Met Sinumerik ONE heeft Siemens sinds kort een zeer krachtige CNC in het portfolio, die als digital native werd ontwikkeld en gericht is op de digitale transformatie. Maar welke concrete meerwaarde biedt deze nieuwe besturing voor de loonproductie en de matrijzenbouw? Er zijn bijvoorbeeld nieuwe technologiefuncties beschikbaar die bewerkingen versnellen of de kwaliteit ervan verhogen – In het beste geval zelfs beiden.

De eisen die in de werktuig- en matrijzenbouw aan nauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit van de componenten worden gesteld, zijn zeer hoog. Daar komt nog als extra moeilijkheid bij dat nagenoeg elk individueel werkstuk een unicum is en dat opdrachten meestal zeer snel moeten worden uitgevoerd. Deze hoge eisen kunnen direct worden overgezet naar het lastenboek van uitrusting en machines. Door gebruik te maken van de nieuwe technologiefuncties van de Sinumerik is dat geen probleem.

Gas geven bij simultane bewerkingen met drie en vijf assen

Naast de beproefde matrijzenbouwfunctie Top Surface is er nu de uitbreiding Top Speed. Hiermee wordt bij maximale oppervlaktekwaliteit de bewerkingstijd gereduceerd. Dit is mogelijk omdat binnen vooraf ingestelde toleranties de kleinste afwijkingen door de CAD-specificaties worden aanvaard, dus nominale positiewaarden van de CNC worden afgevlakt. Daardoor worden geometrische “pieken” uitgefilterd, die een nadelige invloed hebben op de bewerkingssnelheid van de CNC. Als bijkomende nieuwigheid gebeurt de optimalisering van het snelheidsprofiel dusdanig dat resonantiefrequenties van de machine niet worden gestimuleerd – wat een snellere bewerking bij gelijke oppervlaktekwaliteit toelaat.

Met name in de matrijzenbouw, waar het werktuig vaak over de component van het ene omkeerpunt naar het andere loopt, wordt deze functie direct duidelijk voor de gebruiker: bekrachtigingen van de machine aan de omkeerpunten, die als kleine slagen aanvoelen, zijn duidelijk beperkt of verdwijnen zelfs helemaal door Top Speed in te schakelen, wat bovendien ook nog de machine spaart.

Idealiter worden de functies Top Surface en Top Speed gezamenlijk toegepast – wat optimale kwaliteit koppelt aan optimale bewerkingstijd. Hoeveel tijd met de nieuwe Top Speed effectief kan worden bespaard, hangt zoals altijd af van de specifieke machine en aandrijving, de machineresonanties, de geometrie van de component en het potentieel van het specifieke onderdelenprogramma. Omdat Sinumerik ONE uitgerust is met multicoretechnologie, en dus maximaal rekenvermogen, konden daarmee al productiviteitsstijgingen van meer dan tien procent worden aangetoond.

Dynamiek aangepast aan het werkstukgewicht

In de werktuig- en matrijzenbouw worden vaak werktuigmachines gebruikt die de mogelijkheid bieden om ook grote en dus meestal zware werkstukken te bewerken. Bij dergelijke machines waren de regeling en de dynamiek van de overeenkomstige machineas tot nu toe afgestemd op het maximale werkstukgewicht. Sinumerik creëert met een cyclus voor intelligente lastaanpassing de voorwaarden om bij werkstukken met gering gewicht de machinedynamiek te verhogen. Deze cyclus biedt bij werktuigmachines met direct aangedreven lineaire en ronde assen zeer veel voordelen, omdat wisselende werkstukgewichten een directe invloed hebben op de voor de versnelling vereiste stroom.

De toepassing is eenvoudig: door Cycle782 via de besturing op te roepen, voert de machine een testverplaatsing uit, bepaalt het gewicht en past de dynamiek- en regelingsparameters overeenkomstig de door de machinefabrikant gedefinieerde aanpassingskarakteristiek aan. Als het werkstukgewicht tijdens de bewerking significant wijzigt, kan Cycle782 meerdere keren worden opgeroepen en kan de dynamiek telkens worden verhoogd.

Met andere woorden: hoe lichter het vastgeklemde werkstuk, hoe korter de machinetijd (door aanpassing van de versnelling en Jerk-waarde) en hoe hoger de nauwkeurigheid (door aanpassing van de regelingsparameters).

Dynamiek aangepast aan asposities

Een technologiefunctie die er op de achtergrond permanent voor zorgt dat de dynamiek van vooral grote werktuigmachines volop wordt benut, is de intelligente dynamiekaanpassing (IDC). Hiermee worden dynamiek- en regelingsparameters asoverkoepelend dynamisch afgestemd, doordat bijvoorbeeld bij een portaalfreesmachine de dynamiek van de Y-as afhankelijk van de actuele positie van de Z-as wordt aangepast en geoptimaliseerd. Zowel werktuig- en matrijzenbouwers als loonproducenten die waarde hechten aan een hoge machinedynamiek, moeten erop letten dat deze technologiefunctie voorzien is.

Botsingen vermijden

collision avoidance

Met de simulatie tijdens de programmering, die op het digitale evenbeeld van de Sinumerik One gebaseerd is, zijn botsingen uitgesloten – zolang er in de realiteit geen afwijkingen ten opzichte van het digitale evenbeeld zijn. Als de machine-operator handmatig werkt of ook maar de kleinste verandering aan de opspanning aanbrengt, moet deze informatie exact worden overgenomen. Enkel op die manier kunnen potentiële botsingen op de werktuigmachine betrouwbaar worden gedetecteerd en doeltreffend worden verhinderd.

Collision Avoidance voor Sinumerik Edge is daartoe in staat, omdat machine en bewerkingsproces accuraat kunnen worden afgespiegeld. Daartoe zijn de werktuigen, hun houders en opspanmiddelen beschreven. Het reële ruwe werkstuk wordt vóór de verwerking in de machine opgemeten, op die manier 1-op-1 overgenomen en als geverifieerd botsingselement tijdens de bewerking overeenkomstig de materiaalafname dynamisch aan de realiteit aangepast. Daardoor stopt de machine voor het tot een botsing komt.

Vermijden van botsingen is in nagenoeg alle gebieden van de verspanende bewerking uiterst belangrijk. Voor loonproducenten zijn echter andere technologische features belangrijk dan voor werktuig- en matrijzenbouwers. Zij verlangen vereenvoudigingen die bij de directe bediening van de machine een rol spelen.

“Haakse kop” in werktuigbeheer en controle op de aanwezigheid van noodzakelijke gereedschappen

Om productiviteitsredenen worden mechanische hoekkoppen gebruikt omdat ze bewerking aan vijf of zes zijden toelaten. Ze worden nu volledig ondersteund in het werktuigbeheer van de Sinumerik: eenmaal aangemaakt hoeft de machine-operator enkel de combinatie van hoekkop en werktuig te selecteren. Daarna staan alle cycli van de Sinumerik inclusief geïntegreerde simulatie ter beschikking, zodat bewerkingen in de loonproductie eenvoudig kunnen worden uitgevoerd.

Met “Identify Tool Demand” kan de machine-operator eenvoudig bepalen of alle, voor de uitvoering van een bepaald onderdelenprogramma, vereiste werktuigen beschikbaar zijn. Daartoe genereert de besturing tijdens de eerste doorloop of tijdens de simulatie van het programma een lokale registratie, op basis waarvan bij een hernieuwde programma-oproep een verschillenlijst kan worden opgesteld. Op deze manier ziet de machine-operator onmiddellijk of alle werktuigen in het magazijn aanwezig zijn en, wanneer dit niet het geval is, welke werktuigen nog moeten worden geladen. Dit reduceert onproductieve tijden, bijv. onderbrekingen omdat een voor de bewerking vereist werktuig ontbreekt. Identify Tool Demand functioneert ook wanneer een programma, bijv. vanwege een bottleneck, naar een andere machine wordt overgezet.

Versnelde ijlgang

De technologiefunctie “jerk-adaptation” spaart tijd tijdens de ijlgang, dus wanneer het werktuig niet in ingrijpt. Door een jerk-aanpassing stijgt de dynamiek van de verplaatsingsbeweging bij positioneertaken of werktuigwissel, zonder dat de volgende ingreep op het werkstuk aan precisie verliest. Daartoe zijn tijdens ijlgangbewegingen hoge jerk-waarden toegelaten, terzelfdertijd wordt het onstaan van trillingen betrouwbaar onderdrukt. Dit heeft gevolgen voor de baannauwkeurigheid, die bij G0 echter van ondergeschikt belang is. Deze technologiefunctie is vooral bedoeld voor werkstukken met meerdere boringen naast elkaar: van de terugtrekking van het werktuig uit de ene werktuigingrijping naar de volgende ingrijping aan de volgende boring kan tijd worden gespaard. Bij omschakeling naar de bewerkingsmodus worden de filters tijdig weer afgezwakt, dus omgeschakeld naar een gematigde jerk-waarde, zodat een hoge precisie op het werkstuk gewaarborgd blijft.

Samenvatting

De nieuwe technologiefuncties zijn beschikbaar voor zowel Sinumerik ONE (SW 6.1) als voor Sinumerik 840D sl (SW 4.9) – waarbij Sinumerik ONE in de werktuig- en matrijzenbouw een neuslengte voorsprong heeft op zijn voorganger dankzij de hoge prestaties voor rekenintensieve functies zoals Top Speed en Top Surface. Elke bijkomende technologiefunctie die de Sinumerik aanbiedt, creëert meer efficiëntie, oppervlaktekwaliteit of tijdwinst.

Bovendien ontstaat een belangrijk, niet te onderschatten voordeel voor het dagelijks werk: wanneer bewerkingen in de werktuig- en matrijzenbouw, waar zelfs de allerkleinste merktekens en schade op een werkstuk in gevormde onderdelen zichtbaar worden, tegen botsingen beschermd zijn; wanneer in de loonproductie de toegang tot intelligente cycli de weg naar het afgewerkte werkstuk vereenvoudigt; wanneer een blik op een lijst volstaat om te weten of een werktuig al dan niet ontbreekt. In dergelijke gevallen zorgen deze assistenten voor een merkbare ondersteuning en ontlasting van de machine-operator – en als extraatje ook voor hoge performantie en veiligheid van de processen.

 Op punt gesteld

Als men de CNC in de werktuigmachine als de hersenen beschouwt en uitgekiende technologiefuncties als IQ-punten, dan stijgt het IQ van de Sinumerik met de volgende softwarestand fundamenteel en met de Sinumerik ONE ongezien. De innovaties dragen telkens op verschillende wijze bij tot een hogere productiviteit van werktuigmachines: ze verhogen de dynamiek en de contournauwkeurigheid, verbeteren de bewerkingskwaliteit, sparen de machine en maken het voor de machine-operator gemakkelijker om bewerkingen dynamisch en veilig uit te voeren.

Auteur: Dr. Jochen Bretschneider, Technologie- en innovatiemanager, Siemens AG, Nürnberg

Meer info 

over producten, diensten en oplossingen voor CNC & werktuigmachines: surf naar http://siemens.be/machinetools

of neem contact op met ben.de_mits@siemens.com of gilles.de_bruecker@siemens.com voor een vrijblijvend gesprek over de mogelijkheden voor uw bedrijf.

Verdere vragen? Stuur deze naar cnc.be@siemens.com .