Řízení a pohony pro broušení nástrojů

Inovace až do posledního detailu

Schneeberger zajišťuje vyšší hustotu výkonu při broušení nástrojů

S devíti stroji, mezi něž patří i kompaktní NGC, dosahuje firma J. Schneeberger Maschinen AG vysoké účinnosti při broušení nástrojů. Přispívají k tomu i součástky jako proprietární snadno zabudovatelná 3D sonda, již lze implementovat do všech strojů Schneeberger. Firma FANUC jako důvěryhodný partner mnoho let podporuje technology firmy Schneeberger v oblasti řízení a pohonů.

Řezací nástroje pro obrábění dřeva a kovů jsou mimořádně rozmanité: od malých vyměnitelných břitových destiček až po rozměrné protahovací trny a odvalovací frézy. Různé geometrie a samozřejmě i materiály obrobků a brusných kotoučů kladou na nástrojové brusky používané při jejich výrobě a ostření vysoké nároky. Tradiční výrobce strojů J. Schneeberger Maschinen AG se sídlem ve švýcarském městě Roggwil to ale považuje za výzvu, na kterou průběžně odpovídá dalšími inovacemi.

Každý rok přichází s nějakou novinkou. Před dvěma lety na veletrhu EMO firma Schneeberger představila model NGM tap, vhodný pro výrobu závitových nožů na jedno upnutí. Disponuje celkem šesti osami, z nichž pět je přímo poháněných. Jednou ze specifických vlastností stroje NGM tap je možnost vysokofrekvenční oscilace obrobku. Vedoucí oddělení softwaru a elektroniky Dr. Hartmut Rühl vysvětluje: „Lineární pohony jsou pro oscilaci ideální. Zvládají tyto malé, ale velmi dynamické pohyby, a přitom nedochází k jejich opotřebení.“ Technologie přímých pohonů pro rychlou oscilaci se již osvědčila u brusky Gemini GHP představené před deseti lety. V tomto stroji osciluje brusný kotouč, který zde však při broušení odvalovacích fréz představuje menší hmotu. Naopak u závitníků mívá brusný kotouč průměr až 300 mm a bývá těžký. Proto se firma Schneeberger rozhodla pro oscilaci obrobku.

Vývoj strojů s přímým pohonem podpořila společnost FANUC jako dlouholetý dodavatel řízení a pohonů pro firmu Schneeberger.

Ideální pro obrábění s oscilací

Když jde o oscilační pohyby, neuznává firma Schneeberger žádnou alternativu k lineárním motorům. Hartmut Rühl to popisuje podrobněji: „Výkyvů o amplitudě 5 mm a frekvenci 15 Hz lze dosáhnout pouze s přímým pohonem. Tyto pohyby přitom neprogramujeme v jazyce G-Code, ale raději pomocí datové tabulky. Tu pak převádí na strojové příkazy speciální software FANUC HCC.“

Pomocí funkce HCC (High-speed Cycle Cutting), kterou společnost FANUC dodává ve špičkových systémech CNC řad 30i a 31i, lze dosáhnout precizních a konzistentních obráběcích postupů nedosažitelných žádným jiným způsobem. Základní princip je jednoduchý: Pro každou pohyblivou osu se vytvoří tabulka, ve které jsou naprogramovány relativní pohyby dané osy v definovaném časovém intervalu (např. 1 milisekunda).

Malá montážní plocha, velký pracovní prostor

Firma Schneeberger loni uvedla NGC, superkompaktní novou generaci univerzálních brusek. Najde uplatnění při výrobě standardních nástrojů, jako jsou čelní, zaoblovací a tvarové frézy, výkonné vrtáky, výstružníky, tvarové soustružnické nože z HSS, karbidů nebo cermetů. K dispozici jsou však i brusné postupy, upínací systémy a specializovaný software pro ostření odvalovacích fréz, obrážecích nožů, nožů pro obrábění dřeva nebo pro výrobu kuželových ozubených kol. Schopnosti zahrnují i produkční broušení nožů pro papírenský, potravinářský a plastikářský průmysl a také obrábění kotoučových obrobků se speciálním upínáním a automatickým zakládáním.

„Na trhu je poptávka po strojích, které zabírají co nejmenší plochu, ale současně nabízejí srovnatelně dlouhé dráhy pojezdu,“ vysvětluje Hartmut Rühl. „S modelem NGC se nám podařilo tyto požadavky vybalancovat.“ Kompaktní pětiosý stroj umožňuje kompletní obrábění nástrojů (obvodové i čelní) až do řezné délky 300 mm. Obrobek může mít průměr až 300 mm a jeho délka může dosáhnout až 500 mm. Ačkoli NGC i NGM tap jsou řazeny mezi relativně malé stroje, firma Schneeberger k nim nabízí měniče brusných kotoučů a sedm různých sad kotoučů.

Přechod na novou generaci řízení

U všech modelů vyšší třídy, kam patří i stroje NGM tap a NGC, využívá Schneeberger CNC řídicí jednotky FANUC řady 31i-B5, které jsou pro pětiosé obrábění ideální – konkrétně v provedení s integrovaným průmyslovým počítačem Panel i. Propojení se systémem CNC realizuje vysokorychlostní sběrnice HSSB. Odborný brusič tak může uplatnit své zkušenosti ve specializovaném softwaru Quinto s upraveným rozhraním.

Přechod na novou generaci řídicích jednotek FANUC Model B absolvovaly také všechny ostatní stroje značky Schneeberger. U aplikací elementárnějších z pohledu programování došlo k náhradě staršího CNC Power Mate za řadu FANUC 35i-B bez podpory PC. Hartmut Rühl poukazuje na to, že pojem „elementárnější“ se nevztahuje k přesnosti, ale k požadavkům na programování: „S těmito stroji lze ostřit odvalovací frézy v kvalitě 3A. Je to velice náročná operace, nicméně vyžaduje pouze 10 z 20 parametrů, což lze zvládnout lokálně na stroji.“

Odborník na řídicí jednotky Rühl také naznačuje zájem o novou kompaktní řadu CNC řízení FANUC 0i-F: „Mohla by to být další alternativa pro segment brusek s nižší výbavou, které mají pouze několik os a nevyžadují vícekanálové zpracování.“ S řízením 0i-F, které v Evropě debutovalo na veletrhu AMB 2014, odhalil světový lídr v oblasti CNC svůj „Seamless Concept“. Znamená to, že všechny CNC řídicí jednotky FANUC jsou vyráběny podle jednotného standardu a používají srovnatelné operační instrukce. 31i-B5 i 0i-F tedy používají stejné periferie (zesilovač, I/O apod.) a jsou uloženy ve stejné skříni. Jediný rozdíl je v softwaru.

Úspora času díky preciznímu měření přímo na stroji

Firma Schneeberger má v rukávu další inovaci, kterou nabízí napříč všemi řadami a generacemi strojů: vlastní 3D sondu. Hartmut Rühl objasňuje pozadí vývoje: „Stroje jsou stále přesnější a výkonnější. Integrovaná sonda by proto měla mít odpovídající schopnosti. Abychom nabídli našim zákazníkům optimální řešení, vyvinuli jsme 3D sondu, která splňuje naše požadavky na sto procent.“

Sonda Schneeberger Zenon proto využívá technologii polovodičových tenzometrů (ScSG), která slibuje vysoký stupeň přesnosti. Aplikační technik Antonio Grasso odpovědný za vývoj vysvětluje: „Stejnou metodu měření používají i lídři v oblasti technologie dotykového měření a nám umožňuje dosahovat naprosto srovnatelných výsledků.“ Tato technologie snímačů dosahuje vysoké úrovně opakovatelnosti, která se nemění ani po několika milionech měření. Eliminuje také tzv. „lobing“ (odchylka přejezdu pozice), ke kterému dochází u kinematických sond.

„Nasadíme-li sondu Zenon na naše stroje s lineárními motory,“ vysvětluje Antonio Grasso, „které jsou známé svou mimořádně tuhou konstrukcí, dosahujeme úrovní přesnosti, které lze jen stěží překonat externím souřadnicovým měřicím strojem. Toto jsme ověřili pomocí srovnávacích měření. Naše přesnost je nyní lepší než jeden mikron a brzy dosáhneme reprodukovatelných měření s přesností 0,5 µm.“

Při implementaci integrované sondy tohoto typu uživatel především profituje z časových úspor. Odpadá totiž potřeba výměny nástrojů. Kromě samotného měření i je pak třeba i přenastavení brusky. Každá chvíle se počítá, zejména u velkých nástrojů jako jsou odvalovací frézy nebo dokonce drticí nože, které mohou vážit až tunu. „Upnutí pak může zabrat až 30 minut,“ vysvětluje Hartmut Rühl.

Z pohledu zajišťování jakosti však integrovaná sonda nemůže nahradit měřicí stroj. Integrovaná sonda například neodhalí žádnou závadu při nesprávném upnutí. Antonio Grasso ale podotýká: „Pro uživatele je však jasnou výhodou, že může hodnotit výrobní proces a ověřovat reprodukovatelné výsledky. Za účelem ověření absolutní přesnosti eventuálně stačí zkontrolovat v měřicím stroji jen několik dílů.

Funkce řídicí jednotky urychluje proces měření

Také při vývoji této nové sondy aplikační technik úzce spolupracoval s dodavatelem pohonů a řízení, firmou FANUC. Díky tomu je rychlejší i samotný proces měření. V minulosti bylo třeba přisouvat sondu k součásti konstantní rychlostí. Z tohoto důvodu bylo zapotřebí před každým měřením zajistit určitý odstup. Nová generace řídicích jednotek FANUC Model B nyní nabízí funkci Feed Forward Compensation In Skip, která dovoluje také měření ve fázi zrychlení. „Dosahujeme nyní stejné přesnosti v mnohem kratším čase,“ shrnuje Grasso. „S ohledem na to, že CNC FANUC je řídicí jednotkou pro obrábění a nikoli pro měření přesné polohy každou milisekundu, je to pozoruhodný výsledek. Pronikli jsme do sféry, kde můžeme částečně konkurovat specializovaným měřicím strojům.“

Kvalitní výsledky měření se neomezují na stroje s lineárními motory Schneeberger Sirius a NGN tap. Skvělých výsledků bylo dosaženo i při zkouškách na modelu NGC. Sonda Zenon je navíc zpětně kompatibilní. To znamená, že jakmile si uživatel bude přát nahradit stávající sondu Schneeberger, může tak učinit s pomocí malého rozhraní.

 

Průkopník broušení nástrojů

Už v roce 1923 založil Walter Schneeberger firmu, která dodnes nese jeho jméno. O dva roky později uvedl na trh univerzálně použitelnou nástrojovou brusku R1. Pokud jde o roli průkopníka v technologiích, firma v roce 1985 vyvinula a sestrojila první tvarové brusky s CNC řízením, čímž zahájila novou epochu kvality nástrojů. V roce 1990 firma Schneeberger přišla s pětiosým konceptem broušení, v roce 2003 pak s prvním strojem osazeným lineárními pohony, modelem Sirius HPM. Dnešní sortiment firmy, která má 170 zaměstnanců, zahrnuje také CNC brusky Corvus, Gemini a Norma s výkonem až 40 kW. Kromě toho v podobě řady Aries nabízí Schneeberger ekonomickou alternativu k pětiosé technologii ostření. Mimo sídlo ve švýcarském Roggwilu má firma pobočky v Německu, Francii, Itálii, USA a Číně a také více než 20 obchodních zastoupení po celém světě.