Rett verktøy for CNC-teknologi
Av Joppe Næss Christensen
Historien til datamaskiner med numerisk kontroll (CNC) kan dateres syv tiår tilbake. I løpet av 1950-årene var CNC-teknologi vanskelig å introdusere på grunn av produsentenes skepsis. Ifølge verktøyprodusenten ISCAR er det i dag vanskelig å forestille seg en produksjonsverdenen uten CNC-maskiner.
CNC-maskineringssentre er komplekse maskiner i stadig utvikling. Fremskrittene er basert på ulike felt som hovedspindel og dens lagre, fresing av glidebaner, høyhastighetsdrev, datateknikk, hydraulikk, girmotorer, robotikk, sensorer, etc. Sammenlignet med en konvensjonell maskin med mekaniske deler er andelen moderne digitale CNC-maskiner betydelig høyere.
CNC-teknologi vil fortsette å være ryggraden i bearbeidingsmetoder i uoverskuelig fremtid. Utviklingen av CNC-maskiner er ment å generere økt allsidighet, produktivitet, stabilitet, pålitelighet og nøyaktighet til en gitt maskin – altså milepæler som skal sikre moderne maskineringsresultater. Kommende fremskritt er relatert til maskineringssentre som kombinerer subtraktive og additive teknologier som CNC-maskinering og 3D-printing. Samtidig har en fullstendig nytenkning av Industri 4.0 og smart produksjon-konseptene blitt brakt på banen med CNC-avansementene. Smart balansering mellom den virkelige og den virtuelle verden og analyse av sanntidsinformasjon bidrar til beslutninger og korreksjoner som gjøres av datastyrte enheter.
Skjæreverktøyet viktig
Elementet, som er mye mindre, vesentlig billigere og betydelig mindre komplisert sammenlignet med en CNC-maskin, er et skjæreverktøy som er det leddet som direkte fjerner materiale fra et arbeidsstykke og lukker prosessen med "maskin-arbeidsstykke". På grunn av objektive årsaker er dette elementet utsatt for mindre fundamentale endringer og identifiserer ofte skjæreverktøyet som det svakeste leddet i prosessene, noe som også begrenser systemets evner. Derfor bør passende oppgradering av skjæreverktøy betraktes som en integrert del i utviklingen av CNC-teknologi.
Forbedret datatilgang
En tradisjonell tilnærming til å lage skjærende verktøy er å konstruere innovative skjæregeometrier, bruke avanserte skjærematerialer og å benytte ledende produksjonsteknologier beregnet på å forbedre verktøyets levetid, sikre høyere metallavvirkningsvolumer (MRR), gi høyere nøyaktighet og øke påliteligheten. Likevel prioriterer Industri 4.0-trender den digitale komponenten i et skjæreverktøy i utviklingen av CNC-teknologi.
Også før Industri 4.0 har informasjon fulgt med skjæreverktøyene. Katalogdata, verktøytegninger og anbefalinger som først ble utgitt i trykte formater og senere elektronisk, er fortsatt avgjørende for metallbearbeiding. Databehandling har påvirket kundestøtten ved å gi utvidede muligheter i form av data. Ulike programvareapplikasjoner har gjort det mulig å velge optimale verktøy og estimere verktøyets levetid under spesifikke maskineringsforhold. Kombinasjonen av ISCARs NEO-ITA og Power Consumption-applikasjoner muliggjør rask beregning av skjærekrefter, bøyebelastning, strømforbruk, finne passende skjærematerialekvalitet, riktig verktøy for en spesifikk applikasjon, og analysere konkurrenters produkter, sammen med andre nyttige funksjoner. Kunder kan enkelt få tilgang til data og relatert informasjon ved bruk av datamaskiner og mobile enheter. Ikke desto mindre har fremskritt innen nettverkskommunikasjon introdusert en verden av metallskjæring til den virtuelle elektroniske verdenen.
Digitale tvillinger gir nye muligheter
Digital tvillingteknologi komplementerer produksjonsprosesser. Maskineringsmodellering, kollisjonskontroll, prosessoptimalisering for å finne de beste skjærestrategiene er bare noen eksempler. I en smart fabrikk er den digitale tvillingen den viktigste brikken i fundamentet. Forståelig nok er det bare verktøy som har sin digitale tvilling som er akseptabelt for den smarte fabrikkens verktøyavdeling.
Fremgangen innen CNC-teknologi fører til nye krav til skjærende verktøy. En verktøyprodusent forventes å være en leverandør av et produkt som ideelt sett kombinerer et verktøy som et materiellobjekt, dets digitale tvilling i sanntid og et passende programvaremiljø. Dette tillater sømløs innarbeiding av verktøydataene i CAD/CAM og virtuell produksjon, direkte overføring via Internet of Things (IoT)-nettverk – verktøypakker og virtuelle sammenstillinger.
Til nye høyder
For å gjøre verktøyrepresentasjonen tydelig for ulike datasystemer, ble ISO 13399-standarden utviklet og sikrer plattformens uavhengighet. Denne standardiseringen er nødvendig for at andre digitale komponenter i verktøypakken skal forene data relatert til eksempelvis verktøylevetid, kalkulert belastning og maskineringsforhold.
ISCARs digitale verktøykomponent, som er basert på ISO 13399-standarden, inkluderer følgende egenskaper:
– E-katalog med ulike søkefunksjoner, oppdatert kampanjeinformasjon og referansedata.
– .p21-filen (en STEP-fil) inkluderer en produktidentifikasjonsklasse for en omfattende representasjon og utveksling av verktøydata.
– 3D-verktøyrepresentasjon for datamodellering og CNC-programmering i henhold til ISO 10303-standarden (STEP).
– En 2D-verktøyrepresentasjon i DXF-format for en planlagt prosessdokumentasjon, tegninger, verktøyoppsett og oppsettark.
– Virtuelle verktøymonteringsalternativer for dreiing, fresing og borverktøy beregnet for genererte digitale monteringstvillinger i både 3D- og 2D-representasjoner.
– NEOITA – ISCAR Tool Adviser, et ekspertsystem som anbefaler optimale verktøyløsninger for en spesifikk applikasjon.
– Maskineringskalkulatoren og programvareapplikasjonene for optimalisering av skjæremateriale.
Industriell digitalisering tar CNC-teknologier til nye høyder i et raskt tempo. Dette gir et løft til adekvate endringer i produktutvalget til en verktøyprodusent og krever sterke koblinger mellom et skjæreverktøy og dets virtuelle digitale komponent.
For mer informasjon se: www.svea.no og www.iscar.com
Kilde: ISCAR