Proč měřit na CNC obráběcím stroji? „Kupuji si CNC obráběcí stroj proto, abych na něm obráběl. Kdybych chtěl něco měřit, koupím si stroj měřicí.“ „Měřením ztrácím drahocenný strojní čas a kromě toho, měřit se má mimo stroj.“ „Měřicí sondy jsou jen takový módní přívěšek.“
Taková tvrzení lze občas zaslechnout ve výrobních provozech. Tak proč vlastně měřit na CNC obráběcím stroji?
Ustavení obrobku za 20 sekund
Znáte to sami. Ve výrobním provozu stojí nový CNC obráběcí stroj, technolog právě v CAM systému dokončil NC program, nahrál jej do paměti řídicího systému a operátor, seřizovač upíná první obrobek ze série nebo ustavuje upínací přípravek. Na scéně se objevují „hodinky“ nebo jinak řečeno číselníkový úchylkoměr. Začíná sekvence přejezdů, doklepávání, dotahování a natáčení, která je po kratší či delší době korunována úspěchem. Všechno „je ve stovce“. Samozřejmě, praxe dělá z operátora, seřizovače stroje umělce, který dokáže zázraky na počkání. Zkuste ale požadovat stejně přesné a stejně rychlé ustavení obrobku od nového operátora, seřizovače, který žádnou praxi nemá!
Toto je okamžik, kdy měřicí sondy ukazují svoje nejsilnější stránky. Počítejte se mnou při popisu najetí práce s využitím měřicí obrobkové sondy: 1 s vložení měřicí obrobkové sondy ze zásobníku nástrojů do vřetene, 10 s najetí ručním kolečkem k obrobku, 3 s sejmutí bodu, 3 s přejetí k dalšímu bodu a 3 s sejmutí druhého bodu, zlomek sekundy automatické zapsání posunutí nulového bodu, v případě potřeby i natočení souřadného systému stroje. Každý den stejně a pořád stejně přesně. Bez ohledu na to, jak dlouhou praxi má operátor, seřizovač stroje.
Seřízení nástrojů
Obrobek je pevně upnutý a nulový bod najetý, zbývá připravit nástroje. Zkušený CNC frézař si „škrtne“ nebo „najede na papírek“, popřípadě odměří délku nástroje na „Johansonku“. Ale jak toto napsat ručně do NC programu nebo naprogramovat v CAM systému? Možné je i takovéto řešení: všechny nástroje vložím do zásobníku nástrojů, do tabulky nástrojů v řídicím systému CNC obráběcího stroje zapíši přibližné údaje o délce a průměru nástroje v milimetrech a spustím část NC programu, cyklus měření nástrojů. Měření jednoho nástroje je otázkou 10–15 sekund. Seřízení všech nástrojů v zásobníku o 24 místech tedy trvá 360 sekund, to je 6 minut včetně automatického přepsání hodnot v tabulce nástrojových korekcí v řídicím systému CNC obráběcího stroje. Opět bez ohledu na to, jak zkušený je operátor, seřizovač stroje.
Ustavení obrobku, seřízení nástrojů, proměření polotovaru, mezioperační kontrola, opotřebení nástroje a jeho korekce jsou nejčastějšími způsoby využití měřicích sond na CNC obráběcích strojích. Efektivně lze měřit i na CNC soustružnicko- -frézovacím centru
Obrábění odlitku
Obrábění z odlitku ze šedé litiny je velmi častá úloha. Velikost přídavku na obrábění se může pohybovat v rozmezí 3–5mm. Rozdíl ve velikosti přídavku může činit i jednu hrubovací třísku. Proč by měl nástroj jezdit neproduktivně ve vzduchu nad/vedle odlitku? Změřme skutečnou velikost přídavku před vlastním obráběním. Pokud je zjištěný přídavek malý, program může automaticky začít obrábět až druhou třískou. Vždyť řídicí systém CNC obráběcího stroje je počítač, tak proč ho nevyužít!
Kontrola dokončení předchozí operace
Typickým příkladem jsou malé závitové otvory. Představme si obrobek se šesti závitovými otvory M4. Zalomení vrtáku v některém z vrtaných otvorů způsobí následně zničení závitníku, možné je i poškození závitovacího pouzdra nebo obrobku. Změřením délky nástroje po vyvrtání posledního z otvorů pomocí nástrojové sondy nebo změřením hloubky posledního z otvorů pomocí obrobkové sondy lze zjistit, zda během vrtání nedošlo k poškození nástroje.
Kontrola opotřebení nástroje
Zařazením měřicího cyklu nástrojové sondy mezi operace obrábění lze snadno zjistit velikost opotřebení nástroje. Ale nejen to, opotřebení nástroje lze korigovat! Naměřená hodnota se automaticky zapíše do tabulky nástrojových korekcí v řídicím systému CNC obráběcího stroje a výsledné obrobky jsou shodné. Pokud velikost opotřebení překročí dopředu stanovenou mez opotřebení nástroje, řídicí systém CNC obráběcího stroje vyvolá sesterský nástroj nebo zastaví CNC obráběcí stroj a signalizuje operátorovi, seřizovači poruchu. Opotřebení nástroje lze zjistit i nepřímo ručním měřením obrobku. Ale opět záleží jen na schopnostech a pečlivosti operátora, seřizovače stroje. Proměření hotového obrobku Výše uvedené příklady jsou nejčastějšími způsoby využití měřicích sond na CNC obráběcích strojích. Přesto i vlastní měření obrobku přímo na CNC obráběcím stroji je v praxi využíváno. Pokud odepnete obrobek ze stroje, převezete jej do měrového střediska a zjistíte, že něco není v pořádku, nikdy už jej neupnete stejným způsobem. Měření na CNC obráběcím stroji podstatně zvyšuje pravděpodobnost, že výsledek z měrového střediska bude v pořádku. Některé obrobky jsou navíc tak rozměrné, že neexistuje zařízení, kde je lze přeměřit. V těchto případech je měření na CNC obráběcím stroji jedinou možností.
Tak proč měřit?
Měřicí sondy představují při pořízení CNC obráběcího stroje investici v řádu jednotek procent ceny stroje. Tato investice se však vrací typicky již do 10 měsíců od pořízení (využito materiálu z portálu www.renishaw.cz)! Do měřicích sond vložené prostředky se vracejí zejména díky vyššímu využití CNC obráběcího stroje. Prostoje vznikající při seřizování se snižují až o 30 %. Seřízení je přesnější, opakovatelné a nezávislé na lidském faktoru. Využití měřicích sond pro kontrolu průběhu procesu obrábění napomáhá zavedení vícestrojové obsluhy. Navíc též snižuje závislost výrobní firmy na klíčových a nezastupitelných jedincích.
Tento seriál si neklade za cíl poučovat, ale otevírat oči. Jedná se o subjektivní vyjádření autora, aktivně působícího v oboru CNC obráběcích strojů od roku 1997, v oblastech CAD/CAM software, obsluhy CNC řídicích systémů, NC programování a seřízení výroby. Vaše otázky, připomínky i nápady lze průběžně konzultovat na http://www.technickytydenik.cz/diskuzni-forum/. Na tomto fóru je i téma týkající se zdrojů informací a odkazů na zajímavé příspěvky k seriálu na internetu.
Vlastimil Staněk