Bezpośrednio od projektu do produkcji
SINUMERIK z SolidWorks oraz Mastercam
Łańcuch procesu w konstrukcji pomp: Prototypy tworzone są równolegle z fazą projektowania, a ich testy są od razu uwzględniane w odnośnych projektach
Optymalizacja procesu w Speck Pumpen
Obliczenia i symulacja przepływu cieczy oraz mieszanin gazu w procesie projektowania pomp były zawsze skomplikowane i podatne na błędy. Nawet w przypadku prostych układów trudno jest przewidzieć, jak teoretyczne modele zachowają się w rzeczywistości - coś takiego wymaga wielu lat doświadczenia i ogromnej wiedzy eksperckiej. Dokładnie te dwie kwestie połączone z dużymi możliwościami innowacyjnymi pozwoliły Speck Pumpen utrzymać wiodącą pozycję na rynku pomp cieczy i pomp próżniowych przez dekady.
Z każdym nowym projektem producent podchodzi do teorii i praktyki równocześnie. Dzięki złożonemu oprogramowaniu do tworzenia symulacji, nowe pomysły najpierw przechodzą test teoretyczny, czego wynikiem jest wstępny szkic konstrukcyjny w programie CAD. Następnie tworzony jest prototyp, który przechodzi pierwsze testy praktyczne.
Bazując na powyższych, firma Speck Pumpen chciała utworzyć łańcuch procesu, który zoptymalizowałby proces opracowywania nowego produktu. Dotychczasowy problem polegał na wykorzystaniu różnych systemów CAD podczas opracowywania prototypu, tworzeniu produktu oraz jego produkcji. Utrudniało to przesyłanie danych pomiędzy systemami oraz wspólną pracę z wykorzystaniem tych samych danych projektowych.
Firma postanowiła więc opracować nowe rozwiązanie, które tworzyłoby programy CNC bezpośrednio ze współdzielonych danych CAD pochodzących ze szkicu konstrukcyjnego. Aby było to możliwe, należało wdrożyć wspólny system CAD do aktualnego procesu, a następnie zintegrować go z istniejącym systemem Mastercam. Właściwie przystosowany postprocesor powinien generować programy CNC przy pomocy danych CAM służące do produkcji pierwszych funkcjonalnych modeli.
Kolejną kwestią było przystosowanie geometrii komponentów pomp do procesu produkcyjnego w sposób, który nie wpływałby negatywnie na ich funkcjonowanie. Półfabrykaty pomp są zazwyczaj wytwarzane przez zewnętrzne centrum produkcyjne. Wymagają jednak wielu zmian mechanicznych w obszarze obudowy i wirnika przed finalizacją produkcji pompy. Te etapy produkcji powinny zostać zoptymalizowane już w fazie projektowania. Przygotowanie do produkcji staje się więc częścią pierwszych faz rozwoju produktu po to, aby można było uniknąć problemów na etapie produkcji, jak również zoptymalizować koszty.
SolidWorks oraz Mastercam
W kwestii systemu CAD 3D, firma Speck Pumpen zdecydowała się na SolidWorks. „Najbardziej spodobała nam się zasada działania SolidWorks. Jako że projektujemy z wykorzystaniem wielu półfabrykatów, wykonuje się je najpierw jako półgotowe produkty, a obróbka wykańczająca stanowi drugą część procesu produkcji”, powiedział pan Wohlleben, projektant, wyjaśniając podjęte postępowanie. „Kolejnym powodem takiej decyzji był fakt, że nasz dział planowania produkcji już wcześniej miał pozytywne doświadczenia z SolidWorks, a więc czas, który poświęcilibyśmy na naukę znacznie się skrócił”, dodał kierownik produkcji Dieter Meier.
SINUMERIK w produkcji seryjnej
W Speck Pumpen bardzo ważna jest permanentna optymalizacja procesu. Została ona wykorzystana w wielu projektach. Park maszynowy firmy składa się głównie z obrabiarek CNC sterowanych za pomocą SINUMERIK. Ten sposób sterowania sprawdził się na dłuższą metę dzięki szerokiej gamie opcji programistycznych oraz możliwości wykorzystania w zautomatyzowanej produkcji serii komponentów. Park maszynowy składa się z prostych obrabiarek CNC wykonujących operacje szczotkowania, szlifowania oraz gratowania odlewów, jak również z zaawansowanych frezarek 5-osiowych oraz wielokanałowych frezarek obrotowych sterowanych za pomocą SINUMERIK 840D sl oraz SINUMERIK Operate.
Podczas produkcji, wszystkie opcje oferowane przez obrabiarkę, jak i opcje sterowania mogą być wykorzystane w celu osiągnięcia wysokiego stopnia efektywności operacji. Procesy produkcyjne są w pełni zautomatyzowane i nie wymagają obsługi przez operatora - posuw oraz transportowanie komponentów, np. frezarką i pionową tokarką, odbywają się automatycznie. Zautomatyzowany proces pomiarowy oraz procedury testowania zapewniają zgodność z najwyższym poziomem jakości.
Programy wykorzystywane w produkcji seryjnej powstają w edytorach CNC w Mastercam na etapie planowania. Jedynie w szczególnych przypadkach programowanie odbywa się bezpośrednio na obrabiarce. Ze względu na wieloletnie doświadczenia w pracy z Mastercam został on wybrany jako system CAM wykorzystywany w nowym łańcuchu procesu.
Szeroki zestaw komend SINUMERIK
Jednym z powodów wykorzystania SINUMERIK przez Speck Pumpen w produkcji seryjnej jest szeroki zestaw komend, jaki oferuje. Dla przykładu, udało się zoptymalizować produkcję długich trzonków przy wykorzystaniu parametrów R. Toczenie trzonków odbywa się na wrzecionie głównym i przechwytującym. Warianty trzonków programowane są w programie głównym i podprogramach za pomocą w pełni definiowalnych parametrów R, lecz ich podprogramy mogą być również wywoływane automatycznie, w zależności od ich typu. Wartości właściwe dla danego typu trzonka przypisywane są parametrom R przed procesem produkcji. Dzięki temu można stworzyć różne warianty trzonków korzystając z zestawu programów CNC, co pozwala na dostosowanie procesu produkcji do różnic pomiędzy poszczególnymi typami trzonków.
Podczas realizacji programów CNC, aktualny status przetwarzania jest również przechowywany w parametrach R w celach ochrony przed przerwami w dostawie energii elektrycznej. W przypadku wystąpienia takiej sytuacji, program CNC, a tym samym sama operacja, mogą zostać wznowione w prosty sposób od momentu, w którym zostały przerwane. W momencie ponownego uruchomienia programu, przechowywane wartości parametrów R są rozpoznawane, a odpowiedni podprogram kontynuuje operację od momentu, w którym doszło do zatrzymania. Dzięki temu prawdopodobieństwo uszkodzenia komponentu lub sprzętu jest znacznie ograniczone.
Otwarci na specjalne rozwiązanie
Poza szerokim zestawem komend, innym powodem, dla której warto jest korzystać ze sterowania za pomocą SINUMERIK są różnorodne opcje programowania. Typowym zadaniem produkcyjnym w Speck Pumpen jest wytaczanie otworów poza osią obrotów. Powierzchnie, w których wytacza się otwory są miejscami funkcjonalnymi, a więc muszą spełniać wysokie standardy w kwestii wykończenia powierzchni oraz tolerancji geometrycznych. Przy tej operacji wykorzystuje się frezarki ze stołem obrotowym. W celu osiągnięcia wysokiej jakości wykończenia powierzchni, zarówno stół obrotowy, jak i narzędzie wytaczarskie muszą pracować na najwyższej możliwej prędkości. Ponieważ stół obrotowy oraz narzędzie wytaczarskie obracają się w przeciwnych kierunkach, obie prędkości tworzą razem wysoką prędkość względną skrawania na wierzchołku narzędzia. Jako że otwory zlokalizowane są poza osią obrotów stołu, narzędzie wytaczarskie musi wykonywać ruchy kompensujące wzdłuż osi X i Y podczas ruchu obrotowego stołu, aby mogło ono znajdować się w centralnym punkcie otworu. Dla tego zastosowania opracowano specjalne rozwiązanie. Wykorzystując automatycznie generowane tabele korekcji, pozycjom osi obrotowej stołu frezarskiego przypisuje się wartości korekcyjne na osiach X i Y, aby możliwe było wykonywanie ruchów kompensacyjnych w trakcie trwania programu. Rozwiązanie to sprawdziło się w praktyce.
Nowe skuteczne opracowanie zastosowane we wdrożonym łańcuchu procesu
Podczas nowego opracowywania pompy próżniowej BlueVac, nowo wdrożony łańcuch procesu zademonstrował swoje możliwości. Tego typu pompy wykorzystywane są w produkcji profili plastikowych metodą wytłaczania. Metoda ta polega na wtłaczaniu materiału przez otwór kształtujący, dzięki czemu uzyskuje się właściwy profil. Kształt profilu zostaje utrwalony podczas fazy chłodzenia na tzw. stole kalibrującym. W tym celu, wytłoczony plastikowy profil przesuwany jest przez rękaw kalibrujący, w którym zostaje próżniowo wessany przez ścianki wewnętrzne. Czynnikiem chłodzącym profil jest w tym przypadku woda. Zadaniem pompy jest utrzymanie próżni pod określonym podciśnieniem w trakcie procesu chłodzenia.
Celem nowego opracowania była techniczna optymalizacja systemu pompującego w obszarze przepływu oraz jego funkcji, po to aby w połączeniu z inteligentnym sterowaniem uzyskać wysoką efektywność przy niskim poziomie kosztów utrzymania.
Z pomocą łańcucha procesu wdrożonego za pomocą unicam i Siemens, cel został w pełni osiągnięty. Nowa pompa oszczędza do 67% energii w porównaniu do innych systemów. Oznacza to, że w przypadku Speck Pumpen, inwestycja w nowy łańcuch procesu zdecydowanie się opłaciła. Firma aktualnie jest w stanie szybko konstruować i testować prototypy w fazie projektowania, a następnie wdrażać zmiany do projektu. Dzięki temu możliwe było opracowanie nowej generacji pomp BluVac, które zapewniły firmie zdecydowaną przewagę nad konkurencją.
Czy chciałbyś skontaktować się z zespołem CNC4you?
Pytania lub sugestie? Napisz do nas!
Masz propozycję na kolejny tutorial wideo, przykład obróbki komponentu lub artykuł online?