Společnost Walter Maschinenbau používá u všech svých moderních strojů řízení FANUC CNC

Zadání:
Vybavit moderní hybridní stroje Helitronic Diamond pro broušení a erodování řízením CNC, které by pro ně bylo vhodné a zajistilo rychlou komunikaci mezi uživatelským rozhraním, řízením a generátorem, která je při broušení a erodování nezbytná.

Řešení:
Vybavit všechny stroje v nabídce společnosti Walter Maschinenbau špičkovým CNC řízením Fanuc řady 31i -A5. Řada 31i A5 se ukázala jako perfektní volba díky své rozsáhlé funkčnosti v pěti osách, otevřenému designu a rotačnímu erodování integrovanému do řízení. Společnost FANUC navíc souhlasila s tím, že řízení upraví tak, aby používalo stávající algoritmy firmy Walter pro erodování elektrickým výbojem.

Výsledek:
Uživatelé nejen získali CNC, které se pro daný úkol perfektně hodí, ale prospěšné je pro ně i to, že mají jen jedinou řídicí jednotku a jednoho dodavatele. Výborná spolehlivost strojů značky FANUC znamená, že prostoje jsou v podstatě věcí minulosti.


Nástrojové broušení a erodování pomocí jediného stroje

Jako řídicí jednotku pro své stroje Helitronic Diamond a Helitronic Power Diamond používá společnost Walter Maschinenbau CNC typu FANUC 31i -A5.

Když se tato firma, specializovaná na obrábění broušením, v roce 2006 rozhodla vybavit své stroje řady Helitronic řízením CNC a pohony FANUC, byla jejím představitelům jedna věc jasná: všechny stroje musí používat jeden typ řídicí jednotky. Nakonec bylo rozhodnuto použít řídicí jednotky CNC značky FANUC řady 31i -A5. Ty nabízejí nejlepší podmínky pro pětiosé obrábění a navíc otevřený design a integraci rotačního erodování do řízení.

Loni společnost Walter Maschinenbau z Tübingenu postupně přešla u svých strojů Helitronic na špičkové CNC řízení FANUC řady 31i -A5: od základního stroje Helitronic Basic, určeného k ostření otupených nástrojů, přes standardní stroje Helitronic Power a Mini-Power až po špičkový model Helitronic Vision, který je vybaven přímými pohony ve všech osách. U nově vyvinutého stroje Helitronic Micro, vhodného k velmi přesnému obrábění miniaturních nástrojů o velmi malých průměrech, se s řídicí jednotkou CNC FANUC 31i -A5 počítalo již od počátku. Kromě toho je vybaven pouze lineárními a momentovými motory. Na řídicí jednotky FANUC firma přešla i u obou hybridních strojů, Helitronic Power Diamond a Helitronic Diamond. Ty se úspěšně používají jak při výrobě a opětovném ostření nástrojů z HSS, karbidu a CBN, ale i při rotačním erodování CBN a PCD.

Rychlá komunikace mezi řídicí jednotkou a generátorem

„Helitronic Diamond je v podstatě bruska Helitronic Power nebo Helitronic Vision doplněná o generátor elektrických výbojů určených k erodování a potřebnými periferiemi, například kalicím systémem,“ vysvětluje Martin Hämmerle, produktový manažer strojů Helitronic. Podotýká, že při rotačním erodování na stroji Helitronic Diamond se nepoužívá žádná další řídicí jednotka firmy Walter. Je totiž integrováno do řídicí jednotky FANUC CNC. „Uživatelé díky tomu při broušení i erodování používají jedinou řídicí jednotku a tedy jediného dodavatele, což je výhodné.“

Společnost FANUC navíc souhlasila s tím, že v řídicí jednotce provede úpravy potřebné k zajištění komunikace s generátorem a k tomu, aby bylo možno pro erodování elektrickým výbojem používat stávající algoritmy. Heinz Häckh, vedoucí vývoje řízení: „Na základě našich experimentů s rotačním erodováním jsme stanovili konkrétní požadavky a vyjádřili různá přání, která společnost FANUC realizovala jako volitelnou úpravu jednotky CNC 31i -A5.“

Pro tyto specialisty na broušení a erodování je nejdůležitějším faktorem rychlá komunikace mezi uživatelským rozhraním, řídicí jednotkou a generátorem. Během obrábění totiž musejí být současně přenášena technologická data z uživatelského rozhraní do generátoru. Stroj tak může nejenom vytvářet geometrii na základě programu CNC, ale také průběžně provádět všechny potřebné korekce. Na řídicím panelu lze naopak zobrazovat parametry a změřené hodnoty z obrábění EDM.

Heinz Häckh může potvrdit výbornou úroveň podpory poskytované společností FANUC během celého procesu změny používaného řízení strojů: „Požadavky, které jsme pro erodování stanovili, byly realizovány trojstranným procesem. Především se na realizaci podílela německá pobočka z Neuhausenu, kde máme kompetentní kontaktní osobu schopnou zodpovědět veškeré technické otázky. A neocenitelné zkušenosti poskytla mateřská společnost z Japonska.

Význam nástrojů PCD roste

Produktový manažer Martin Hämmerle je přesvědčen, že stroje Helitronic Diamond mají značný potenciál. Všímá si totiž, že trh nástrojů PCD každoročně roste o osm až deset procent. A dá se očekávat, že bude růst i nadále. Podle Hämmerleho jsou klíčovými faktory tohoto trendu letecký a automobilový průmysl a jiné obory, které se snaží o snížení hmotnosti prostřednictvím materiálů. Následně pak jsou upřednostňovány lehké kovy, například hliník a titan, spolu s plastickými hmotami a kompozitními materiály. A k jejich obrábění se ideálně hodí právě nástroje PCD. Je s nimi totiž možno pracovat ve vysokých rychlostech a dosáhnout takové kvality povrchu, že často není třeba jej dále upravovat.

Vzhledem ke své tvrdosti a geometrickým vlastnostem, například vnitřním poloměrům, se však nástroje PCD nesmírně obtížně brousí a je třeba je namísto toho erodovat. Proto Martin Hämmerle považuje hybridní stroje za příležitost, jak by firmy zabývající se broušením nástrojů mohly „bez rizika vstoupit na trh nástrojů PCD. Poskytovatel takových služeb může flexibilně využívat stroj Helitronic Diamond jak k přebrušování, tak k výrobě nástrojů z karbidu nebo HSS. U nástrojů PCB i CBN je možno využít erozivní obrábění.“

Úspěšná spolupráce:

Ve společnosti Walter Maschinenbau se přechod k technologii řízení a pohonů značky FANUC ukázal být správným krokem. FANUC, světová jednička v technologii CNC s více než dvěma miliony prodaných řídicích jednotek CNC, je pro tuto mezinárodní společnost ideálním partnerem díky své celosvětové přítomnosti a dostupnosti servisních služeb a náhradních dílů.

Společnost FANUC je také známa vynikající kvalitou produktů, která se projevuje vysokou mírou pohotovosti a nízkými náklady na údržbu. „Z vlastní zkušenosti to můžeme potvrdit. Spolehlivost řídicích jednotek a pohonů FANUC je taková,“ podotýká Martin Hämmerle, „že jsme se na našich strojích nesetkali v podstatě s žádnými prostoji souvisejícími s řízením. Proto jsou naši zákazníci se společností FANUC velice spokojeni. Mnozí si naše stroje Helitronic vybrali právě díky jejich spolehlivosti a celosvětově dostupné podpoře.“

Kromě servisu poskytovaného společností FANUC jsou působivé i technické vlastnosti její řídicí jednotky CNC 31i . Na všech bruskách Walter se jako ovládací panel používá počítačový program FANUC Panel i. Na počítačích PC jsou provozovány i softwarové aplikace Window Mode a Helitronic Tool Studio vyvinuté firmou Walter. Druhá zmíněná aplikace je v podstatě vlastní systém CAD firmy Walter, v němž je možno vytvářet 3D modely obrobků a který výrazně usnadňuje programování. „Rychlé komunikační rozhraní mezi výkonným počítačovým řízením a CNC řízením je pro nás důležité,“ vysvětluje expert na řízení Heinz Häckh. „Se všemi našimi programy lze díky němu pracovat v režimu DNC, protože obrysy se vypočítávají v softwaru firmy Walter. A ve všech strojích konzistentně využíváme integrovanou dvoukanálovou bezpečnostní funkci FANUC zvanou Dual Check Safety. Díky tomu ušetříme mechanické součásti, další kabeláž a prostor ve skříních a tedy i náklady. Kromě toho využíváme výkonný optimalizační software FANUC Servo Guide, zejména k servisním a diagnostickým účelům, ale i k uvádění strojů do provozu.“

Snadný provoz a programování

Ačkoliv uživatelé strojů Helitronic mohou s rozhraním Walter pracovat bez jakékoliv speciální znalosti řízení FANUC, výrobce těchto strojů využívá jeho základní programování a přizpůsobitelnost na maximum. Firma Walter používá tradiční programování DIN a stávající makra spolu s interpretem jazyka C. Díky tomu lze použít speciální funkce, které například řídí komunikaci mezi generátorem, uživatelským rozhraním a programováním CNC při erodování. Tato tübingenská firma používá i vícekanálová řízení PMC (integrované PLC). Ta umožňují například přístup na úroveň čidel a akčních členů nebo ovládání nakládacích zařízení.

Stroje Helitronic nabízejí nespočetné možnosti automatizace. Na strojích Helitronic Mini Power, Helitronic Power a Helitronic Vision jsou tedy k dispozici různé možnosti plnění zajišťující automatický přísun obrobků – v případě broušení nástrojů jsou jimi nástroje. Tyto možnosti začínají jednoduchým podavačem Eco a pokračují diskovým podavačem až po vícepaletový nakladač s kapacitou až 500 nástrojů. Z těchto variant, přímo integrovaných do stroje, si zákazník vybírá podle svých potřeb. Kromě toho jsou v nabídce stroje s měničem brusného kotouče. Díky jeho kapacitě až 12 brusných kotoučů je možno při obrábění dosáhnout velmi vysoké flexibility. Stroj Helitronic Micro lze ve standardní konfiguraci dodat s robotem FANUC LRMate200i B. Volitelně lze tento robot dodat i se stroji Helitronic Power a Helitronic Vision. Protože roboty i CNC řízení pochází od stejné firmy, je komunikace mezi nimi realizována pomocí standardní sběrnice FANUC I/O Link, jejíž instalace je velmi snadná.

Vysoká přesnost díky nano interpolaci

Rychlé řídicí cykly servomotoru a vřetena, nejvyšší rozlišení pulsního kodéru s 1 milionem pulzů na otáčku a nano interpolace zajišťují maximální přesnost a perfektní vzhled povrchu hotového obrobku. O vzhled povrchu se například stará funkce nano vyhlazování, která v rámci řízení automaticky konvertuje lineární pohyby na křivky NURBS. Při nano vyhlazování je obrysová křivka vytvořená v programech CAD po malých lineárních částech vyhlazována na křivky formou nano kroků. Tím je docíleno rychlého a plynulého pohybu, což výrazně vylepšuje vzhled povrchu obrobku.

Software od společnosti FANUC zajišťuje zpracování polohových příkazů pro zesilovače a motory v nano krocích. Proto stroje Helitronic používají zesilovače a motory řady Alpha i spolu se softwarem HRV Control pro servomotory (vektorové řízení s rychlou reakcí). To umožňuje rychlé řízení a krátké doby cyklu. Velký důraz klade firma Walter i na energetickou úspornost. Martin Hämmerle vysvětluje: „Motory mají vysokou účinnost a nabízejí možnost rekuperace energie. Oceňujeme i kompaktní konstrukci součástí, které tak v řídicí skříni zabírají jen málo místa.“

Úspěch s lineárními pohony

Kromě motorů z řady Alpha i firma Walter do některých strojů instaluje i přímé pohony. Heinz Häckh poukazuje na jejich výhody: „S lineárními a momentovými motory máme již více než desetileté zkušenosti. Proto můžeme svým zákazníkům s jistotou zaručit dlouhodobou kvalitu strojů, které jsou jimi vybaveny. Dochází jen k minimálnímu opotřebení a jejich chod je plynulejší než u jiných typů pohonů. Díky odstranění kuličkových šroubů lze pomocí vysoce přesných skleněných měřidel dosáhnout vyššího rozlišení. Lineární motory lze kromě toho snadno použít k oscilačnímu pohybu, což by u kuličkových šroubů vedlo k přílišnému opotřebení a dalším problémům.“

Technologie pro broušení nástrojů z jediného zdroje

Stroje na broušení nástrojů vyrábí společnost Walter Maschinenbau GmbH z Tübingenu od 50. let 20. století. V roce 1994 dosáhla velkého pokroku, když uvedla na trh stroj Helitronic Power. Od září 2004 je Walter Maschinenbau, přední světová firma ve svém oboru, součástí divize obráběcích strojů „Körber-Schleifring“ ve společnosti Körber AG. Walter/Ewag je celosvětově významná tržně orientovaná firma, zaměřující se na technologii a služby v oboru obrábění nástrojů. V jejím sídle v Tübingenu pracuje 150 zaměstnanců v oddělení organizace a managementu skupiny Walter Group a v oddělení vývoje, prodeje, tvorby prototypů, aplikačního inženýrství a služeb. Jediný výrobní závod se nachází v Kuřimi nedaleko Brna v České republice. Celkem firma zaměstnává více než 500 lidí po celém světě. Zabývá se především výrobou CNC strojů pro broušení a erodování nástrojů z kovu, dřeva a PCD, ale i rotačně symetrických výrobků. Kromě toho společnost Walter Maschinenbau nabízí vlastní řadu vysoce přesných optických měřicích CNC strojů sloužících k měření a záznamu rotačně symetrických nástrojů.

Použité produkty FANUC