Sistem CNC družbe FANUC se popolnoma ujema z novim strojem za notranje brušenje švicarskega izdelovalca orodja – družbe Studer  

Naloga: Iskanje ustreznega sistema CNC za nov stroj Studer S141, univerzalni stroj za notranje brušenje prirobnic in vreten v dolžini do 1300 mm.  

Rešitev: Na podlagi dolgotrajnega sodelovanja z družbo FANUC se je družba Studer odločila za sistem CNC FANUC serije 31i Model B. Odločilni dejavnik pri izbiri je bila dokazana zanesljivost družbe FANUC. Sistem serije 31i Model B vključuje integriran računalnik »Panel i«, ki prek namenskega uporabniškega vmesnika deluje s programsko opremo Studer.

Rezultat: S sistemom CNC družbe FANUC lahko podjetje Studer izkoristi številne prednosti, vključno z intuitivnim upravljanjem in programiranjem, integrirano tehnologijo merjenja in senzorjev za nadzor procesa, PMC z veliko hitrostjo (integrirani PLC), pomnilnikom programa in do pet kanalov PMC za hkratno izvajanje neodvisnih programov PMC pri največji hitrosti.

CNC za prihodnost

Nova platforma stroja za brušenje Studer z novim krmilnikom FANUC

Notranje brušenje prirobnic in vreten v dolžini do 1300 mm – za novi stroj Studer S141 to ne predstavlja nobene težave. Stroj, ki je bil prvič predstavljen jeseni leta 2014, ima vodilno vlogo pri novi platformi stroja za univerzalno notranje brušenje, temu so na sejmu EMO 2015 sledili modeli v različnih velikostih. Poleg številnih novih funkcij stroj S141 vključuje tudi najnovejši sistem CNC FANUC serije 31i-B, ki v primerjavi s predhodnim modelom ponuja številne izboljšave.

S strojem S141 želi družba Studer osvojiti nov tržni segment. Univerzalni stroj za notranje brušenje, ki bo v dodatnih velikostih na voljo na sejmu EMO 2015, je opremljen za brušenje obdelovancev, dolgih do 1300 mm, kot so gredi vretena, ohišja vretena, gredi rotorja in osi. Manjše dele namestite v vpenjalno glavo, dolge kose pa lahko podprete tudi s stabilno oporo.

Na novo zasnovan stroj S141 odlikujejo prepričljive specifikacije: največja dolžina notranjega brušenja je 250 mm, največja dolžina zunanjega brušenja pa je 150 mm. Premer vretena nad mizo je največ 400 mm, teža obdelovanca pa lahko doseže do 250 kg. Ime družbe Studer odraža natančnosti, ki v osnovi temelji na postelji stroja Granitan®, z dobro znanim termalnim in vlažilnim delovanjem, kar velja tudi za stroj S141. Večja razdalja med vodili in robustno izdelanimi drsniki zagotavlja dobro stabilnost, ki je za dinamično in natančno strojno obdelavo nujno potrebna. Poleg tega pa imajo vsi sestavni deli, povezani z zagotavljanjem natančnosti, stabilno temperaturo.

Inovacije, ki izboljšajo zmogljivost, kot je patentirani sistem vodil StuderGuide®, zagotavljajo hitro, izredno natančno premikanje osi. Še posebej zato, ker so vse osi opremljene z linearnimi pogoni. Vrtljiva glava vretena za brušenje z do štirimi vreteni za brušenje (vključno z največ dvema vretenoma za zunanje brušenje) je neposredno gnana in zato neverjetno hitra. Za brušenje stožcev in konusov vzporedno z osjo se lahko miza z obdelovancem samodejno zavrti. Družba Studer ima primeren način centriranja na do dveh postajah za centriranje, ne glede na vrsto aplikacije. Poleg tega je v stroj integrirana sonda, ki lahko aksialno in radialno določi vzdolžno pozicijo.

Sistem CNC: dokazano zanesljiv in gonilo prihodnosti

V zvezi s krmilniki se družba Studer zanaša na preverjeno tehnologijo in pretekle pozitivne izkušnje. Vodja oddelka za proizvodni inženiring, Wolfgang Labus, poudarja: »Z družbo FANUC na področju tehnologije krmiljenja in pogona tesno sodelujemo že od leta 1992. Še posebej cenimo veliko zanesljivost strojne in programske opreme FANUC, kar vključuje tudi pred kratkim predstavljene izdelke. Zato smo se brez pomislekov odločili, da tudi različico S141 opremimo z relativno novo generacijo krmilnikov FANUC 31i Model B.«

Podobno kot pri krmilnikih FANUC, ki so bili v preteklosti že vgrajeni v stroje Studer, je tudi ta izbrana različica opremljena z integriranim industrijskim računalnikom FANUC »Panel i«, ki podpira delovanje programske opreme Studer z lastnim uporabniškim vmesnikom. Ta na primer vključuje tudi funkcijo StuderPictogramming, s katero uporabnik nastavi posamezne cikle brušenja, računalnik pa generira kodo ISO. Programska oprema za merjenje diska za brušenje Studer Quick-Set skrajša cikle centriranja za do 90 odstotkov.

Programa StuderWIN in StuderSIM, ki ju je razvila družba Studer, sta primerna za različne aplikacije pri notranjem brušenju in omogočata varno programiranje vseh osnovnih ciklov za brušenje, centriranje in merjenje, ki je potrebno za proces. Program StuderWIN pa izstopa predvsem zaradi manjših funkcij, s katerimi je mogoče brušenje in centriranje prosto programirati z namenom optimizacije procesa brušenja. Možnosti programske opreme za izračune v tehnologiji brušenja, optimizirano centriranje ter konturno, oblikovno brušenje in brušenje navojev še povečajo funkcionalnost stroja.

Neverjetne izboljšave

Razvijanje programske opreme in krmilja se je v zadnjih letih nadaljevalo in prednosti tega so izkoristili tudi razvijalci stroja S141. Sistemi za merjenje, zaznavanje stika, nalaganje in ravnanje z izdelki so zato povezani s krmilnikom FANUC, kar omogoča neposredno upravljanje prek uporabniškega vmesnika. Wolfgang Labus razlaga: »Družba FANUC omogoča, da v krmilnik v celoti integriramo svojo tehnologijo merjenja in senzorjev za nadzor procesa ter sisteme za zaznavanje stika in samodejno uravnoteženje, zato je programiranje različnih sistemov uporabniku prijazno in standardizirano.« 15-palčni zaslon na dotik sistema FANUC 31i-B omogoča intuitivno upravljanje in programiranje stroja. Vsi krmilni elementi so pregledno in ergonomsko nameščeni. Za preprosto nastavljanje v bližini procesa brušenja je družba Studer razvila postopku prilagojeno napravo za ročno upravljanje, ki s sistemom CNC družbe FANUC brezhibno deluje.

S141 izstopa tudi zaradi napredne tehnologije pogonov – z linearnimi motorji v vseh oseh. »Ki jih na žalost ne izdeluje družba FANUC,« pripomni Wolfgang Labus. »Bilo bi popolno, če bi vse sestavne dele proizvajala ista družba, v krmilno omaro pa bi jih namestila skupina dobaviteljev. To dejstvo pa dokazuje tudi, da družba FANUC v izrednih primerih omogoča uporabo izdelkov drugih proizvajalcev ter poskrbi za potrebne tehnične parametre, da so vsi elementi pogona optimalno povezani s krmilnikom.«

V času razvoja modela S141 ustrezen linearni pogon družbe FANUC še ni bil na voljo. Kar pa se po besedah Antoina Ferrarija, prodajnega inženirja družbe FANUC, odgovornega za družbo Studer, v bližnji prihodnosti lahko spremeni: »Serija linearnih motorjev LiS D1, ki smo jo ravnokar razvili, ima znatno manjši tloris in tako poskrbi za večjo zmogljivost na manjši površini. Novi model N 4500, na primer, je 50 mm tanjši od predhodnega modela.«

Kooperativno partnerstvo

Zahvaljujoč dolgoletnemu partnerstvu družba Studer zaposluje odlične strokovnjake podjetja FANUC. A v zvezi z razvojem novosti, kot je na primer S141, družba po besedah Wolfganga Labusa že od vsega začetka sodeluje s strokovnjaki za krmilni in pogonski sistem iz švicarske podružnice družbe FANUC v mestu Biel. Pogone se običajno določa na skupni ravni, razpravlja se o nadzorni opremi. »Podpora, ki jo nudijo, je zares odlična,« je povedal vodja oddelka za proizvodni inženiring. »Nedavno so nam celo posodili celoten krmilnik, da bomo lahko vmesnike in druge specifikacije sistema CNC pred izdelavo prototipa testirali.«

S tem se zagotovi, da so vse osnovne funkcije sinhronizirane že v zgodnji fazi. Ko se prične serijska proizvodnja novih strojev, so običajno potrebne prilagoditve, npr. na področju vmesnikov za ravnanje s podatki strank. Wolfgang Labus še naprej razlaga: »Vedno več strank želi vedeti, katere obdelovance je mogoče zbrusiti ob določenem času in kakšna je kakovost postopka. Želijo, da so podatki o stroju in izsledki merjenja dokumentirani, pri tem pa morajo biti na voljo ujemajoči se vmesniki. Te zahteve bodo v prihodnje vedno bolj pomembne.«

Družba FANUC je na to pripravljena. Pri krmiljenju s stroji Model B je na voljo skoraj ducat vmesniških protokolov, ki omogočajo komunikacijo krmilja CNC s številnimi perifernimi napravami. Poleg standardne možnosti Profibus je sedaj na voljo tudi ProfiNET. Podprti so tudi protokoli FL-Net, EtherNet/IP, Fast Ethernet, MOD-Bus in drugi.

Hiter procesor PMC podpira dodatne instalacije

Novi sistem CNC serije 3xi Model B ponuja številne prednosti, predvsem za dodatne instalacije. Procesor PMC z veliko hitrostjo (integrirani PLC) je trikrat hitrejši od predhodnega modela. Trikrat večji je tudi razpoložljivi pomnilnik programa. Pri modelu 31i-B je na voljo do pet kanalov PMC, kar omogoča simultano izvajanje samostojnih programov PMC pri največji hitrosti in to je pri dovršeni strojni obdelavi zelo koristno.

Za povečanje proizvodnje sta zaslužna hitri procesor sistema PMC in prenos podatkov med sistemoma CNC in PMC, ki je zahvaljujoč novi tehnologiji vodil hitrejši. Antoine Ferrari je izpostavil vmesnik FANUC I/O-Link i, ki je precej bolj zmogljiv od svojega predhodnika. Oddaja lahko dvakrat toliko signalov PMC-I/O na kanal, zato se lahko vzpostavi povezava s 24 skupinami namesto s 16. Poleg vsega ostalega izboljšanje pozitivno vpliva na integrirano varnostno funkcijo »Dual Check Safety«: en kabel I/O-Link i zadostuje za oddajanje varnih signalov.

Z uporabo kabla I/O-Link i so povezane tudi nove priložnosti za diagnostiko. Prek ti. zaznavanja točk napak lahko uporabnik določi, ali so digitalni rezultati pokvarjeni ali prekinjeni. Na zaslonu sistema CNC je prikazan vir napake, kar občutno skrajša časovno obdobje diagnostike. Prav tako je kot del preventivnega vzdrževanja zanimiva tudi »funkcija zaznavanja puščanja« za nadzor ravni izolacijske upornosti. Preteče napake motorja je tako mogoče zaznati že v zgodnjih fazah, osebje za vzdrževanje pa lahko zamenja ustrezne dele.

Stalna energijska učinkovitost

Stroji Studer se lahko pohvalijo s številnimi oznakami za energijsko učinkovitost: z oznako »Blue Competence«, ki jo podeljuje nemška zveza za inženirstvo (VDMA), in s svojo lastno oznako BluePlus, ki označuje izvedbo šestih obsežnih merjenj za zagotavljanje zmanjšanja porabe energije strojev. Wolfgang Labus razlaga: »Izboljšave smo najprej dosegli predvsem z uporabo naše optimizirane programske opreme, poleg tega pa smo sprejeli ukrepe pri zasnovi na področju dovajanja hladilne tekočine in sistema odvajanja. Uporaba električnih sestavnih delov z optimizirano porabo elektrike – izdelanih v sodelovanju z družbo FANUC s področja tehnologije krmilj in pogonov – je del koncepta BluePlus.«

Pri strojni opremi je družba FANUC na primer prek uporabe vrhunske, visokozmogljive elektronike uspela zmanjšati izgubo energije pri pogonih za dodatnih deset odstotkov. Na ravni programske opreme lahko uporabnik na primer izbere želeno stopnjo varčevanja z energijo prek »funkcije za izbiro stopnje varčevanja z energijo«. Odvisno od zahtev strojne obdelave lahko uporabnik izbira med delovanjem stroja s polno močjo in optimizirano porabo energije, ki običajno pomeni nekoliko počasnejšo strojno obdelavo.

Tudi dodatna stroja S131 in S151, ki še nista bila predstavljena, bosta opremljena s sistemom CNC FANUC serije 31i-B. Vendar je Wolfgang Labus še vedno osredotočen na dodaten nov sistem CNC FANUC – kompaktni sistem CNC 0i-F: »To je dodatna možnost za segment strojev nižjega cenovnega razreda različnih serij, ki imajo le nekaj osi in za delovanje ne potrebujejo več kanalov.«

S sistemom 0i-F, prvič predstavljenim na sejmu AMB 2014, je vodilni proizvajalec na svetovnem tržišču za sisteme CNC predstavil svoj »brezhibni koncept«. To pomeni, da so vsa krmilja sistema CNC FANUC sestavljena v skladu s poenotenim standardom in imajo primerljiva navodila za delovanje. To poenostavlja zasnovo serije modularno konfiguriranih strojev, njihovega upravljanja, vzdrževanja in servisiranja.

Izjemna švicarska kakovost pri brušenju

Družba Fritz Studer AG v mestu Steffisburg v Švici zaposluje približno 800 ljudi in skupaj z nemškima družbama Schaudt in Mikrosa v okviru skupine United Grinding tvori skupino za tehnologijo okroglega brušenja. Studer se lahko pohvali z več kot 100 leti izkušenj na področju razvoja in proizvodnje strojev za natančno okroglo brušenje. S približno 22.000 dobavljenimi sistemi je družba Studer vodilna na trgu in na področju razvoja tehnologije pri univerzalnem, zunanjem, notranjem in neokroglem brušenju. Nabor njihovih izdelkov ne zajema le običajnih strojev, ampak vključuje tudi dovršene sistemske rešitve za okroglo brušenje z veliko natančnostjo za strojno obdelavo majhnih in srednje velikih obdelovancev. Studer nudi tudi programsko opremo, integracijo sistemov in široko paleto različnih storitev. Med stranke družbe spadajo podjetja s področja strojništva, avtomobilizma, inženirstva za orodja in kalupe, letalske in vesoljske industrije, pnevmatike/hidravlike, elektronike/električnega inženirstva, medicine, urarske industrije in proizvodnje izdelkov po meri.

Uporaba izdelkov FANUC