CNC Fanuc Vezérlés Alapok: A Szerszámkezeléstől a Fúróciklusokig
Üdvözlök mindenkit a CNC megmunkálás lenyűgöző világában! Aki valaha is dolgozott már marógéppel vagy esztergával, az pontosan tudja, hogy a precizitás és a hatékonyság a siker kulcsa. A forgácsolás során az egyik legalapvetőbb, mégis legösszetettebb művelet a furatok elkészítése. Engem személy szerint mindig lenyűgözött a Fanuc rendszerek robusztussága és logikus felépítése.
Az első CNC szerszámgépek megjelenése az 1970-es évek közepére tehető, megjelenésük megteremtette a rugalmas gyártórendszerek létrehozásának lehetőségét, amely napjainkban elengedhetetlen, ha a vállalat versenyképes szeretne maradni. A rugalmas gyártórendszerek kialakításának lehetősége az informatika fejlődésének köszönhető.
Évek óta dolgozom ezekkel a vezérlésekkel, és azt tapasztaltam, hogy a mélyebb megértés nemcsak a programozást teszi könnyebbé, hanem a problémamegoldást és a termelékenység növelését is.
A korszerű CNC vezérlések a munkadarabok jellegzetes, gyakran előforduló felületelemeinek megmunkálási módjait konkrét méretek és koordináták nélkül, készen tartalmazzák. Ennek megfelelően léteznek a megmunkáló központoknál alkalmazható fúró- és maró ciklusok, a CNC esztergáknál használható esztergáló ciklusok, valamint a mérési ciklusok és a furatmintázatok.
Attól függően, hogy milyen típusú a vezérlés, más és más módon hajtják végre az adott felületelemre vonatkozó megmunkálást, valamint más módon történik a ciklusok hívása is.
Hatékony padlófűtés beállítás - Danfoss
A Fanuc Vezérlés Alapjai
Mielőtt belemennénk a specifikus fúróciklusok részleteibe, érdemes felfrissíteni az alapokat. A Fanuc vezérlés, mint minden CNC rendszer, a G-kódok és M-kódok nyelvére épül. Ezek a kódok utasítják a gépet arra, hogy mit tegyen, hol és hogyan.
Fontos megérteni a koordináta rendszereket is. A G90 (abszolút) és G91 (inkrementális/relatív) kódok döntőek a furatpozíciók meghatározásakor. A legtöbb fúróciklus abszolút koordinátákat használ a furatpozíciókhoz, míg bizonyos esetekben (pl. furatsorok programozásánál) a relatív is hasznos lehet.
A Fanuc esetében gyakran találkozunk az R-síkkal, ami azt a biztonságos magasságot jelenti, ahonnan a fúró elkezd lefelé haladni, és ahová a ciklus végeztével visszatér. Ez kritikus a munkadarab és a befogók ütközésének elkerüléséhez.
CNC vezérlésű szerszámgép
Megbízható INA vezérlés autóba
Gyakori Fúróciklusok a Fanuc Vezérlésben
A Fanuc számtalan fúróciklust kínál, de a gyakorlatban néhányat használunk a leggyakrabban. Ezeket ismerve szinte bármilyen furatmegmunkálási feladatot el tudunk végezni.
G81: Egyszerű Fúrás
Ez a legalapvetőbb és leggyakrabban használt ciklus. Ideális rövid, sekély furatokhoz, vagy amikor a forgács eltávolítása nem jelent problémát (pl. öntöttvas, sárgaréz megmunkálásakor).
G83: Mélyfurat Ciklus (Forgácstöréssel)
Ez a ciklus a mélyebb furatok elkészítésének „must-have” eszköze. A G83 lényege, hogy a fúró nem egy lépésben éri el a teljes mélységet, hanem apróbb „lépésekben” fúr. Minden lépés után teljesen kihúzza a szerszámot a furatból az R-síkig.
Mikor használjuk? Acél, rozsdamentes acél és más nehezen forgácsolható anyagok mélyfuratainak elkészítésére.
G73: Mélyfurat Ciklus (Részleges Visszahúzással)
Sokan összekeverik a G83-mal, de van egy kulcsfontosságú különbség! A G73 szintén lépcsőzetesen fúr, de ahelyett, hogy minden alkalommal teljesen kihúzná a fúrót az R-síkig, csak egy kis visszahúzást (relief) végez, ami éppen annyi, hogy a forgács letörjön és a hűtőfolyadék bejusson.
Mikor használjuk? Hosszabb furatokhoz, ahol a sebesség is számít, de még mindig szükség van a forgácstörésre.
G82: Fúrás Tartózkodással
Ez a ciklus akkor jön jól, ha egyenletes felületet szeretnénk a furat alján, vagy süllyesztést végzünk. A G82 hasonló a G81-hez, de a fúró elérve a Z mélységet, ott egy meghatározott ideig (P paraméter) tartózkodik, mielőtt visszahúzódna.
G84: Menetfúrás
A menetfúrás az egyik legérzékenyebb művelet, ahol a fordulatszám és az előtolás szinkronizációja elengedhetetlen a menetprofil épségéhez.
Fontos: A megfelelő F (menetemelkedés) és S (fordulatszám) beállítása kritikus.
G85 és G86: Dörzsölés
Pl. A dörzsölés célja, hogy a fúrt furatot pontos méretre és kiváló felületi minőségűre alakítsa.
- G85: Előtolással megy le a furatba, és előtolással húzza ki a dörzsárót.
- G86: Előtolással megy le, de az orsót leállítja a furat alján, és gyorsjárattal húzza ki a szerszámot.
Példa Programkód (G83 Fúróciklus)
Ez a program 50×50 mm-től kezdve fúr furatokat a megadott X és Y koordinátákon, G83 ciklussal. A G99 biztosítja, hogy a szerszám minden furat után az R-síkig húzódjon vissza, nem pedig a kiinduló G00 Z magasságig.
A Szerszámkezelés Fontossága
A szerszámok használatuk során kopnak, ezért élettartamuk véges. A megfelelő felügyeletük elvégezhető a vezérlő által is, ezáltal egy fontos lépést tehetünk az ember nélküli felügyelettel történő gyártás irányába. A szerszám kopása azonban azt a kérdést is felveti, hogy mikor érdemes azt lecserélni, meddig tudunk gazdaságosan selejt előállítása nélkül gyártani.
Célunk a szerszámok adatbázisának kezelésére fordított idő csökkentése, emellett a szerszámkorrekciózási módszerek között egy fejlettségi sorrend felállítása. Megvizsgáltuk, hogy melyik módszer esetén lehetséges a felügyelet nélküli gyártás hatékony megvalósítása.
A vizsgálataink során a felügyelet nélküli gyártás elérése a célunk, ezért csak a 3. és 4. szintű megoldással foglalkozunk a továbbiakban.
A szerszámok korrekciójára azok megmunkálás során fellépő kopása miatt van szükség. Ezzel elérhető, hogy az adott szerszámmal tűrés tartományán belül gyárthatók le a munkadarabok. Azonban a szerszám egy bizonyos kopottság után nem használható tovább, mivel nem eredményezne megfelelő felületi érdességet. További probléma, hogy a forgácsoló erő megnő, ami nagyobb deformációhoz vezet, valamint a hőmérséklet is emelkedni fog.
A szerszámkorrekció történhet úgy, hogy a szerszámot közvetlenül bemérjük. Ezáltal a szerszám korrekciós értéke szabályozott lesz, a munkadarab mérete, pedig vezérelt. A bemérés történhet a gépen kívüli bemérőn (gyártósoron történő gyártás esetén), vagy a gépbe szerelt bemérőn is.
Az automatikus szerszámkorrekciót a szerszámgép megfelelő beállítás esetén a megmunkált munkadarab bemérésével elvégzi. Ebben az esetben a munkadarab mérete szabályozott, míg a szerszám korrekciós értékét a munkadarab méreteiből és a szerszámpálya programozott értékéből számítja ki a vezérlő.
A Sinumerik vezérlők esetén lehetőség van szerszámfelügyeleti módszerek beállítására. Amely történhet legyártott munkadarab darabszámmal, a szerszám megmunkálási időtartamának számolásával, valamint a szerszámkopás alapján (függetlenül attól, hogy az adat honnan származik) [4].
A szerszámfelügyeleti módszerek közül a szerszámkopás közvetett vagy közvetlen mérése a legmegbízhatóbb megoldás, mivel ez figyelembe veszi a lapka eltéréseit is (például gyártási hibák, bevonatvastagság változása...). A szerszám kopásának közvetett mérése esetén a munkadarab méretéből kiszámítva írjuk be a szerszám kopását, míg közvetlen módszer esetén a szerszámot magát mérjük be.
Az ember nélküli szerszámfelügyeletben a szerszámfelügyeleteknek kiemelt szerepük van, mivel segítségükkel a megfelelő feltételek teljesülése esetén a szerszámok zárolhatók. Egy szerszám a zárolás után nem használható tovább, így fenntartva a gyártás folyamatos minőségét.
Ha egy szerszám zárolásra került, ki kell tölteni a gépből, cserélni a lapkát, beállítani vagy bemérni, és visszatölteni a CNC gépbe. Ez egy hosszadalmas folyamat, amely során nem folytatható megmunkálás. Erre kínál megoldást a testvérszerszám-stratégia.
Ennek segítségével a szerszám zárolása esetén becserélhető annak testvérszerszáma, amellyel elvégezheti az adott megmunkálást. Így a termelés nem áll meg, nincs kieső idő a termelésben. Azonban ehhez szükségesek a megfelelő beállítások, hogy a vezérlő testvérszerszámként kezelje az adott szerszámot.
Szerszámok adatbázisalapú kezelése a modern gyártórendszerekben a szerszámok száma miatt elkerülhetetlen. A szerszámtároló kezelési megoldások segítségével csökkenthető a szerszámok keresésével töltött idő, valamint szűrhetők a szerszámok adott szempontok szerint.
A szerszámok korrekciós értékének meghatározására a leghatékonyabb megoldás az automatikus munkadarab-beméréssel végzett szerszámkorrekció. A funkció a Sinumerik vezérlőben a megmunkáló programba egy ciklusként illeszthető be. Emiatt a szerszámgép a program futtatása során automatikusan végzi el a kiválasztott mérést.
A testvérszerszám-stratégia alkalmazásához az eredeti szerszámmal azonos tulajdonságú szerszámot kell beszerelni a megmunkáló gépbe, valamint azt fel is kell venni a szerszámtárba. Az elnevezésnél fontos, hogy karakterre pontosan ugyanazt a nevet kapja, mint az eredeti szerszám, mivel a vezérlő csak így fogja testvérszerszámként kezelni.
Fanuc robot a gyártósoron
Tippek és Trükkök a Fúróciklusok Optimalizálásához
A fúróciklusok programozása önmagában csak a kezdet. Az igazi mestermunka az optimalizálásban rejlik, ahol a gépész tudása és tapasztalata találkozik a gép képességeivel.
- Szerszámválasztás 🛠️: A megfelelő fúróanyag (HSS, kobalt, keményfém), bevonat (TiN, TiAlN) és geometria kiválasztása kulcsfontosságú. Egy rosszul megválasztott fúróval a legjobb ciklus is kudarcra van ítélve.
- Forgácseltávolítás 🗑️: A forgács elvezetése a furatból kritikus.
- Fordulatszám és előtolás (F/S) 💨: Ezek az értékek közvetlenül befolyásolják a szerszám élettartamát, a felületi minőséget és a ciklusidőt. Az anyagminőség, a szerszám anyaga és átmérője mind meghatározzák az optimális vágási paramétereket.
- Hűtés és kenés 💧: Az emulzió, vágóolaj vagy minimális kenési rendszer (MQL) kiválasztása nem csupán a hűtésről szól, hanem a kenésről és a forgács eltávolításáról is.
- Ciklusidő csökkentése ⏰: A G98 és G99 közötti különbség megértése például kulcsfontosságú. A G99 (vissza az R-síkig) gyakran sokkal gyorsabb, mint a G98 (vissza a kiinduló Z magasságig), különösen mély furatok esetén, ahol a szerszám hosszú utat tenne meg feleslegesen.
- Felületi minőség és pontosság ✨: Ha rendkívül pontos vagy sima felületre van szükségünk, érdemes megfontolni a kétlépcsős fúrást: először egy kisebb átmérőjű fúróval (pilot drill), majd a végleges méretű fúróval.
Sok éves tapasztalatom szerint a legnagyobb hibák gyakran az apró részletekben rejlenek. Elfelejtett szerszámkorrekció, elnézett G98/G99 beállítás, vagy egy elgépelt R-sík magasság - ezek mind drága pillanatokat okozhatnak.
A tökéletes furat titka nem kizárólag a gép precizitásában rejlik, hanem abban a gondos tervezésben és a gépész szakértelmében is, amellyel a ciklusokat optimalizálják.
A gépész az, aki látja, hallja és érzi a gépet. Ő az, aki felismeri a rendellenes hangokat, a forgács színéből következtet a hőmérsékletre, vagy a felületi minőségből a szerszám állapotára.
A Fanuc fúróciklusok elsajátítása egy gépész számára nem csupán programozási ismeret, hanem a géppel való kommunikáció magasabb szintjét jelenti, ahol a paraméterek finomhangolása művészetté válik.
A CNC Fanuc fúróciklusok a modern megmunkálás elválaszthatatlan részét képezik. A G81 egyszerűségétől a G83 és G73 összetettségén át a G84 precíziójáig mindegyik ciklus egy specifikus problémára kínál elegáns megoldást.
Ahogy a technológia, az Ipar 4.0 és a mesterséges intelligencia egyre inkább belép a gyártásba, a Fanuc vezérlések is folyamatosan fejlődnek. De egy dolog biztos: a programozó és a gépész szerepe nem fog csökkenni. Sőt, inkább felértékelődik az, aki képes a komplex rendszereket nemcsak kezelni, hanem optimalizálni és a legkülönfélébb kihívásokra kreatív megoldásokat találni.
A fúrás nem csupán egy lyuk készítése; az egy precíz, átgondolt folyamat, amely a modern gyártás egyik alapköve.
Szerszámgépek Szerkezeti Felépítése
A most következő cikksorozatban a szerszámgépek szerkezeti felépítéséről fogok írni, melyben összefoglalom a forgácsoló szerszámgépek konstrukciós kialakítási lehetőségeit. Ellentétben a korábbi cikkeimmel, nem egy részt ragadok ki az „egészből”, hanem az „egészről” szeretnék írni.
A cikk során egyrészt- ahol szükséges- ott utalni fogok a korábbiakban leírtakra. Másrészt vannak a szerszámgépeknek olyan részegységei, melyeket korábban nem taglaltam, mégis szükségesnek gondolom az ismertetését.
Tengelyek
A szerszámgépek esetében két fajta tengelyt kell megemlíteni. Egyrészt vannak a matematikai - mechanikai tengelyek, másrészt a konstrukciós tengelyek. A matematikai-mechanikai tengelyek azok a képzeletbeli tengelyek, mely alapján a szerszámgép program elvégzi a szükséges mozgásokat, előtolásokat. Ilyen tengely-rendszer a mindenki által jól ismert jobb sodrású X-, Y-, Z- tengely-rendszer.
A konstrukciós tengelyek azok a szerkezeti egységek, melyek a vezérlő által adott parancsokat megvalósítják. Például, 3 tengelyes megmunkáló központ esetében ezek a szervo motor - golyósorsó hajtásrendszer.
Elméletileg, minden konstrukciós tengely mozgása teljesen független egymástól, míg a képzeletbeli-matematikai tengelyük is független egymástól. A valóság azonban nem ilyen szép. A konstrukciós tengelyek elmozdulását vezetékek támasztják meg. Ezeknek a vezetékeknek van egy úgynevezett futási pontossága, amely döntően befolyásolja, hogy a mozgással megegyező, illetve mozgásra merőleges irányban milyen pontosan képesek megvezetni a szerkezeti egységeket.
Vagyis minél több tengelyt építünk egymásra szerkezetileg, annál pontatlanabb lesz a szerszámgép.