velmi vysokou polohovou přesností vzhledem k programované dráze. Tuto funkci zajišťuje softwarové rozšíření Laser switching signal. Myšlenka je taková: předpokládá se, že všechny dráhy, kdy má být laser vypnut, se provádí rychloposuvem. Je tedy možné spínací signál pro laser propojit s nástupnou a sestupnou hranou funkce G0. Nadto, pokud je požadováno, lze spínací signál laseru propojit i s prahovou hodnotou rychlosti při G1. Aby se dosáhlo co největší spínací/vypínací rychlosti digitálního laserového signálu, je tento řízen v pozičním cyklu v závislosti na poloze osy. Aby celý mechanismus začal pracovat, je potřeba na začátku programu uvést příkaz CC_FASTON. Jinak není potřeba v programu spínání laseru obsluhovat. Příkaz CC_FASTON(DIFF1,DIFF2) může mít dva offsetové parametry, DIFF1 je pro zapnutí a DIFF2 pro vypnutí laseru. Tyto parametry svou kladnou nebo zápornou hodnotou mohou posunout zapnutí nebo vypnutí laseru o specifický dráhový rozdíl ve vztahu k polohovému setpointu.
Přerušení programu
Pro významné zvýšení komfortu obsluhy stroje je možné dokoupit další softwarové rozšíření o funkci Retrace Support – tedy návrat na konturu. Jak již bylo řečeno, řezání materiálu vodním paprskem, plazmou nebo laserem představuje programování volné kontury poskládané z řady krátkých dráhových elementů. Takový program je obvykle vytvořen v CAD/CAM systému a podle složitosti kontury může mít řádově i tisíce řádků. Obrábění pak může trvat i několik hodin. Pokud dojde v průběhu obrábění k nějaké poruše, např. řezacího paprsku, výpadku sítě apod., pokračovat v obrábění od bodu přerušení je velmi obtížné. Jsou v podstatě dvě možnosti: 1. Spustit program od začátku, což představuje nezanedbatelnou časovou ztrátu, 2. Složitě určit řádek v programu, od kterého se bude pokračovat, což vyžaduje od obsluhy dokonalou znalost programu, dále co nejpřesněji ručně najet na souřadnice přerušení a spustit od toho bodu program. Právě tuto možnost, pokračovat od bodu přerušení programu, řeší na místo obsluhy funkce Retrace Support. Zapnutí funkce je provedeno v programu příkazem CC_PREPRE(1) a vypnutí příkazem CC_PREPRE(0). V úseku mezi těmito příkazy jsou všechny řádky programu v průběhu obrábění systémem protokolovány – tzn. systém si průběh obrábění ukládá. V případě výskytu poruchové události, při které dojde k přerušení programu (tyto události konfiguruje výrobce stroje) si systém zaznamená řádek programu a polohu souřadnic. Po odstranění poruchy použije obsluha standardní funkci „Vyhledání bloku s výpočtem“, systém sám provede v programu vyhledání na zaznamenaný řádek a na základě zaznamenaných souřadnic vygeneruje pomocný program, podle kterého najedou souřadnice stroje do požadovaného bodu – tedy bodu přerušení. Obsluha následně spustí pokračování původního programu. Jak je zřejmé, řídicí systémy Sinumerik disponují celou řadou funkcí podporujících i jiné technologie než jsou standardní frézování nebo soustružení. Na některé z nich, např. pro technologie broušení, výrobu ozubených kol, zpracování kompositních materiálů pro leteckou výrobu nebo využití v oblasti robotizace a manipulace, se podíváme v některém z příštích vydání.
Jiří Dočekal Karel Kozumplík, www.siemens.cz