Švajčiarsky výrobca špeciálnych brúsnych strojov používa riadiace jednotky a pohony od spoločnosti FANUC

Úloha: Spoločnosť J. Schneeberger Maschinen AG, švajčiarsky výrobca nástrojov, vyrába široký sortiment brúsnych strojov vhodných na rozmanité aplikácie. Na vývoj strojov, ako napríklad strojov s priamym pohonom, v ktorých obrobok osciluje s vysokou frekvenciou, potrebovala spoločnosť Schneeberger partnera s odbornými poznatkami z oblasti technológie riadenia a pohonu.

Riešenie: Spoločnosť Schneeberger sa spojila so spoločnosťou FANUC, svojím dlhoročným dodávateľom pohonov a riadiacich jednotiek. Spoločnosť FANUC vyrába celé spektrum lineárnych pohonov, ktoré sú ideálne na tento druh aplikácií. Okrem toho spoločnosti Schneeberger poskytla podporu pri vývoji novej technológie. 

Výsledok: Nový stroj vybavený technológiou pohonu FANUC a CNC systémom FANUC série 31i-B5 má funkciu HCC (High-speed Cycle Cutting) a umožňuje presné a homogénne obrábacie postupy.    

 

 

 

Inovácie až po najmenšie detaily

Spoločnosť Schneeberger zvyšuje výkonovú hustotu brúsenia

S deviatimi strojmi, ako je napríklad kompaktný NGC, zaisťuje spoločnosť J. Schneeberger Maschinen AG vysokú účinnosť brúsenia. Okrem iného to umožňujú komponenty ako vlastný ľahko integrovateľný 3D senzor, ktorý sa dá implementovať do všetkých strojov spoločnosti Schneeberger. Spoločnosť FANUC, ktorá sa ukázala ako dôveryhodný partner, poskytuje technologickým inžinierom spoločnosti Schneeberger už veľa rokov pomoc v oblasti riadenia a pohonu.

Na rezanie dreva a kovov sa používajú značne odlišné nástroje: od polohovateľných prvkov malých rozmerov až po veľké nástroje na preťahovanie a odvaľovanie. Rôzne geometrie, nehovoriac o materiáloch obrobkov a brúsnych kotúčov, prestavujú extrémne vysoké požiadavky na brúsne stroje, ktoré sa používajú na výrobu a tvarovanie. Spoločnosť J. Schneeberger Maschinen AG, výrobca strojov s mnohoročnou tradíciou sídliaci v švajčiarskom meste Roggwil, to považuje za výzvu k neustálej inovácii.

Každý rok prichádza s niečím novým. Napríklad pred dvoma rokmi predstavila spoločnosť Schneeberger na veľtrhu EMO závitník NGM vhodný na výrobu závitovacích nástrojov prostredníctvom jedinej zostavy. Je vybavený dokopy šiestimi osami, pričom päť z nich má priamy pohon. Jednou zo špeciálnych funkcií závitníka NGM je, že obrobok môže oscilovať s vysokou frekvenciou. Dr. Hartmut Rühl, vedúci oddelenia softvéru a elektroniky, vysvetľuje: „Na osciláciu sú ideálne lineárne pohony. Umožňujú totiž malé, vysoko dynamické pohyby a nepodliehajú opotrebovaniu.” Technológia priameho pohonu umožňujúca rýchlu osciláciu sa osvedčila na brúsnom stroji Gemini GHP, ktorý bol zavedený pred desiatimi rokmi. Na stroji však osciluje brúsny kotúč, keďže pri brúsení odvaľovacích fréz predstavuje menšiu hmotnosť. Na porovnanie brúsny kotúč na závitovacích nástrojoch má veľkosť 300 mm a je ťažký. Z tohto dôvodu sa spoločnosť Schneeberger rozhodla, že oscilovať bude obrobok.

Podporu pri vývoji strojov s priamym pohonom poskytla spoločnosť FANUC, ktorá spoločnosti Schneeberger dodáva technológiu riadenia a pohonu už veľa rokov.

Partnerstvo so spoločnosťou FANUC, do ktorého Hartmut Rühl vkladá veľkú dôveru, funguje od roku 1990: „Žiadny iný výrobca riadiacich jednotiek na svete nemá takú dobrú organizáciu. Úroveň kvality a spoľahlivosti produktov FANUC je skutočne extrémne vysoká.”

Ideálne na oscilačné obrábanie

V otázke oscilačných pohybov spoločnosť Schneeberger nedá dopustiť na lineárne motory. Hartmut Rühl to približuje takto: „Jedine priamy pohon nám umožňuje dosiahnuť 5-milimetrové výkyvy s frekvenciou 15 Hz. Tieto pohyby neprogramujeme prostredníctvom kódu G-Code, ale prostredníctvom tabuľky údajov. Tá sa využitím špeciálneho softvéru FANUC s názvom HCC konvertuje na príkazy určené stroju.”

Pomocou funkcie HCC (High-speed Cycle Cutting), ktorú poskytuje firma FANUC vo svojich špičkových riadiacich CNC systémoch radov 30i a 31i, je možné dosiahnuť presné a homogénne postupy obrábania, ktoré sa nedajú dosiahnuť v žiadnom inom procese. Základná štruktúra je jednoduchá: S cieľom umožniť pohyb osí sa vytvorila tabuľka, v ktorej sú pre určené časové intervaly (napr. 1 milisekunda) naprogramované relatívne pohyby konkrétnych osí.

Malé rozmery, veľký pracovný priestor

Minulý rok predstavila spoločnosť Schneeberger stroje NGC, novú univerzálnu a superkompaktnú generáciu brúsnych strojov. Je vhodná pre štandardné nástroje, ako sú priame, polomerové a profilové rezáky, vysokovýkonné vrtáky, výstružníky, profilové otočné dosky z HSS, karbidu a cermetu. Ostrenie fréz, tvarovacích nožov, čepelí a skosených ložiskových kotúčov umožňuje špecificky navrhnutý softvér, postupy brúsenia a upínacie systémy. Medzi množstvo funkcií patrí aj výroba brúsnych nožov vhodných do papierenského, potravinárskeho a plastového priemyslu a obrábanie diskových obrobkov so špeciálnym upínaním a automatickým nakladaním.

„Na trhu je dopyt po strojoch s čo najmenšími rozmermi a stále porovnateľne dlhými pretínajúcimi sa osami,” vysvetľuje Hartmut Rühl. „Zariadenie NGC nám pomohlo získať vhodnú rovnováhu.” Kompaktné 5-osové zariadenie umožňuje kompletné obrábanie nástrojov (po obvode aj čelne) až do reznej dĺžky 300 mm. Obrobok môže mať priemer až do 300 mm a jeho maximálna dĺžka môže byť 500 mm. Hoci závitníky NGC aj NGM sa považujú za relatívne malé stroje, spoločnosť Schneeberger k nim ponúka meniče brúsnych kotúčov a sedem balíkov kotúčov.

Prechod na novú generáciu riadiacich jednotiek

Všetky stroje vo vyššom segmente, napr. aj závitníky NGM a NGC, vybavila spoločnosť Schneeberger CNC riadiacimi jednotkami FANUC série 31i-B5, ktoré sú ideálne na 5-osové obrábanie – spolu s priemyselným počítačom s integrovaným Panelom i. Ten je prepojený s CNC systémom cez vysokorýchlostnú zbernicu HSSB. Týmto spôsobom môžu špecialisti na brúsenie použiť patentovaný softvér Quinto s prispôsobeným rozhraním a využiť svoje odborné poznatky.

Všetky stroje používané v spoločnosti Schneeberger prešli na model B, čo je nová generácia riadiacich jednotiek FANUC. V prípade aplikácií jednoduchších na programovanie sa predchádzajúci CNC systém Power Mate nahradil modelom FANUC 35i-B bez počítačovej podpory. Hartmut Rühl zdôrazňuje, že táto „jednoduchosť” sa netýka presnosti, ale požiadaviek programovania: „Pomocou týchto strojov sa nože fréz môžu naostriť tak, že dosiahnu kvalitu 3A. Veľmi náročná úloha si síce vyžadovala desať z 20 parametrov, avšak celá prebehla na jedinom stroji.”

Rühl ako špecialista na riadiace jednotky tiež naznačil záujem o CNC systém FANUC novej kompaktnej série 0i-F: „Mohla by to byť ďalšia alternatíva brúsnych strojov pre nižší segment s menším počtom osí, ktoré nevyžadujú využitie viacerých kanálov.” Prezentovaním série 0i-F na európskom veľtrhu AMB 2014 odhalil svetový líder v oblasti CNC systémov svoj jednoduchý koncept. Zahŕňa podmienku, že všetky CNC riadiace jednotky bude spoločnosť FANUC vytvárať podľa jednotnej normy a s porovnateľnými prevádzkovými inštrukciami. To znamená, že série 31i-B5 a 0i-F musia byť kompatibilné s rovnakými periférnymi komponentmi (zosilňovač, vstupno-výstupné jednotky atď.) a musia mať rovnaký kryt. Jedinou výnimkou je softvér.

Úspora času vďaka presným meraniam stroja

Spoločnosť Schneeberger má aj ďalšiu inováciu, ktorá je dostupná vo všetkých sériách a generáciách strojov: vlastný 3D senzor. Hartmut Rühl vysvetľuje dôvod jeho vývoja: „Postupom času sa vyvíjajú čoraz presnejšie a rýchlejšie stroje. Integrovaný senzor by teda mal mať podobné schopnosti. S cieľom poskytnúť našim zákazníkom optimálne riešenie sme vyvinuli 3D senzor, ktorý napĺňa naše požiadavky na 100 %.”

Podobne aj senzor Zenon od spoločnosti Schneeberger je založený na využití polovodičových tenzometrov (ScSG), technológii, ktorá sľubuje vysokú úroveň presnosti. Antonio Grasso, aplikačný inžinier zodpovedný za vývoj, vysvetľuje: „Aj lídri na trhu v oblasti hmatovej 3D technológie merania používajú túto metódu merania. Pomocou nej získavame absolútne porovnateľné výsledky.” Táto technológia snímania dosahuje vysoký stupeň opakovateľnosti a nemení sa ani po niekoľkých miliónoch snímaní. Takisto eliminuje tzv. lobing, ktorý sa objavuje pri kinematických senzoroch.

„Stroje s lineárnymi motormi a vynovenou extrémne pevnou konštrukciou vybavené senzorom Zenon,” vysvetľuje Antonio Grasso, „dosahujú úroveň presnosti, ktorú by sotva prekonali externe koordinované meracie stroje. Dokázali sme to v porovnávajúcich meraniach. Teraz dosahujeme presnosť pod jeden mikrón a sme na ceste k dosiahnutiu reprodukovateľných meraní s presnosťou na 0,5 µm.”

Zavedenie takéhoto integrovaného senzora prináša používateľovi veľa výhod, predovšetkým časovú úsporu. Eliminuje sa totiž potreba výmeny nástrojov medzi meraním a prestavením brúsneho stroja. Každá malá pomoc sa počíta, a to najmä pri veľkých strojoch, ako sú odvaľovacie frézy alebo dokonca granulovacie frézy, ktoré môžu vážiť až jednu tonu. „Pri takýchto strojoch môže nastavenie trvať aj 30 minút,” vysvetľuje Hartmut Rühl.

Z hľadiska zabezpečenia kvality však stroj s integrovaným senzorom nenahrádza merací stroj. Ak by napríklad stroj nebol správne nastavený, integrovaný senzor by nezaznamenal žiadnu chybu. Antonio Grasso však zdôrazňuje: „Používateľom však jednoznačne poskytuje tú výhodu, že môžu odhadnúť svoj výrobný proces a overiť reprodukovateľnosť výsledkov. Na overenie presnosti by teda malo stačiť položenie niekoľkých dielov do meracieho stroja.

Funkcia riadiacej jednotky zrýchľuje proces snímania

Aj pri vývoji nového senzora aplikačný inžinier blízko spolupracoval s dodávateľom pohonu a riadiacich jednotiek, spoločnosťou FANUC. Výsledkom tejto spolupráce je zrýchlenie procesu snímania. V minulosti bolo potrebné prejsť so senzorom až ku komponentu konštantnou rýchlosťou. Každý senzor pritom vyžadoval dodržanie určitého odstupu. Model B novej generácie riadiacich jednotiek FANUC teraz ponúka funkciu Feed Forward Compensation In Skip, ktorá umožňuje snímanie aj vo fáze akcelerácie. „Rovnakú presnosť teraz dosahujeme za oveľa kratší čas,” sumarizuje Grasso. „Pretože CNC systém FANUC riadi obrábanie a nie meranie, ktoré číta presné pozície každú milisekundu, výsledok je pozoruhodný. Vstúpili sme do novej oblasti, v ktorej dokážeme čiastočne konkurovať strojom špecializovaným na meranie.”

Dobrými výsledkami meraní sa v spoločnosti Schneeberger nevyznačujú len lineárne stroje Sirius a závitník NGN. Výborné výsledky dosiahlo v testoch aj zariadenie NGC. Navyše senzor Zenon je kompatibilný aj so staršími zariadeniami. To znamená, že ak používateľ chce vymeniť svoj súčasný senzor Schneeberger, môže to urobiť jednoducho s malým rozhraním.

 

Priekopník v oblasti brúsenia

Už v roku 1923 založil Walter Schneeberger spoločnosť nesúcu jeho meno. O dva roky neskôr uviedol na trh stroj R1, brúsny stroj s univerzálnymi aplikáciami. Spoločnosť potvrdila svoju úlohu technologického priekopníka, keď v roku 1985 vyvinula a zostrojila prvú profilovú brúsku s CNC riadením. Tá ohlásila nástup novej éry kvality nástrojov. V roku 1990 spoločnosť Schneeberger predstavila koncept 5-osového brúsenia a v roku 2003 prvý stroj s lineárnym pohonom, Sirius HPM. Dnes táto spoločnosť so 170 zamestnancami ponúka brúsne stroje ako Corvus, Gemini a Norma s CNC systémami a výkonmi do 40 kW. Okrem toho spoločnosť Schneeberger ponúka sériu Aries, čo je ekonomicky výhodná alternatíva 5-osovej technológie ostrenia. Okrem centrály v meste Roggwil vo Švajčiarsku má táto spoločnosť dcérske spoločnosti v Nemecku, Francúzsku, Taliansku, USA a Číne a viac ako 20 zastúpení po celom svete.