Optymalizacja programów obróbczych na obrabiarkach CNC

W artykule podjęto próbę zrozumienia wpływu parametrów obróbki, takich jak: prędkość skrawania (m/min), prędkość posuwu (mm/min), głębokość skrawania (mm). Mają one istotny wpływ na takie parametry wyjściowe jak chropowatość powierzchni i objętościowa wydajność skrawania osiągnięta w wyniku procesu optymalizacji. Autor przeanalizował program obróbczy obrabiarek CNC.

Obróbka skrawaniem jest jednym z ważnych procesów, w których wymagane są wysoka tolerancja i odpowiednie parametry montażowe w konstrukcjach i montażu maszyn. Ogólnie rzecz biorąc, elementy maszyny są wykańczane przez frezowanie w celu uzyskania większej dokładności wymiarowej. Technolodzy często próbują wybierać optymalne warunki obróbki metodą prób i błędów. Ale w nowoczesnym przemyśle, którego celem jest produkcja tanich, wysokiej jakości produktów w krótkim czasie, nie jest to właściwa droga. W tym celu wykorzystywane są przecież automatyczne i elastyczne systemy produkcyjne wraz z maszynami CNC. Są one w stanie osiągnąć wysoką dokładność i bardzo krótki czas produkcji. Dlatego zachodzi konieczność posiadania odpowiedniego systemu komputerowego (np.: VERICUT-OptiPath, OMATIVE, NCSIMUL). Będzie on w stanie dokonać optymalizacji programu obróbczego, aby wybrać optymalne parametry skrawania zapewniające minimalne koszty i maksymalną efektywność obróbki.

W krajach uprzemysłowionych wartość wytworzonych produktów zawiera 20% kosztów obróbki. Zatem efektywny proces optymalizacji jest bardzo istotny z ekonomicznego punktu widzenia. Na koszt produkcji wpływają takie czynniki jak: krótki czas wykonania, minimalna siła skrawania, odpowiednia jakość powierzchni, niska temperatura narzędzia, a także niskie zużycie energii. Poprzez optymalną kombinację tych czynników przy wykorzystaniu metodologii Taguchi systemy komputerowe obliczają i uzyskują jak najlepsze zoptymalizowane wartości parametrów skrawania. Dobór optymalnych parametrów skrawania (głębokość skrawania, prędkość posuwu i prędkość skrawania) jest bardzo ważnym zagadnieniem dla każdego procesu obróbki. Według danych firmy Sandvik narzędzia skrawające mogą także w znaczny sposób wpłynąć na ekonomikę produkcji. I tak 30-proc. obniżka ceny narzędzia zmniejsza koszt produkcji części o 1%. 50-proc. wzrost trwałości ostrza powoduje zmniejszenie kosztów produkcji części o 1%. Natomiast w przypadku 20-proc. wzrostu parametrów skrawania narzędzia można uzyskać aż 15-proc. redukcję kosztów produkcji części.

Optymalizacja tych parametrów skrawania jest zwykle trudna do opracowania w realnych warunkach. Do określenia właściwego parametru wymagane są znajomość technicznych możliwości obrabiarki oraz technik optymalizacji matematycznej i numerycznej, a także wybranie odpowiedniego kryterium skutecznej optymalizacji. Dobór odpowiednich parametrów obróbki zależy w dużej mierze od doświadczenia technologa oraz parametrów obróbczych dostarczonych przez producenta maszyn i narzędzi dla określonego materiału obrabianego. W związku z tym optymalizacja parametrów obróbki ma ogromne znaczenie, ponieważ kluczową rolę odgrywają dzisiaj ekonomia i jakość obrabianej części.

Galeria

Zobacz więcej