Firma Walter Maschinenbau używa układów CNC firmy FANUC w całej serii swoich maszyn do szlifowania i erodowania narzędzi

Zadanie:
Wyposażenie zaawansowanych, hybrydowych maszyn Helitronic Diamond do szlifowania i erodowania narzędzi w układ CNC, który pozwoliłby zapewnić szybką komunikację między interfejsem użytkownika, sterownikiem i generatorem, wymaganą przez operacje szlifowania i erodowania.

Rozwiązanie:
Wyposażenie portfolio produktów Walter Maschinenbau w wysokiej klasy system sterowania CNC Fanuc z serii 31i -A5. Seria 31i A5 to idealny wybór, biorąc pod uwagę jej dużą, 5-osiową funkcjonalność, otwartą konstrukcję oraz zintegrowaną funkcję erodowania obrotowego po stronie sterownika. Firma FANUC zgodziła się również zmodyfikować sterownik, aby używał istniejących algorytmów obróbki elektroerozyjnej firmy Walter.

Wynik:
Użytkownicy mają nie tylko system sterowania CNC idealnie przystosowany do zadania, ale odnoszą również korzyści wynikające z tego, że używają tylko jednego sterownika od jednego dostawcy. Legendarna niezawodność firmy FANUC oznacza, że przestoje to już przeszłość.


Szlifowanie i erodowanie narzędzi na jednej maszynie

W zakresie sterowania firma Walter Maschinenbau również używa systemu sterowania CNC Fanuc serii 31i -A5 w swoich maszynach Helitronic Diamond i Helitronic Power Diamond.

Gdy w 2006 roku firma Walter Maschinenbau, specjalizująca się w produkcji maszyn do szlifowania narzędzi, zdecydowała, że swoją serię Helitronic wyposaży w sterowniki i napędy CNC firmy Fanuc, dla osób podejmujących tę decyzję jasna była jedna rzecz: we wszystkich maszynach musi być używany jeden model sterowników. Wybrano układ CNC FANUC z serii 31i -A5, który oferuje najlepsze warunki 5-osiowej obróbki skrawaniem, a ponadto otwartą konstrukcję, umożliwiającą między innymi zintegrowanie funkcji erodowania obrotowego po stronie sterownika.

W zeszłym roku firma Walter Maschinenbau z siedzibą w Tübingen stopniowo przestawiła swoje maszyny Helitronic na wysokiej klasy układ sterowania CNC firmy FANUC z serii 31i -A5: od Helitronic Basic, podstawowej maszyny do ostrzenia narzędzi, poprzez standardowe maszyny Helitronic Power i Mini-Power, aż do najwyższej klasy modelu Helitronic Vision, który jest wyposażony w napędy bezpośrednie we wszystkich osiach. Nowo opracowana maszyna Helitronic Micro, przystosowana do maksymalnie precyzyjnej obróbki skrawaniem mikronarzędzi o bardzo małych średnicach, była od początku projektowana pod kątem użycia systemu sterowania CNC FANUC 31i -A5. Jest ona również w pełni wyposażona w silniki liniowe i momentowe. Wreszcie obie maszyny hybrydowe, Helitronic Power Diamond i Helitronic Diamond, zostały również wyposażone w sterownik FANUC i są z powodzeniem używane nie tylko do wytwarzania i ostrzenia narzędzi ze stali szybkotnącej (HSS), z węglików spiekanych i CBN, ale również do erodowania obrotowego narzędzi CBN i narzędzi z diamentów polikrystalicznych (PCD).

Szybka komunikacja między sterownikiem a generatorem

„W zasadzie Helitronic Diamond to szlifierka Helitronic Power lub Helitronic Vision z dodatkowym generatorem do obróbki elektroerozyjnej i wymaganymi urządzeniami peryferyjnymi, takimi jak system hartowania”, wyjaśnia Martin Hämmerle, menedżer produktów odpowiedzialny za maszyny Helitronic. Wskazuje on, że do erodowania obrotowego na maszynie Helitronic Diamond, nie jest używany żaden sterownik erodowania specyficzny dla firmy Walter. Jest on zintegrowany ze sterownikiem CNC firmy FANUC. „W ten sposób przy szlifowaniu lub erodowaniu użytkownik odnosi korzyść z tego, że używa tylko jednego sterownika od jednego dostawcy”.

Aby umożliwić komunikację z generatorem i użycie istniejących algorytmów obróbki elektroerozyjnej, firma FANUC zgodziła się odpowiednio zmodyfikować sterownik. Heinz Häckh, kierownik ds. techniki regulacji: „Opierając się na naszym doświadczeniu w zakresie erodowania obrotowego, przedstawiliśmy konkretne dane techniczne i różne życzenia, które firma FANUC wdrożyła jako opcję w układzie CNC 31i -A5”.

Ważnym czynnikiem dla specjalistów od szlifowania i erodowania jest szybka komunikacja między interfejsem użytkownika, sterownikiem i generatorem, ponieważ równolegle do obróbki skrawaniem dane techniczne muszą być przesyłane z interfejsu użytkownika do generatora. Maszyna może więc nie tylko gwarantować geometrię poprzez program CNC, ale również stale dokonywać niezbędnych korekt w procesie. I na odwrót — pomiary i parametry z procesu obróbki elektroerozyjnej mogą być wyświetlane na panelu sterowania.

Heinz Häckh może poświadczyć, że firma FANUC zapewniła doskonałe wsparcie w trakcie całego procesu konwersji: „Wymagania, jakie opracowaliśmy dla procesu erodowania, zostały wypełnione w trójkątnym przepływie pracy. Najpierw w sprawę zaangażowała się niemiecka filia w Neuhausen, gdzie mieliśmy kompetentny punkt kontaktu we wszystkich kwestiach technicznych. Następnie firma macierzysta w Japonii wykazała się bezcenną, ekspercką wiedzą”.

Narzędzia PCD zyskują na znaczeniu

Menedżer produktów Martin Hämmerle uważa, że w maszynach hybrydowych Helitronic Diamond drzemie znaczny potencjał. Jak stwierdził, rynek narzędzi z diamentów polikrystalicznych (PCD) rośnie od ośmiu do dziesięciu procent rocznie. Oczekuje się, że ten trend będzie kontynuowany. Hämmerle wskazuje, że kluczowym czynnikiem napędzającym ten popyt jest tendencja w branżach lotniczej, motoryzacyjnej i innych zmierzająca do zmniejszenia wagi materiałów. Preferuje się więc lekkie metale, takie jak aluminium i tytan, a także tworzywa sztuczne i kompozyty, które idealnie nadają się do obróbki skrawaniem za pomocą narzędzi PCD. Zapewniają one duże prędkości i wykończenie powierzchni tak doskonałe, że dalsza obróbka często staje się niepotrzebna.

Z powodu swojej twardości i geometrii, np. wewnętrznych promieni, narzędzia PCD są jednak niezwykle trudne do szlifowania i w zamian muszą być erodowane. Dlatego właśnie Martin Hämmerle widzi w maszynach hybrydowych szansę dla szlifierzy narzędzi na „wejście w biznes narzędzi PCD bez żadnego ryzyka. Dostawca usług tego typu może używać maszyny Helitronic Diamond w sposób elastyczny: do ostrzenia lub produkcji narzędzi z węglików spiekanych lub ze stali szybkotnącej. Na potrzeby narzędzi PCD i CBN dostępne do użycia jest urządzenie do erodowania”.

Pomyślne partnerstwo:

Dla firmy Walter Maschinenbau przejście na technologię sterowania i napędu firmy FANUC okazało się dobrym posunięciem. FANUC, światowy lider w technologii CNC z ponad dwoma milionami sprzedanych sterowników CNC, to idealny partner dla międzynarodowej firmy — dzięki globalnej obecności oraz światowemu zasięgowi serwisu i dostaw części zamiennych.

Firma FANUC jest również znana z doskonałej jakości produktów, co wyraża się w wysokiej dostępności i niskich kosztach konserwacji. „Możemy to potwierdzić na podstawie naszego własnego doświadczenia. Niezawodność technologii sterowania i napędu firmy FANUC jest tak duża”, mówi Martin Hämmerle, „że praktycznie nie mieliśmy przestojów związanych ze sterowaniem naszymi maszynami. To dlatego nasi klienci są bardzo zadowoleni z firmy FANUC. Wielu decydowało się na nasze maszyny Helitronic właśnie z powodu niezawodności i dostępnej na całym świecie pomocy technicznej”.

Oprócz serwisu FANUC imponujące wrażenie robią dane techniczne sterownika CNC FANUC 31i -A5. We wszystkich produkowanych przez firmę Walter szlifierkach narzędzi jako panelu sterowania używa się komputerowego FANUC Panel i. Aplikacje programowe firmy Walter, Window Mode i Helitronic Tool Studio, również działają na dostępnym dodatkowo komputerze. Zasadniczo jest on zastrzeżonym systemem CAD firmy Walter, który umożliwia renderowanie obrabianych przedmiotów w trzech wymiarach i znacznie ułatwia programowanie. „Mieć szybki interfejs komunikacyjny między potężnym komputerem sterującym a sterownikiem CNC to dla nas bardzo ważne”, stwierdza specjalista od sterowania Heinz Häckh. „Pozwala to nam na pracę w trybie DNC ze wszystkimi naszymi programami, ponieważ kontury są obliczane przez oprogramowanie firmy Walter. Ponadto we wszystkich naszych maszynach konsekwentnie używamy zintegrowanej, dwukanałowej funkcji bezpieczeństwa firmy FANUC, Dual Check Safety. Pozwala ona na oszczędności, jeśli chodzi o części mechaniczne, okablowanie i miejsce, a więc i koszty. Używamy również zaawansowanego oprogramowania optymalizującego FANUC Servo Guide, szczególnie do celów serwisu i diagnostyki, a także do testowania przedprodukcyjnego”.

Łatwe działanie i programowanie

Podczas gdy użytkownik maszyn Helitronic może pracować z interfejsem firmy Walter bez żadnej specjalistycznej wiedzy na temat technologii firmy FANUC, producent maszyn wykonuje całą pracę związaną z jej podstawowym zaprogramowaniem i przystosowaniem. Firma Walter używa tradycyjnego programowania DIN i istniejących makr, wraz z modułem wykonawczym języka C. Pozwala to na funkcje specjalne, na przykład zarządzające komunikacją między generatorem, interfejsem użytkownika i programem CNC podczas erodowania. Programiści w Tübingen używają również wielokanałowych sterowników PMC (zintegrowanych sterowników PLC) na przykład w celu uzyskiwania dostępu do urządzeń ładujących i sterowania nimi na poziomie magistrali czujnik-siłownik.

Maszyny Helitronic oferują niezliczone opcje automatyzacji. Tak więc dla maszyn Helitronic Mini Power, Helitronic Power i Helitronic Vision są dostępne rozmaite opcje załadunku, zapewniające automatyczne dostarczanie obrabianych przedmiotów – w tym przypadku szlifowanych narzędzi. Zaczynają się one od podstawowego podajnika Eco, rozszerzają na podajnik tarczowy i   kończą na podajniku wielu palet, który może przechowywać ponad 500 narzędzi. Te opcje, zintegrowane bezpośrednio z maszyną, można wybierać zależnie od wymagań klienta. Ponadto dostępne są maszyny ze zmieniarką tarcz ściernych, która może pomieścić do dwunastu zestawów tarcz, zapewniając w ten sposób olbrzymią elastyczność obróbki skrawaniem. Robot FANUC LRMate200i B jest dostępny dla maszyny Helitronic Micro w jej konfiguracji standardowej, a także dla maszyn Helitronic Power i Helitronic Vision, jako dodatkowa funkcja opcjonalna. Dzięki temu, że roboty i układ CNC pochodzą od tej samej firmy, komunikacja między nimi jest implementowana przy użyciu łatwego w instalacji, standardowego połączenia FANUC I/O Link Bus.

Duża precyzja dzięki nanointerpolacji

Szybkie cykle sterowania zapewniają sterowanie serwomechanizmami i wrzecionami oraz wysoką rozdzielczość kodera impulsów z milionem impulsów na obrót, a nanointerpolacja gwarantuje najwyższą precyzję i doskonałe wykończenie powierzchni. Nanointerpolacja opiera się na funkcji Nano Smoothing, która automatycznie konwertuje w sterowniku ruchy liniowe na krzywe NURBS. Funkcja ta małymi liniowymi krokami bada profil konturu wygenerowany przez programy CAD i wygładza je do krzywych w nanokrokach. W tym procesie osiągany jest szybki i płynny ruch, a wykończenie powierzchni obrabianego przedmiotu ulega znacznej poprawie.

Oprogramowanie firmy FANUC zapewnia, że polecenia pozycjonowania dla wzmacniaczy i silników są przetwarzane w nanokrokach. Dlatego maszyny Helitronic używają wzmacniaczy i silników z serii „Alpha i” w połączeniu z oprogramowaniem serwomechanizmu HRV Control (High Response Vector Control). Oferują one szybkie sterowanie i krótkie czasy cyklu obsługowego. Firma Walter przywiązuje również dużą wagę do wysokiej wydajności energetycznej. Martin Hämmerle wyjaśnia: „Silniki mają wysoką skuteczność i oferują opcję odzyskiwania energii. Doceniamy również zwartą konstrukcję składników, które wymagają niewielkiej ilości miejsca w szafie sterowniczej”.

Pomyślne zastosowanie napędów liniowych

Oprócz silników z serii „Alpha i” firma Walter instaluje również w kilku maszynach napędy bezpośrednie. Heinz Häckh wylicza korzyści: „Mamy ponad 10-letnie doświadczenie z silnikami liniowymi i momentowymi. Dlatego możemy śmiało gwarantować naszym klientom długoterminową jakość maszyn wyposażonych w taki sposób. Zużycie jest minimalne i działają one lepiej niż z innymi typami napędów. Dzięki eliminacji śrub kulowych osiągana jest wyższa rozdzielczość za pomocą wagi szklanej o dużej precyzji. Ponadto silniki liniowe mogą być błyskawicznie przestawione na ruch oscylacyjny, co w przypadku śruby kulowej prowadziłoby do nadmiernego zużycia i innych problemów”.

Technologia szlifowania narzędzi z jednego źródła.

Firma Walter Maschinenbau GmbH z siedzibą Tübingen produkuje maszyny do szlifowania narzędzi od lat 50. XX wieku. Krokiem milowym było dla niej wprowadzenie na rynek maszyny Helitronic Power w 1994 roku. Od września 2004 roku lider światowego rynku, Walter Maschinenbau, jest częścią oddziału obrabiarek „Körber-Schleifring” holdingu Körber AG. Walter/Ewag to przodująca w świecie, zorientowana na rynek firma techniczno-usługowa z branży obróbki skrawaniem narzędzi. W głównej siedzibie firmy w Tübingen 150 pracowników pracuje w działach organizacji i zarządzania grupy Walter Group, a także w działach rozwoju, sprzedaży, prototypowania, inżynierii stosowanej i usług. Jedyny zakład produkcyjny znajduje się w Czechach, w mieście Kurim niedaleko Brna. Łącznie firma zatrudnia ponad 500 osób na całym świecie. Asortyment produktów obejmuje przede wszystkim maszyny CNC do szlifowania narzędzi metalowych, drewnianych i diamentowych (PCD), a także części produkcyjnych o symetrii obrotowej. Ponadto firma Walter Maschinenbau oferuje własną linię optycznych urządzeń pomiarowych CNC o dużej precyzji, za pomocą których mogą być mierzone i rejestrowane parametry narzędzi o symetrii obrotowej.

Używane produkty firmy FANUC