Programy CAM tworzą ścieżkę narzędzia w oparciu o zaimplementowane algorytmy, które muszą być uniwersalne, aby obsłużyć dowolną geometrię detalu. Coraz częściej umożliwiają nam, użytkownikom, dostosowanie wartości posuwu podczas ruchów wejścia i wyjścia z materiału lub przy zmianie kierunku skrawania. Takie rozwiązania zwiększają możliwości dopasowania parametrów skrawania do panujących warunków. Jednak nadal nie jesteśmy w stanie w pełni efektywnie wykorzystać możliwości naszej obrabiarki i wybranych przez nas narzędzi. Tutaj z pomocą przychodzi Eureka Chronos – wyspecjalizowany program do optymalizacji kodu NC.
Rysunek 1: Interfejs Eureka Chronos
Jak to działa?
Eureka Chronos analizuje zaangażowanie narzędzia podczas realizacji programu NC. Podczas symulacji programu analizuje ruchy narzędzia i odczytuje wartości takie jak głębokość skrawania, szerokość skrawania, grubość wióra czy objętość usuwania materiału. Dzięki takiej analizie Eureka Chronos jest w stanie określić, kiedy narzędzie jest mniej obciążone lub czy pracuje w warunkach, które wykraczają poza założone przez nas wartości. Wyniki analizy prezentowane są w formie czytelnych wykresów, które umożliwiają dogłębną analizę i wychwycenie nawet najmniejszych problemów podczas realizacji programu NC. Dodatkowo, Eureka Chronos pracuje na finalnym g-kodzie, który wykorzystujemy na obrabiarce. Daje to pewność, że ruchy narzędzia i usuwanie materiału jest dokładnym odwzorowaniem rzeczywistego procesu. Co również istotne – program po optymalizacji realizuje dokładnie taką samą trajektorię jak przed optymalizacją – optymalizacja polega na dopasowaniu wartości posuwu. Poniżej przedstawione jest okno optymalizacji programu w Eureka Chronos.
Rysunek 2: Okno optymalizacji
Kiedy warto wykonać optymalizacje programu?
Wachlarz zastosowań Eureka Chronos jest bardzo szeroki – począwszy od obróbki zgrubnej, gdzie chcemy usunąć dużą ilość materiału przy zachowaniu stabilności procesu, przez przyspieszenie obróbki wykańczającej, po eliminowanie problemów z nadmiernym zużyciem narzędzia, a nawet jego pękaniem w trakcie obróbki. Możemy skrócić czas obróbki poprzez zwiększenie posuwu, gdy narzędzie jest mniej obciążone, ale także poprzez wyeliminowanie wymiany narzędzia wynikającej z jego nadmiernego zużycia. Eureka Chronos umożliwia nam niezwykle wszechstronne użycie optymalizacji.
Metody optymalizacji
Każdy proces obróbki jest inny, różne są również cele optymalizacji. Aby w pełni wykorzystać potencjał obrabiarki i narzędzia, Eureka Chronos umożliwia przeprowadzenie optymalizacji za pomocą następujących metod:
- Współczynnik objętości – metoda dąży do uzyskania stałej wydajności usuwania materiału
- Grubość wióra – metoda, której celem jest uzyskanie stałej grubości wióra
- Moc, moment – dwie metody, które umożliwiają pełne wykorzystanie potencjału obrabiarki
- Multi-objective – użytkownik może połączyć powyższe metody, dzięki czemu kontrolowanych jest wiele parametrów
- A. I. – inteligentny algorytm Eureka Chronos analizuje warunki skrawania i samodzielnie dostosowuje wartości w oparciu o limity wprowadzone przez użytkownika
Praca każdego narzędzie może być optymalizowana inną metodą, co daje nam możliwość dopasowania odpowiedniej metody do strategii i sposobu pracy narzędzia oraz naszego celu optymalizacji.
Przykład optymalizacji
Łatwiej będzie nam zrozumieć działanie optymalizacji na przykładzie. Na poniższym zrzucie ekranu widoczna jest nasz detal w trakcie obróbki. Wyobraźmy sobie, że tak wygląda element po obróbce zgrubnej. Widoczne są ślady po większych narzędziach, nierówności powierzchni i niejednorodność naddatku. Czerwone i żółte linie prezentują ścieżkę narzędzia – wykańczająca operacja konturowania wyspy. Możemy sobie wyobrazić, że narzędzie wykańczające, które będzie poruszało się wzdłuż tej ścieżki będzie realizować obróbkę przy różnych warunkach skrawania – fragmenty, gdzie narzędzie będzie usuwało więcej materiału oraz fragmenty, gdzie usuwanego materiału będzie niewiele.
Rysunek 3: Przykład do przeprowadzenia optymalizacji. Na modelu półfabrykatu widoczna jest nierówna powierzchnia boczna. Żółte linie to ścieżka narzędzia.
Oczywiście, w rzeczywistym procesie te różnice nie są tak wyraźne – w przykładzie zostały one uwydatnione. Jednak nawet niewielkie zmiany warunków skrawania są istotne dla stabilności pracy narzędzia, dla jego zużycia oraz dla jakości uzyskiwanych powierzchni.
Analiza warunków skrawania
Na poniższym wykresie przedstawione są dwie obserwowane wartości – posuw narzędzia [mm/min] oraz grubość wióra [mm]. Warunki dla programu oryginalnego wyświetlone są w kolorze pomarańczowym, dla programu po optymalizacji – na zielono. Zwróćmy uwagę, że przy użyciu oryginalnego programu narzędzie cały czas korzysta ze stałej wartości posuwu 750 mm/min – co jest charakterystyczne dla programów generowanych z oprogramowania CAM. Widzimy, że efektem tego jest zróżnicowana grubość wióra. Nasze narzędzie cały czas pracuje w zmiennych warunkach skrawania, czego efektem może być jego większe, nierównomierne zużycie czy powstawanie drgań – te z kolei mogą wpłynąć na poprawność realizacji procesu obróbki. Zwróćmy teraz uwagę na program po optymalizacji. Na wykresie posuwu widzimy, że narzędzie porusza się ze zmienną wartością posuwu. Limity wartości posuwu nadaje użytkownik, więc mamy pewność, że narzędzie pracuje w zakresie, który jest dla nas akceptowalny. Zwróćmy również uwagę, że wartości są odchylone w obie strony – występują zarówno większe jak i mniejsze od wprowadzonych przez nas w oryginalnym programie. Eureka Chronos umożliwia przyspieszenie posuwu tam, gdzie jest to korzystne, jednak również odpowiednie zmniejszenie wartości posuwu tam, gdzie jest to konieczne. Efektem tych zmian jest niemal całkowicie płaski wykres grubości wióra. To oznacza, że narzędzie pracuje w swoich optymalnych warunkach w sposób stabilny, czego efektem jest jego mniejsze zużycie. Korzystnym dla nas „skutkiem ubocznym” jest skrócenie czasu obróbki – w opisywanym przypadku wynosi 16% na korzyść programu po optymalizacji.
Rysunek 4: Wykres warunków skrawania przed i po optymalizacji
Podsumowując, Eureka Chronos umożliwia przeprowadzenie optymalizacji kodu NC przez dostosowanie wartości posuwu do warunków skrawania narzędzia. Dzięki symulacji finalnego kodu NC jest w stanie dokładnie odwzorować warstwę skrawaną w każdym ruchu freza i dopasować odpowiednią wartość posuwu zgodnie z limitami wprowadzonymi przez użytkownika. Eureka Chronos nie zmienia trajektorii narzędzia – jest to w pełni bezpieczne rozwiązanie.
Na koniec porównajmy, jak wygląda program przed i po optymalizacji. Odpowiadające sobie linie kodu zostały ustawione w tych samych linijkach. Zwróćmy uwagę, że długie przejazdy zostały podzielone na krótsze odcinki, w których zastosowane zostały odpowiednie wartości posuwu. Wynikowa trajektoria jest dokładnie taka sama, jednak uzyskaliśmy optymalne warunki skrawania w każdym momencie pracy freza.
Rysunek 5: Kod NC przed (po lewej) i po optymalizacji (po prawej)
Wymierne korzyści
Wykorzystanie programu Eureka Chronos do optymalizacji kodu NC przynosi wymierne korzyści w postaci zmniejszenia zużycia narzędzi oraz skrócenia czasu obróbki. Najczęściej wykorzystanie optymalizacji prowadzi do skrócenia czasu obróbki o 10-15%. W przypadku dłuższych procesów lub operacji, gdzie usuwane są duże objętości materiału, uzyski mogą przekroczyć 20%. Przekłada się to bezpośrednio na koszty obróbki jak i zysk całej firmy. Dodatkowym atutem jest możliwość weryfikacji warunków dla utworzonych ścieżek narzędzia. Programista otrzymuje więc narzędzie do analizy przygotowanych przez siebie programów, co umożliwia doskonalenie jego umiejętności i w efekcie prowadzi do tworzenia coraz bardziej efektywnych programów NC.
