Współczesne przedsiębiorstwa produkcyjne pracują pod coraz większą presją czasu. Detale są bardziej złożone, a serie często wymagają szybkiego przezbrojenia. Dotyczy to zwłaszcza firm, które korzystają z obrabiarek ze sterowaniem FANUC. W parkach maszynowych spotyka się frezarki 3-osiowe, centra pięcioosiowe oraz wielokanałowe tokarko-frezarki. Dlatego dedykowany system CAM do maszyn Fanuc ma duże znaczenie dla bezpieczeństwa produkcji. Łączy on świat wirtualnego projektowania z fizyczną obróbką skrawaniem. Program TopSolid CAM i maszyny ze sterownikiem FANUC tworzą spójne środowisko technologiczne. Jego celem jest eliminacja błędów przy generowaniu kodu G.
W takim środowisku kluczowym wąskim gardłem bywa przygotowanie technologii. Ręczne pisanie kodu ISO na pulpicie maszyny zwiększa ryzyko błędów. Podobny problem pojawia się przy generycznych postprocesorach. Mogą one wydłużać czas przezbrajania i zwiększać ryzyko kolizji. Często nie pozwalają też wykorzystać pełnych możliwości sterownika.
Cyfrowy bliźniak i kinematyka maszyn FANUC w środowisku TopSolid
Sercem TopSolid CAM jest koncepcja cyfrowego bliźniaka, czyli Digital Twin. Technolog nie programuje więc w oderwaniu od realnej maszyny. Pracuje na kompletnym modelu kinematycznym obrabiarki. Model obejmuje osie liniowe X, Y, Z oraz osie obrotowe A, B, C. Uwzględnia także fizyczne limity przejazdów i punkty referencyjne. Dotyczy to między innymi ruchu we współrzędnych absolutnych, czyli G28.
Dzięki temu system analizuje ścieżkę jeszcze przed uruchomieniem programu na maszynie. Sprawdza, czy ruch nie przekroczy zakresu roboczego. Pozwala też lepiej zarządzać wyjazdami bezpieczeństwa. Ma to znaczenie na maszynach takich jak Haas UMC 750 z układem stołu BC. Podobne korzyści widać na wielofunkcyjnych centrach Mazak VTC 800.
Postprocesor TopSolid może zoptymalizować ruchy powrotne. Zamiast pełnego powrotu G28 X0 Y0 Z0 system może wygenerować krótszy odjazd. Przykładem jest bezpieczny powrót wyłącznie w osi Z, czyli G28 Z0. Takie podejście skraca czas cyklu pomocniczego.
Zarządzanie funkcjami pomocniczymi, czyli M-kodami
Zaawansowana kinematyka obejmuje nie tylko ruchy robocze. Obejmuje również kontrolę automatyki maszyny za pomocą kodów M. TopSolid CAM może zarządzać blokowaniem i odblokowywaniem osi obrotowych. W obróbce indeksowanej na centrach Mori Seiki NMV postprocesor generuje odpowiednie sekwencje. Dotyczy to zacisku osi C, czyli M10 Clamp i M11 Unclamp. Dotyczy to także osi B, czyli M68 Clamp i M69 Unclamp. Takie sekwencje zwiększają sztywność układu podczas ciężkiego frezowania zgrubnego.
System kontroluje również media chłodzące. Może rozróżniać chłodzenie zewnętrzne, chłodzenie przez wrzeciono, nadmuch powietrzem i mikro-lubrykację. Następnie dobiera odpowiednie kody do konfiguracji maszyny. Przykładem może być M51 albo M8, zależnie od ustawień. Dobór zależy też od narzędzia oraz obrabianego materiału.
Zaawansowane programowanie wieloosiowe: obróbka indeksowana 3+2 i płynna 5-osiowa
Przy obróbce wieloosiowej na sterownikach FANUC ważna jest transformacja układów współrzędnych. Tradycyjnie operator musiał bazować detal w każdej pozycji obrotowej. Zaawansowany CAM do maszyn Fanuc automatyzuje obsługę płaszczyzn pochylonych. TopSolid generuje składnię G68.2 X_ Y_ Z_ I_ J_ K_ zgodną z konfiguracją Eulera. Dzięki temu sterownik FANUC przelicza przesunięcie punktu zerowego w przestrzeni 3D. Dzieje się to po obrocie osi. Postprocesor zabezpiecza cały proces. Przed wywołaniem G68.2 automatycznie odwołuje korekcję długości narzędzia kodem G49. Ogranicza to ryzyko gwałtownych ruchów kompensacyjnych wrzeciona.
Płynna obróbka 5X i kontrola punktu centralnego narzędzia, czyli RTCP
W płynnych strategiach 5-osiowych narzędzie stale zmienia orientację względem powierzchni detalu. Dlatego potrzebna jest funkcja RTCP, czyli Rotation Tool Center Point. W systemach FANUC aktywuje się ją kodem G43.4. W nowszych sterownikach serii 31i mogą występować także dedykowane makra, na przykład G435.
Program TopSolid CAM kontroluje ten tryb pracy. Jeśli maszyna ma sprzętowe RTCP, postprocesor wyprowadza współrzędne względem wierzchołka narzędzia. Dotyczy to między innymi maszyn Mazak z serii Matrix. Dotyczy to też maszyn Haas z funkcją DWO/RTCP. Sterownik CNC może wtedy dynamicznie zarządzać osiami obrotowymi.
Inaczej wygląda sytuacja przy starszych obrabiarkach bez tej opcji. Przykładem są starsze frezarki Haas VF z dostawianym stołem uchylno-obrotowym TR. W takim przypadku jądro postprocesora TopSolid wykonuje przeliczenia matematyczne. Wykorzystuje zdefiniowane odległości od centrum obrotu osi. Następnie generuje kod, który symuluje działanie RTCP na poziomie programowym. Pozwala to uzyskać dobrą jakość powierzchni bez kosztownych opcji sprzętowych.
CAM do Maszyn FANUC - Wielozadaniowość Mill-Turn i sterowanie wielokanałowe
Maszyny Mill-Turn łączą operacje tokarskie i frezarskie w jednym zamocowaniu. Przykładami są DMG MORI NT, Nakamura-Tome oraz Mazak Integrex. To jedne z najtrudniejszych obrabiarek do programowania. Często mają dwa wrzeciona: główne i przeciwwrzeciono. Posiadają także niezależne nośniki narzędzi. Może to być głowica rewolwerowa oraz górne wrzeciono frezarskie B.
TopSolid CAM Mill-Turn oferuje menedżer synchronizacji wielokanałowej. Użytkownik widzi proces obróbki na osi czasu. Może też definiować punkty wspólne metodą drag&drop. Są to kody synchronizacji, na przykład od M100 do M199. Mogą to być także komendy P.
Postprocesor generuje kody przejścia między trybem tokarskim i frezarskim. Dotyczy to kodów M46/M246 oraz M45/M245. Automatyzowany jest także transfer przygotówki z wrzeciona głównego na przeciwwrzeciono. To jeden z najbardziej krytycznych etapów procesu. CAM do maszyn FANUC, taki jak TopSolid generuje pełną sekwencję transferu. Obejmuje ona synchronizację obrotów wrzecion i dojazd osi pomocniczej. Obejmuje też kontrolę nacisku, przejęcie materiału oraz otwarcie i zamknięcie szczęk. W tym obszarze wykorzystywane są kody M211/M210. Sekwencję kończy bezpieczny odjazd do pozycji wyjściowej, czyli G330.
Interpolacja polarna G112/G113 i tryb lustrzany Mirror Mode
Podczas frezowania czoła detalu cylindrycznego nie każda tokarka ma fizyczną oś Y. W takich przypadkach TopSolid może automatycznie wdrożyć interpolację polarną G112/G113. System przekształca ruchy kartezjańskie X-Y na ruchy w osi wirtualnej X-C. Pozwala to wykonywać skomplikowane kieszenie oraz napisy na czole detalu.
Praca na przeciwwrzecionie wymaga też obsługi trybu lustrzanego. Postprocesor automatycznie zarządza inwersją osi Z. Odpowiada również za mapowanie układów współrzędnych. Przykładem jest automatyczna zamiana G54 na G55 albo G56 w trybie lustrzanym. Dotyczy to między innymi maszyn Nakamura-Tome. Proces może być kontrolowany wewnętrznym parametrem konfiguracyjnym.
System dba także o kompensację promienia narzędzia. Chodzi o prawidłową interpretację kodów G41 i G42. Kontrolowane jest również przełączanie trybów średnicowo-promieniowych. Dla operacji wrzeciona może to być G10.9 X1. Dla operacji narzędziowych może to być G10.9 X0.
Pełna asocjatywność geometrii i automatyzacja poprawek
Największa przewaga zintegrowanego środowiska TopSolid CAD/CAM/PDM pojawia się przy zmianach konstrukcyjnych. Konstruktor może zmienić średnicę otworu albo kąt nachylenia płaszczyzny. System PDM natychmiast oznacza wtedy dokumentację jako nieaktualną.
Technolog w module CAM nie musi budować technologii od nowa. Ścieżki narzędzia aktualizują się na podstawie asocjatywności geometrii. To samo dotyczy orientacji osi obrotowych oraz cykli G68.2. Ponowne wygenerowanie pliku NC zajmuje kilka sekund. Wygenerowany kod ISO jest w 100% wolny od błędów składniowych. Może być bezpośrednio przesłany na sterownik FANUC przez sieć zakładową.
CAM do maszyn FANUC - Podsumowanie i rekomendacje dla branży produkcyjnej
W nowoczesnej produkcji testowanie niesprawdzonego kodu na maszynie oznacza realną stratę. Zabiera czas i zwiększa ryzyko uszkodzenia detalu, narzędzia lub obrabiarki. TopSolid jako dedykowany CAM do maszyn Fanuc przenosi ryzyko technologiczne do środowiska wirtualnego. Tam można sprawdzić program przed uruchomieniem na maszynie.
Dla właścicieli firm i menedżerów produkcji ważna jest standaryzacja. Jeden zaawansowany system CAM może generować poprawny kod ISO dla zróżnicowanego parku maszynowego. Dotyczy to maszyn opartych na sterownikach FANUC. Rekomendowanym kierunkiem jest ograniczenie ręcznej edycji kodu G na pulpicie maszyny. Każda zmiana powinna być wprowadzana w systemie CAM. Zapewnia to spójność dokumentacji produkcyjnej z fizycznie wykonanym detalem. Tworzy też fundament pod cyfryzację przedsiębiorstwa zgodnie z ideą Przemysłu 4.0.
