Noggrannare och snabbare bearbetning
Ett nytt koncept från Heidenhahn gör det möjligt att kompensera för maskinens dynamiska avvikelser. “Dynamic Precision” säkerställer att arbetsstycken kan tillverkas med ännu högre konturnoggrannhet och bättre ytor.
Vad kan man göra? Modern tillverkning ställs alltid inför utmaningen att både uppnå högre noggrannhet och kortare bearbetningstid. Ökad produktionshastighet och kostnadspress tvingar tillverkaren att reducera genomloppstiderna. Hårda krav på noggrannhet och ytjämnhet måste uppnås utan tidsödande efterbearbetning.
Vid första anblicken tycks denna motsats inte kunna lösas. Dock är det här som det nya konceptet kommer till nytta med noggranna bearbetningsoperationer ökad produktivitet. Maskinoperatören behöver inte ödsla tid och pengar på onödiga kassationer. Konceptet för TNC styrsystem är ett där tilläggsfunktioner som kompletterar varandra har paketerats. Dessa reglerfunktioner förbättrar verktygsmaskinens dynamiska noggrannhet. Fräsoperationer i maskiner kan utföras snabbare och noggrannare.
Dynamiska avvikelser är orsaken
Dynamiska avvikelser är kortvariga positions- och vinkelavvikelser eller vibrationer i verktygsspetsen (TCP). Dessa ökar ju snabbare NC-programmet körs. Servoregleringen kan som regel inte kompensera för dynamiska avvikelser fullt ut. Detta leder till släpfel mellan matningsaxlarnas nominella och verkliga positioner. Släpfelet är ett mått på reglersystemets kvalitet, med andra ord hur väl regleringen följer en börkontur. De dynamiska avvikelserna förändras med maskinens ålder eftersom exempelvis friktionen ändras på grund av förslitning. Dynamiska avvikelser ökar också ofta i maskiner med bordskinematik när tunga arbetsstycken spänns upp.
Hur uppstår dynamiska avvikelser?
Dynamiska avvikelser är ofta ett direkt resultat av bearbetningsoperationerna. Berabetningskrafter såsom höga rörelsekrafter och vridmoment kommer kortvarigt att deformera maskinkomponenter något. Verktyget accelereras och retarderas hela tiden. På grund av masströghet kommer då verktygets nominella och verkliga position inte längre att överensstämma. Även drivkomponenterna i sig själva är inte helt stela. Vibrationer kan uppstå på grund av en viss elasticitet i komponenterna.
För att uppnå en förändring av rörelseriktningen vid bearbetning av komplexa konturer, måste axlarna bromsas och accelereras. Ju snabbare detta inträffar, desto större blir rycken. Rycket är ett mått på hur snabbt accelerationen förändras. Ju högre ryck, desto mer vibrerar maskinen. Detta leder till dynamiska avvikelser och speciellt vid lätt krökta ytor till synbar schattering. Tidigare har man bara kunnat undvika detta genom att minska matningshastigheten.
Vad gör då det nya konceptet?
Det reducerar verktygsmaskinens dynamiska avvikelser. Speciellt vid höga matningshastigheter och snabba accelerationer kompenserar det för de avvikelser som uppstår. Detta ger operatören möjlighet att dra nytta av verktygsmaskinens fulla potential. Testbearbetningar har visat att noggrannheten kan ökas trots att rycket ökas med faktor 2. Samtidigt var det möjligt att minska frästiden med upp till 15 procent.
Högdynamiska rörelser vid femaxlig bearbetning kompenserar för de avvikelser som uppstår.
Hur fungerar Dynamic Precision?
Reglerfunktioner kompenserar för avvikelser, dämpar vibrationer och anpassar maskinparametrar i förhållande till den aktuella positionen, masströgheten och hastigheten. Detta utförs utan att modifiera maskinens mekanik. “Dynamic Precision” bibehåller noggrannheten trots varierande rörelser och belastning.
Slutsats
Konceptet “Dynamic Precision” ska förkorta bearbetningsoperationer, samtidigt som noggrannheten förbättras. Detta medför att operatören inte behöver vrida ned matningspotentiometern för att minska matningshastigheten lika ofta. Hög precision är möjlig tillsammans med snabb bearbetning, oberoende av hur tungt arbetsstycket är. “Dynamic Precision” — konturnoggrannhet och ytjämnhet på kortast möjliga tid!
Dynamic Precision består av:
– Cross Talk Compensation (CTC). CTC kompenserar för positionsavvikelser som uppstår i samspelet mellan två axlar. Med denna funktion kan rycket ökas med faktor 2 och bearbetningstiden kan reduceras med upp till 15 procent.
– Active Vibration Damping (AVD) AVD dämpar vibrationer aktivt. Den reducerar dominanta lågfrekventa vibrationer (vibrationer i maskinkonstruktionen eller elasticitet i drivkomponenterna). För att uppnå jämförbara ytor utan AVD skulle rycket behöva reduceras med upp till tre gånger.
Position Adaptive Control (PAC)
– PAC justerar matningsregleringen i förhållande till positionen. PAC ändrar maskinparametrarna beroende på axelpositionen. Detta resulterar i ökad konturnoggrannhet över hela matningsaxelns rörelseområde
– Load Adaptive Control (LAC) justerar matningsregleringen i förhållande till maskinens belastning. För linjäraxlar registrerar LAC den aktuella massan och för rotationsaxlar registreras tröghetsmomentet. LAC anpassar kontinuerligt parametrarna för den adaptiva hastighetsregleringen i förhållande till arbetsstyckets aktuella massa och tröghet. Maskinoperatören behöver inte längre själv avgöra belastningssituationen, vilket utesluter handhavandefel.
– Motion Adaptive Control (MAC). MAC justerar matningsregleringen i förhållande till maskinens rörelse. MAC ändrar maskinparametrar i förhållande till en drifts hastighet eller acceleration. Detta ger möjlighet till högre maximal acceleration under snabbtransport.