Optymalizacja programów obróbczych na obrabiarkach CNC

W celu zwiększenia wydajności firmy lotnicze stosują szeroko programy optymalizujące obróbkę mechaniczną (np.: VERICUT-OptiPath, OMATIVE, NCSIMUL), uzyskując bardzo dobre rezultaty. Można również stosować różnego rodzaju systemy wspomagające obróbkę skrawaniem na maszynach CNC [3], jak np. Adaptacyjny System OMATIVE na maszynie CNC, i monitorować obciążenia wrzeciona obrabiarki CNC podczas obróbki części. Na rys. 2 pokazano dynamiczne dopasowywanie wartości posuwu roboczego przy wykorzystaniu systemu OMATIVE, polegające na jego zmniejszaniu lub podwyższaniu w zależności od warunków skrawania (większa wartość lub odpowiednio mniejsza grubość warstwy skrawanej). Zastosowano metodę zmiennego posuwu. To rozwiązanie umożliwia pełniejsze wykorzystanie mocy wrzeciona obrabiarki [6].

Monitorowanie obciążenia wrzeciona obrabiarki CNC podczas obróbki przy wykorzystaniu systemu adaptacyjnego OMATIVE pozwala na znaczną redukcję czasu maszynowego obróbki, np. efekt obniżki pracochłonności o 29,7% przy obróbce podłużnic ze stopu aluminium uzyskanej w firmie Boeing lub obniżkę pracochłonności uzyskanej w firmie Aerospatiale-EADS (Toulouse, Francja) przy obróbce części ze stali nierdzewnej o 24,4% [2]. W przypadku gdy narzędzie ulega złamaniu w warunkach ekstremalnego przeciążenia z powodu:

• uderzenia narzędzia w materiał,
• twardego wtrącenia materiałowego,
• nadmiernego zużycia narzędzia,
• przerwania chłodzenia,
• nadmiernej głębokości skrawania,

system OMATIVE ACM zmniejsza automatycznie posuw do maksymalnego bezpiecznego poziomu potrzebnego, aby chronić narzędzie przed złamaniem, lub zatrzymuje maszynę i sygnalizuje stan alarmu. W PZL Mielec do optymalizacji wykorzystano system OMATIVE. Poprawił on wydajność procesu skrawania poprzez dopasowanie czasu pracy narzędzia do rzeczywistych warunków obróbki (rys. 2). Wykorzystując system VERICUT (OptiPath to moduł optymalizacji programu VERI­CUT, który automatycznie modyfikuje wartości posuwów), dokonano optymalizacji wybranego programu obróbczego. Uzyskano obniżkę czasu wykonania części o 28,74% (tab. 1, rys. 3). Podobne efekty uzyskano przy wykorzystaniu systemu optymalizującego w firmie RUAG Technology [3].

Biorąc pod uwagę uzyskane wyniki zmniejszenia pracochłonności podczas obróbki detali integralnych, w przedstawionych wyżej firmach lotniczych przyjęto do dalszych obliczeń wskaźnik zmniejszenia pracochłonności o 25%.

Do przykładowej optymalizacji programów obróbczych przyjęto 13 nowoczesnych maszyn CNC pracujących na trzy zmiany. W skali roku daje to 67 600 roboczogodzin. Po optymalizacji zmniejszy się pracochłonność na tych maszynach CNC o 25%. Daje to oszczędności 16 900 roboczogodzin w skali roku (tab. 2).

Zakładając koszt pracy jednej godziny maszyny CNC w wysokości 45 $, otrzymujemy w sumie oszczędności w kwocie 760 500 $ [4].

Tab. 3 przedstawia sumarycznie 1384 programy obróbcze do optymalizacji:

• produkt samolot klasy Commuter – 758 programów obróbczych,
• produkt helikopter – 626 programów obróbczych.

Jakie więc uzyskano efekty ekonomiczne w skali firmy z zastosowania programu optymalizacji? Biorąc pod uwagę, że używanych w produkcji jest ~1400 programów obróbczych CNC o średniej pracochłonności roboczej 4,2 godziny, zakładając średnią procentową obniżkę pracochłonności o 25%, uzyskujemy roczną pełną oszczędność w wysokości ~17 000 roboczogodzin (jest to równoważność ponad 3 nowych maszyn CNC). Uzyskane pełne efekty ekonomiczne po optymalizacji ~1400 programów wynoszą 760 500 $, jest to więc kwota możliwa i realna do osiągnięcia w przeciągu 3 lat [4].

Galeria

Zobacz więcej