Obrabiarki Anno Domini 2008 – oferta na dziś, inwestycja na przyszłość

Raport: Obrabiarki   

Obrabiarki sterowane numerycznie są dzisiaj podstawą nowoczesnych procesów technologicznych, gdzie ważna jest zarówno wysoka jakość wytwarzanych wyrobów, jak i szybkość dostosowywania produkcji do zmieniającej się sytuacji na rynku. Są one coraz powszechniej stosowane. Systematycznie rośnie zapotrzebowanie na odpowiednio wykwalifikowanych operatorów i programistów tego typu maszyn.

W ofercie handlowej pojawiają się różne typy obrabiarek, od prostych tokarek i frezarek po maszyny wielofunkcyjne, w tym również wielowrzecionowe. Klient zatem ma do wyboru konkretne firmy, oferujące obrabiarki o różnej wielkości przestrzeni roboczej, różnorodnych konstrukcji związanych ze sterowaniem ruchów w poszczególnych osiach. Dodatkowo oferowane jest wyposażenie opcjonalne, takie jak: magazyny narzędzi, stoły obrotowe, sondy narzędziowe i przedmiotowe. Inne opcjonalne wyposażenie stanowić mogą systemy doprowadzenia cieczy chłodząco-smarującej lub systemy odprowadzenia wiórów ze strefy skrawania. Do każdej obrabiarki można wybrać jeden spośród kilku dostępnych układów sterowania. Dodatkowo oferowane są obrabiarki do pracy z dużymi parametrami skrawania, przeznaczone głównie do obróbki zgrubnej głowicami frezarskimi. W ofercie znaleźć można także obrabiarki przeznaczone zasadniczo do obróbki półwykańczającej i wykańczającej. Można też zamówić obrabiarkę z systemem wymiany palet.

Dynamicznie rozwijający się rynek obrabiarek sterowanych numerycznie w Polsce powoduje urozmaicenie oferty handlowej, związanej zwykle z określonym profilem produkcji. Coraz więcej przedsiębiorców decyduje się na zakup obrabiarek, realizujących tzw. obróbkę szybkościową lub wysoko wydajną. Budowa dzisiejszych obrabiarek CNC ma strukturę modułową, upraszczającą znacznie proces projektowania i dostosowanie do potrzeb potencjalnego klienta.

Widoczne różnice występują natomiast w układach sterowania. Co zatem oferują producenci sterowań? Ogólnie widoczny trend to prace nad zwiększeniem wydajności. Zgodnie z opinią firmy Siemens chodzi tu o współpracę wysoce elastycznego sterowania ruchami w CNC i niezwykle wydajnych łączy z nowoczesnymi koncepcjami napędów, jak: wrzeciona szybkoobrotowe, silniki liniowe i obrotowe. Stąd też Siemens koncentruje się na wydajności całego systemu: maszyna – sterowanie, które przy obecnym stopniu integracji budowy maszyn i wyposażenia elektronicznego istotnie zależy od kompetencji producenta CNC. Zaobserwować również można u Siemensa coraz większą otwartość nie tylko w obsłudze, ale także w obszarach czasu rzeczywistego CNC, co pozwala na osiągnięcie optymalnego systemu: CNC / napędy / maszyna. Również w obszarach bezpieczeństwa pracy Siemens definiuje nowy trend, który przez pewien jeszcze czas będzie wpływał na techniki CNC oraz napędów. Wygoda użytkownika i ulepszone narzędzia do diagnozowania i konserwacji służyć mają według Siemensa w jednakowym stopniu budowniczym maszyn, jak i ich użytkownikom.

Największy natomiast na świecie oferent CNC, Fanuc – szczególnie duży nacisk kładzie na software. Prezentowany ostatnio nowy interfejs programowania Manual Guide oferuje wiele elementów, które użytkownikowi końcowemu niezmiernie ułatwiają komunikację z maszyną. Tak więc operator maszyny lub programista może część maszynową, przeznaczoną do obróbki, interakcyjnie skonstruować graficznie na ekranie oraz przeprowadzić symulację na modelu przestrzennym. Symulator pozwala również na modyfikację programów sterujących tak jak tekstu w edytorze. Można dowolnie wycinać bądź kopiować części programu. Ponadto po zaznaczeniu kursorem funkcji przygotowawczych lub pomocniczych w dolnej części ekranu zostaną wyświetlone pomocne komentarze. To oszczędza czas przygotowania maszyny do nowego profilu produkcji i podwyższa wydajność. Nowy wariant sterowania doskonale nadaje się do frezowania i toczenia na maszynach wielofunkcyjnych. Umożliwia on tworzenie cyklicznych menu dla obróbki mieszanej, zawiera symulację obróbki 3D dla frezowania i toczenia, w tym również powierzchni krzywoliniowej. Dodatkowo prowadzi operatora maszyny za pomocą najróżniejszych pomiarów korygujących przez cały proces ustawiania narzędzia i części obrabianej.

Również u innych producentów układów sterowania widać dbałość o intuicyjność obsługi ich produktów. Firma Heidenhain, prezentując swój najnowszy iTNC, wprowadziła trójwymiarowe obrazy pomocnicze wspomagające programowanie cykli. Każdy wprowadzany parametr jest przedstawiany jako symbol oraz ewentualnie uzupełniony tekstem komentarza, który ukazuje się w aktywnych oknach dialogowych. Dla polepszenia przejrzystości TNC zawsze pokazuje na ekranie pomocniczym tylko te parametry, które są aktualnie wprowadzane. Ponadto wyświetlana jest pozycja narzędzia, która odpowiada znaczeniu definiowanego parametru. Heidenhain wprowadza również pracę z tabelami obróbki, tabelami materiałów obrabianych i narzędziowych. Poprawne skonfigurowanie takich tabel pozwala programiście skorzystać z opcji automatycznego obliczania prędkości obrotowej wrzeciona i posuwu.

Firma Heidenhain zaproponowała w układach sterowania obrabiarek dodatkowy system operacyjny Windows. I nie jest w tej idei odosobniona. Także inni producenci dostrzegają związane z tym korzyści i planują wprowadzenie podobnych rozwiązań. Dużą zaletą takiego systemu jest możliwość połączenia obrabiarki z siecią internetową zakładu. Współczesne układy CNC mają już najczęściej odpowiedni interfejs, a więc nie potrzeba dodatkowych kart. Nie ma łatwiejszej drogi do przesyłania programów na maszynę, zwłaszcza tych wygenerowanych za pomocą komputerowych systemów wspomagania wytwarzania (CAM). Operator maszyny ma do dyspozycji na miejscu wiele nowych możliwości. Poprzez połączenie sieciowe uaktywnia się dostęp do istotnych dla niego informacji, takich jak: rysunki CAD, dokumentacja sposobu mocowania lub lista dostępnych narzędzi. Możliwy jest również dostęp do narzędziowej bazy danych – aplikacji pracującej pod Windows, gdzie operator może niezwykle szybko znaleźć istotne dla obrabiarki dane o prędkościach skrawania czy dozwolonych kątach zagłębiania. Nie są już zatem niezbędne wydruki oraz przeglądanie rysunków dokumentacji konstrukcyjnej. Szybka wymiana informacji poprzez łącze internetowe pomiędzy konstruktorem, technologiem lub narzędziownią a operatorem maszyny pozwala na znaczną oszczędność czasu. Użytkownik może też poprzez aplikacje oferowane dla systemu Windows docierać do danych maszynowych czy zakładowych baz danych i doskonale kontrolować wydajność. Pozostaje tylko pytanie, czy ze wszystkich tych dobrodziejstw operator obrabiarki jest w stanie skorzystać? Niektóre wydają się celowe i wskazują na właściwy kierunek projektowania układów sterowania obrabiarek. Niektóre opcje są dostępne tylko dla określonych typów maszyn, co oczywiście redukuje cenę zakupu w przypadku prostej obrabiarki.

Przyglądając się uważnie stanowisku wiodących firm z branży CNC, można dojść do wniosku, że całościowy pakiet obejmujący sterowanie, napędy i przetworniki pomiarowe, oferowany tylko od jednego producenta, może mieć znaczący wpływ na osiągnięcie żądanej wydajności i niezawodności.

Producenci sterowania stawiają też na jak najłatwiejszą jego obsługę. Współczesne układy sterowania mają najczęściej opcję autodiagnostyki i podpowiadają, w jaki sposób usunąć zaistniałą usterkę.

Obok widocznej tendencji do opracowań bardziej kompleksowych, których wymagają sterowania, zauważamy także dążenie do sterowań prostych i tanich, wspierających prace na zwykłych tokarkach i frezarkach.

Dodatkowo warto nadmienić, że prowadzone są prace, które mają na celu standaryzację interfejsu użytkownika dla poszczególnych maszyn CNC. Wyniki tych prac spowodować mogą w przyszłości inne spojrzenie na obsługę i programowanie obrabiarek CNC, gdyż dane o ruchach narzędzi będą „niezależne od maszyny” i mogą być wykorzystywane bez dedykowanych do danej maszyny postprocesorów.

Istnieje również pogląd, że wkrótce systemy sterowania będą pozwalały na wymianę informacji o: geometrii trójwymiarowej obiektów, właściwościach przestrzennych, tolerancjach w przestrzeni czy informacjach na temat obróbki w trzech wymiarach, – czyli z poziomu maszyny mogą być dostępne te funkcje, za które dzisiaj odpowiadają systemy CAD/CAM.

Poniżej znajdziecie Państwo przykładową ofertę obrabiarek CNC pochodzącą od oferentów, którzy odpowiedzieli na rozesłane ankiety.

Jak zaznaczono we wstępie, oferta obrabiarek ze sterowaniem CNC jest znacznie bardziej zróżnicowana, a oferenci obrabiarek służą pomocą w wyborze odpowiedniej konfiguracji. 

Dr inż. Grzegorz Skorulski

i Technologii Maszyn.

Autor: Tekst: Grzegorz Skorulski