Obráběcí stroje jsou pro zvýšení technologické funkčnosti většinou vybavovány technologickým příslušenstvím. Základní obráběcí možnosti stroje se tím rozšiřují dle zákazníkem požadované technologie. Dovybavení je těsně spojeno s požadavky výroby, pro kterou konečný uživatel stroj kupuje. Výsledkem je buď změna orientace nástroje do technologií požadovaného směru (modifikovatelná natočením jedné i více os technologického příslušenství), nebo provádění speciálních technologických operací (např. vyvrtávací technologická příslušenství). Ve většině případů je dovybavení spojeno s dodatečnými požadavky na vybavení řídicího systému stroje. V tomto směru společnost Siemens neustále doplňuje a vylepšuje vlastnosti řídicích systémů. Specifické požadavky jsou obvykle tyto: A/ Statická kompenzace rozměrů technologického příslušenství dle natočení os včetně rotace geometrického prostoru. B/ Dynamická kompenzace rozměrů technologického příslušenství s programovatelně proměnnou orientací nástroje. C/ Možnost odměřování vřetena technologického příslušenství s připojením přímo na něm. Jaké možnost i nabízí moderní řídicí systé my společnost i Siemens? Statické kompenzace rozměrů technologického příslušenství a programově zadatelná rotace geometrického prostoru jsou základním požadavkem na vlastnosti řídicího systému. Jsou nezbytné i pro jednoduchá ručně polohovatelná příslušenství. Siemens již dlouhodobě nabízí řídicí systémy standardně vybavené cyklem pro naklápění CYCLE800. Při uvádění stroje do provozu výrobcem jsou pomocí grafické podpory pro jednotlivá technologická příslušenství zadány kinematické vlastnosti použitých technologických příslušenství do strojních dat. CYCLE800 je programovací prostředek nabízející rozměrové kompenzace a natočení prostoru pro kinematiky technologických příslušenství, otočných a naklápěcích stolů a kombinaci těchto kinematik. Programováním, nebo aktivací cyklu CYCLE800 v ručním režimu stroje, jsou příslušné kompenzace a rotace aktivovány na stroji, kde je nasazené technologické příslušenství. CYCLE800 je statická transformace roviny, se kterou lze pomocí stroje s 5 osami (v případě tříosého stroje s nasazeným jedno, nebo dvouosým technologickým příslušenstvím) definovat šikmou rovinu v prostoru. Na této rovině je možné naprogramovat 2D nebo 3D obrábění. Mluvíme zde také o polohování ve 3 + 2 osách. Jinými slovy, rotační osy podílející se na transformaci slouží k nastavení polohy, zatímco lineární osy se při obrábění pohybují. Prostřednictvím tohoto cyklu jsou pomocí volání odpovídajících funkcí NC systému přepočítávány aktivní počátky souřadné soustavy obrobku (např. G54) a korekce nástroje na šikmou pracovní plochu, přičemž je zohledňována kinematika stroje a probíhá nastavování poloh fyzických rotačních os (volitelné). Současně mohou být programovány naklápěcí osy stroje (A, B, C) nebo může být zadáno otočení okolo geometrických os (X, Y, Z) aktivního souřadného systému obrobku. Otáčení souřadného systému a úhel naklopení v programu jsou při opracovávání obrobku pak automaticky přepočítávány na otočení příslušných naklápěcích os (reálné rotační osy technologického příslušenství) stroje. Dříve definovaný počátek souřadného systému se automaticky přepočítává na novou rovinu obrábění. Následující naprogramované pracovní pohyby lineárních os jsou poté vztaženy na rovinu obrábění. Rotační osy se vždy otáčejí tak, aby rovina obrábění byla kolmá k ose nástroje. Během opracovávání je obráběcí rovina poté pevně nastavena. Přesto, že cyklus CYCLE800 již používá převážná většina výrobců a uživatelů strojů s novými řídicími systémy Siemens, definování, a tím i následné vlastnosti se liší. Existují dva způsoby definování kinematiky technologického příslušenství – uzavřená a otevřená kinematika. Uzavřená kinematika Pokud zadáváme parametry pro cyklus CYCLE800 dle návodů společnosti Siemens, vždy definujeme uzavřenou kinematiku. Uzavřená kinematika je vysvětlena na zadávacích maskách, které definují vidlicovou hlavu (viz obr.). Definování probíhá pomocí dvou zadávacích masek. První maska definuje především rozměrové vlastnosti technologického příslušenství, včetně orientace vektorů rotačních os. V kinematice najdeme: » Název – v uvedeném případě „HEAD_2 AXES“ » Typ – pro znázorněný příklad technologického příslušenství „naklápěcí hlava“ » Možnost volby odjetí při natáčení » Rozměrové a vektorové definování kinematiky technologického příslušenství » Definování programovacích vlastností Druhá maska definuje jména a úhlové rozsahy os, včetně jejich mechanických vlastností (automatická osa, osa s Hirthovým ozubením, ruční osa). Základní vlastností uzavřené kinematiky je, že vektorový řetězec pro definování rozměrů technologického příslušenství musí být uzavřen. Vektory I1, I2 a I3 tak tvoří uzavřený trojúhelník. Význam jednotlivých vektorů je následující: I3: Vzdálenost mezi unášečem nástroje a bodem otáčení/průsečíkem (středem rotace) druhé kruhové osy. I2: Vzdálenost mezi bodem otáčení/ průsečíkem druhé kruhové osy a bodem otáčení/průsečíkem první kruhové osy. I1: Uzavření vektorového řetězce I1 = (I2 + I3). Jak se chová uzavřená kinematika? Po nasazení technologického příslušenství a aktivaci kompenzace pomocí cyklu CYCLE800 na stroj se polohy geometrických os nemění. Pokud např. nasadíme na stroj vidlicovou hlavu a upneme do ní nástroj dříve upnutý ve vřetenu stroje, špička nástroje bude při shodných souřadnicích v prostoru posunuta o rozměr technologického příslušenství. Kompenzace rozměrů technologického příslušenství funguje vzhledem k základní poloze technologického příslušenství. Pokud na stroji používáme více druhů technologického příslušenství, po nasazení na stroj a aktivaci kompenzace cyklem CYCLE800 rozdílných technologických příslušenství je při shodných geometrických souřadnicích poloha nástroje obecně rozdílná. Kompenzace geometrických rozměrů technologických příslušenství je vždy pro konkrétní příslušenství. Pro některé výrobce a uživatele strojů je to nevyhovující – požadují kompenzaci vzhledem k základnímu vřetenu stroje. V případě uvedeného požadavku je nutno použít definování pomocí otevřené kinematiky. Ot evřená kinematika Otevřená kinematika používá pro definování příslušenství shodné zadávací masky. Zadání ve druhé masce je shodné. Rozdíl zadání je v první masce, kde vektory I1, I2 a I3 mají následující význam: I3: Vzdálenost mezi unášečem nástroje a bodem otáčení/průsečíkem (středem rotace) druhé kruhové osy. I2: Vzdálenost mezi bodem otáčení/ /průsečíkem druhé kruhové osy a bodem otáčení/průsečíkem první kruhové osy. I1: Vzdálenost mezi bodem otáčení/ /průsečíkem první kruhové osy a vztažným bodem stroje = běžně unášečem nástroje vřetena stroje nebo pro stroje, které pracují vždy s některým nasazeným technologickým příslušenstvím – libovolným pevným bodem na stroji. Jak se chová otevřená kinematika? Po nasazení technologického příslušenství na stroj a aktivaci kompenzace pomocí cyklu CYCLE800 se polohy geometrických os mění, a to o rozměr technologického příslušenství proti vztažnému bodu stroje. Pokud nasadíme na stroj vidlicovou hlavu a upneme do ní nástroj dříve upnutý ve vřetenu stroje, špička nástroje bude při shodných souřadnicích v prostoru ve stejném místě, jako při upnutí nástroje do vřetena stroje. Kompenzace rozměrů technologického příslušenství funguje vzhledem k základnímu vřetenu stroje. Jestliže na stroji používáme více druhů technologického příslušenství, po nasazení rozdílných technologických příslušenství na stroj a aktivaci kompenzace pomocí CYCLE800, poloha nástroje je vždy při shodných geometrických souřadnicích stejná. Dy namická kompenzace rozměrů technologického přísluš enst ví s programovatelně proměnnou orientací nást roje Dynamická kompenzace rozměrů technologického příslušenství s programovatelně proměnnou orientací nástroje je nutná k obrábění složitých zakřivených tvarů (např. lopatek turbín, lodních šroubů apod.). V systémech společnosti Siemens je založena na funkci TRAORI. Není však v základním vybavení NC řídicího systému. Je potřeba ji specifikovat jako opci „paket pro 5osé obrábění“. V případě 5osé transformace s funkcí TRAORI se jedná o dynamickou transformaci, při které se může pohybovat až 6 os současně. Úkolem 5osé transformace je prostřednictvím odpovídajících vyrovnávacích pohybů geometrických os provádět kompenzaci pohybů špičky nástroje, které vyplývají ze změn orientace v průběhu obrábění. Orientační pohyb je proto nezávislý na pohybu po kontuře obrobku. Tímto způsobem může být rotačně symetrický nástroj (např. fréza) nastaven v každém bodě pracovního prostoru do libovolné orientace vůči obrobku. Nutným předpokladem je, aby obráběcí stroj byl kromě lineárních os X, Y a Z vybaven dvěma doplňkovými kruhovými osami (otáčení okolo lineárních os – v našem případě rotační osy vidlicové hlavy), které lze ovládat simultánně. Kruhové osy, které se na pohybech podílejí, nabízejí různá kinematická řešení a jsou součástí kinematického řetězce. Kinematická transformace proto potřebuje informace o konstrukci stroje (kinematice stroje). Jsou uloženy v transformačním datovém bloku stroje. Ke správné funkčnosti dynamické kompenzace TRAORI je do dat stroje nutné zadat potřebné informace o kinematice nasazeného technologického příslušenství. Z předchozího víme, že tyto informace jsme již museli zadávat pro statickou transformaci pomocí cyklu CYCLE800. Aby zadávání bylo jednodušší a prováděné jen na jednom místě, je možné definovat typ transformace „72“. Funkce TRAORI pak provádí kompenzace na základě dat definice cyklu CYCLE800. Možnost odměřování vřetena technologického přísluš enst ví Významným přínosem nové verze NC softwaru 4.7, která se v současnosti uvádí na trh, je možnost separátního parkování odměřování. Proč je tato funkce pro technologická příslušenství tak důležitá? Poloha natočení vřetena stroje je již dlouhou dobu odměřována standardně inkrementálním nebo absolutním snímačem umístěným na stroji. Převod mezi otáčením vřetena a otáčením snímače je přitom 1 : 1. Převod mezi otáčkami vřetena stroje a vřetena technologického příslušenství není a nemusí být z technologických důvodů 1 : 1. Pokud projektant stroje potřebuje zajistit správné polohování, případně možnost závitování vřetena technologického příslušenství, pak potřebuje druhý snímač př ímo na technologickém příslušenství. To bylo dosud velmi obtížné. Nová funkce odděleného parkování snímačů umožní např. prvnímu odměřování hlavního pohonu stroje přiřadit snímač vřetena stroje a druhému snímač vřetena technologického příslušenství. Před odložením technologického příslušenství je pak možné druhé odměřování vřetena zaparkovat a následně s odkládáním příslušenství i hardwarově odpojit. Závěr Požadavky na rozšíření funkcí NC řídicích systémů se dle nových technologických požadavků koncových zákazníků navyšují. Společnost Siemens neustále přichází s novými inovacemi, které umožňují výrobcům nabízet stále dokonalejší obráběcí stroje. Tomáš Kopeček www.siemens.cz
