Wkraczamy w erę obrabiarek wykorzystujących technologie przyrostową i ubytkową. Współczesne układy sterowania maszyn numerycznych CNC są już przystosowane do radzenia sobie z czekającymi ich w związku z tym nowymi wyzwaniami.
Gdy ponad dekadę temu pojawiła się technologia przyrostowa obróbki maszynowej (wykorzystanie drukarek 3D do wytwarzania części mechanicznych), szybko zyskała miano niemal cudu w obszarze prototypowania. Po dokonaniu zmian projektowych ich wynik można było zobaczyć na własne oczy jako wydruk 3D. Przemysł produkcyjny także docenił to nowe narzędzie – umożliwiło ono łatwiejsze dostrzeganie potencjalnych problemów technologicznych w obecnie stosowanej metodzie produkcji danej części. Modyfikacje mogły być odtąd wykonywane na bieżąco, bez zagrożenia pogorszeniem funkcjonalności produktu. Ponadto technologia ta umożliwiła kosztorysantom znacznie lepsze niż wcześniej przygotowywanie ofert.
Ilości produkcyjne
Materiały do druku 3D ewoluowały niemal z prędkością światła, zaś rynek szybko zdał sobie sprawę z tego, że nowa technologia oferuje duży potencjał produkcyjny. Wykonanie małej partii elementów stało się dzięki niej możliwą rzeczywistością. Wprawdzie drukarki 3D prawdopodobnie dopiero za 510 lat będą standardowym wyposażeniem zakładów produkcyjnych, ale postęp techniczny już spowodował fuzję technologii przyrostowej i ubytkowej w postaci nowej generacji maszyn – obrabiarek hybrydowych.
W podobny sposób wykształciły się pozornie niekompatybilne technologie, takie jak laserowe napawanie metali (Laser Metal Deposition – LMD) czy frezarskie centra obróbcze. Zasadniczo otrzymuje się połączenie produkcji i obróbki maszynowej w jednym.
Krewni i znajomi CNC
W nowych maszynach hybrydowych wdrożono istniejącą już standardową technologię komputerowego sterowania urządzeń numerycznych CNC (Computerized Numerical Control). Niezależnie od tego, czy technologia obróbki obejmuje cięcie laserowe z zastosowaniem gazów, napawanie proszkowe metali, próżnię i atmosferę gazów obojętnych lub też obrót w pięciu osiach głowicy frezerskiej czy stołu obrotowego, to funkcja układu sterowania pozostaje zawsze niemal identyczna. Za pomocą technologii CNC jeden układ sterowania może obsługiwać zamiennie dwie technologie produkcji i frezowania, urządzenie jednokanałowe albo dwukanałowe, często w tandemie z głowicą robota lub suwnicą do dobierania części.
Gdy w 2014 r. nowe technologie wprowadzono na rynek, była już możliwa obsługa tokarki i robota za pomocą tego samego układu sterującego CNC, bez potrzeby stosowania dodatkowego programowalnego sterownika logicznego (PLC) czy unikatowych rozkazów w języku robota. Następnym logicznym krokiem wydawało się wykorzystanie technologii przyrostowej i ubytkowej w tej samej, zintegrowanej maszynie.
Materiały wysokiej klasy
Części mechaniczne wykonane z tytanu, stali nierdzewnej czy różnych rodzajów metali sproszkowanych są dziś napawane, łączone, obrabiane maszynowo i w inny sposób przetwarzane w maszynach hybrydowych. Przykładowo, koła zębate i elementy przekładni są obecnie spawane laserowo, z obrobionych maszynowo i matrycowanych elementów, w jeden zespół.
Technologia CNC, używana w układach sterowania różnymi operacjami maszynowymi, wykorzystuje zmodyfikowany zbiór kodów – ale nie inny język, co było wcześniej konieczne w integracji robotów. Ponieważ zaawansowane urządzenia CNC oferują zwykle dodatkowy kanał przepływu danych, polecenia mogą być tam łatwo konfigurowane, a nie włączane do kanału głównego. Wszystko zależy od złożoności ruchu maszyny i całkowitej liczby parametrów, które podlegają regulacji. Przykładowo, jednoczesne sterowanie i monitorowanie procesu laserowego napawania metali oraz funkcji frezowania w pięciu osiach to zasadniczo dość prosta operacja, niestanowiąca większego wyzwania dla najwyższej klasy maszyn CNC, dostępnych obecnie na rynku.
Następna dekada na pewno będzie ekscytującym i przełomowym okresem w branży obrabiarek i ich wykorzystania w produkcji. Trzeba tylko pamiętać: technologia CNC to podstawowy element systemów sterowania w tego typu aplikacjach.
Randy Pearson jest dyrektorem ds. międzynarodowego rozwoju biznesu w firmie Siemens Industry. Zajmuje się technologiami napędów, sterowaniem ruchem i obrabiarkami.
