4

Bilder

Moderne banebrytende verktøyproduksjon er utenkelig uten avanserte CNC-maskiner. Foto: ISCAR

Av Joppe Næss Christensen 7. januar 2022 10:00

Neste generasjon skjæreverktøy må være enda bedre enn de er i dag. Det mener ISCAR, en av verdens ledende verktøyprodusenter.

Med et minimalt antall maskinoperatører deler en rekke CNC-maskiner arbeidsområde med industriroboter som transporterer bearbeidede deler. Et allerede vanlig syn i en moderne metallbearbeidingsfabrikk. CNC-maskiner er selve katalysatoren som utviklet datateknikken for å muliggjøre denne nye virkeligheten. Avanserte fleraksemaskiner gjør det mulig å produsere svært kompliserte former med minimale oppsett. Avanserte frese- og dreieegenskaper, kombinert med multifunksjonsmaskiner, åpner nye muligheter for effektiv prosessplanlegging. Nyskapende CNC-bearbeiding nærmer seg en hel delproduksjon i ett sett – den ultimate drømmen for enhver produsent. Et kvantesprang i CNC-teknologien muliggjør praktisk forståelse av bearbeidingsmetoder som lenge bare var teoretiske. Fremgangen i datastyrt numerisk styring er imponerende. Det har påvirket relaterte områder som arbeid og verktøyholding, og den mangfoldige verden av freseverktøy.

Digital produksjon
Så, hva kan verktøymaskinprodusentene forvente av skjæreverktøyprodusentene? Hva er kravene til moderne skjæreverktøy? Hva er det som skal drive verktøyprodusentene når de planlegger produksjonsprogrammet for nærmeste fremtid? Svaret er enkelt: Neste generasjon verktøy må være enda bedre! Enda raskere bearbeiding, ennå lengre levetid, bedre overflatebehandling, for å nevne noe. Dette er klare krav alle verktøyprodusenter må jobbe hardt for. Fremgangen innen CNC-teknologi har imidlertid fremhevet en annen funksjon i verktøydesign som den digitale komponenten. Dette virtuelle elementet har blitt en integrert del av morgendagens skjæreverktøy.
Den moderne utviklingen av smart produksjon er basert på nettverksteknologier. I en smartfabrikk arbeider CNC-maskinene i sanntid, og kombinerer gjensidig informasjonsutveksling fra en miljømessig sammenheng som blander virkelige og virtuelle verdener. Systemene samhandler med konteksten via tingenes internett (IoT). For eksempel viser den virkelige verden posisjonen til et skjæreverktøy og skjær i drift, mens den virtuelle verden spesifiserer 3D-verktøybaner i drift, kombinert med forhåndsdefinerte bearbeidingsmonn. Deretter befinner den virkelige og virtuelle verden seg i et skjæreverktøy der de naturlig utfyller hverandre.

Virtuell utvikling
En digital verktøykomponent besitter enormt med informasjon eller data. Elementene består av 3D- og 2D-modeller, estimert levetid, samlet bearbeidingstid, og mulige begrensninger som eksempelvis maksimal rotasjonshastighet, optimale bearbeidingsdata og ytterligere viktig informasjon. I morgen vil smartfabrikker med verktøy uten slike komponenter bli stengt – derfor har produsenter av skjæreverktøy begynt å forberede og tilpasse seg endringene. Det virtuelle elementet fokuserer nå på utvikling av nye verktøy og verktøyløsninger.

Kundekrav til digitale verktøy
I århundrer har tekniske tegninger blitt ansett som et vanlig språk for å definere verktøyfunksjoner. Computer Aided Engineering (CAE) og CNC-systemer krever en annen form for datautveksling. Samarbeid mellom all verdens spesialister fra ulike ingeniørfag og vitenskapelige felt har resultert i etableringen av ISO 13399-standarden, som spesifiserer data og informasjon relatert til skjæreverktøy, deres innehavere som danner ordbok for språket. Binding til denne standarden betyr at verktøyets digitale komponentplattform forblir uavhengig, og systemene kan utnytte dataene sømløst. Denne nye standarden er bare det første tegnet. Smartfabrikken vil kreve flere smartere produksjonssystemer og smartere verktøy for disse systemene. Informasjon om verktøyegenskaper, for eksempel gjenværende levetid, en spesifikk verktøyidentifikasjon og driftsbegrensninger krever ensartede regler for å spesifisere informasjonen og datapresentasjonen – som ISO 13399, men mye mer omfattende. Disse vil kreve et intensivt samarbeid mellom selskaper og statlige institusjoner.
I dag forventer en skjæreverktøykunde å motta ikke bare et fysisk verktøy, men også rask tilgang til tilhørende informasjon, for eksempel virtuelle monteringsalternativer for kollisjonssikring, finne den optimale verktøykonfigurasjonen, bearbeidingsdata, og lære hvordan endrede skjæreparametere vil påvirke verktøyets levetid. Dette har allerede dannet den virtuelle verktøykomponenten, og relevansen vil bare vokse.

Virtuelt verktøymiljø
ISCAR er klar over viktigheten av digitale verktøy. Selskapets nye utviklinger gjelder både skjæreverktøy og viktig verktøyinformasjon; alternativer for verktøymontering i 3D- og 2D-formater i ISCARs elektroniske katalog; NEO-ITA, ISCARs digitale verktøyrådgiver, elektroniske beregninger og MATRIX, den automatiserte verktøydispenseren som en integrert del av verkstedgulvet i en smartfabrikk. Dette er bare noen få eksempler på verktøyets virtuelle miljø.

Virtuell prosesskjede
Fra teknologer som jobber med prosessplanlegging, ingeniører som konstruerer verktøyserier eller forbereder verktøysamlinger til et komplekst nøkkelprosjekt, CNC-programmerere som kontrollerer verktøybanen i et CAD/CAM-miljø, til applikasjonsspesialister som optimaliserer bearbeidingsoperasjoner, og til og med salgsledere som hjelper til med å velge et mer effektivt verktøy – alle kan bruke timer på å ta i bruk verktøyprodusentenes verktøydata for å integreres med kundens programvare. ISCARs elektroniske katalog gir en digital tvillingrepresentasjon av verktøysamlingen basert på ISO 13399-standarden. Dette garanterer, ifølge produsenten, en vellykket kommunikasjon mellom nåværende og fremtidig programvarestøtte i en digitalisert smartfabrikk. Den virtuelle monteringen sikrer rask, pålitelig simulering av operasjonen samt interferens, ved å kontrollere og optimalisere verktøybanen og utformingen av oppspenningsinnretningene. Siden den valgte bearbeidingsmetoden påvirker de aktive kreftene, og en verktøykonfigurasjon påvirker formen på arbeidselementene, kan simulering av operasjonen ved bruk av verktøymonteringsmodellen også betraktes som et effektivt instrument for design av jigger og oppspenningsalternativer. I tillegg til alternativer for fresing, boring og gjenging av virtuelle verktøy, har ISCAR nylig introdusert funksjonen for montering av dreieverktøy som utvider området til den elektroniske katalogens digitale tjenester.

Digitalisering for smarte fabrikkmiljøer
ISCARs verktøyrådgiver, som hjelper brukere med å velge riktig verktøy, har nå gjenoppstått under merkenavnet NEO-ITA, som inkluderer avansert analyse basert på kunstig intelligens og en big-data-plattform. Den oppgraderte rådgiverversjonen utnytter nye muligheter, for eksempel nye maskinmerker, materialbiblioteker, integrerte bearbeidingsberegninger og muligheten til å eksportere p21-filer som en integrert del av verktøyanbefalingene.
En annen nyttig digital assistent er 4PRO – et nettbasert produktinformasjonsverktøy med bearbeidingsanbefalinger som muliggjør verktøy- og freseskjærinformasjon ved bruk av fingergjenkjenning. 4PRO skanner strekkoden på ISCAR-verktøyets eller freseskjærets emballasje, samtidig som den sikrer tilgang til nødvendig data i CNC-verkstedet. Forskjellige 4PRO-valg presenterer geometrisk informasjon om produktene i henhold til ISO 13399-standarden, og knytter sammen skjær og verktøy for å matche anbefalte skjærehastigheter og matinger. 4PRO leder også skjærgeometri og belegg til riktig metalltype, noe som gir mer nøyaktige valg på planleggingsstadiene i en gitt prosess.
Intelligente CNC-maskiner, nettverksteknologier, informasjonsutveksling i sanntid og virtuelle tvillinger av fysiske objekter er nødvendige elementer for produksjonsutvikling i en tid med Industri 4.0. Digitalisering av skjæreverktøy vil sikre at verktøy vil bli brukt i smarte fabrikkmiljøer.

For mer informasjon se: www.svea.no og www.iscar.com

Kilde: Svea Maskiner