Kimla.pl Kimla.pl Kimla.pl
>>start /dynamiczna analiza wektorów ™

dynamiczna analiza wektorów ™

W systemach sterowania, które przetwarzają jednorazowo jeden blok kodu cnc czyli jedną współrzędną na raz, nie ma możliwości zakończenia ruchu po danym wektorze, z inną prędkością niż zerową. Dzieje się tak dlatego, ponieważ sterownik nie analizuje danych dotyczących kolejnych wektorów następujących po aktualnie wykonywanym. Nie wiedząc jaki ruch będzie następny musi się zatrzymać aby po pobraniu następnego bloku rozpocząć kolejny ruch.

Skutkuje to sytuacją w której ruch po ścieżce narzędzia jest przerywany pomimo, że kolejne wektory są na przykład ze sobą styczne. W ścieżkach narzędzia w których dominują długie wektory nie ma to większego znaczenia, ponieważ podczas ruchu po takim wektorze maszyna ma wystarczająco długą drogę aby osiągnąć zadaną prędkość ruchu. Czas po jakim maszyna tą prędkość osiągnie i czy w ogóle ta prędkość jest do osiągnięcia na wektorze o danej długości jest uzależniona od jej wartości i od zadanego przyspieszenia.

Problem zaczyna się pojawiać podczas wykonywania wektorów na tyle krótkich, że nie można na nich osiągnąć prędkości zadanej. W takiej sytuacji średnia prędkość posuwu jest znacznie niższa niż prędkość zadana. Skutkuje to znacznym ograniczeniem wydajności obróbki, a ponadto ze względu na częste zatrzymania przyspieszonym zużyciem narzędzia spowodowanym częstymi zmianami parametrów skrawania.

Problem ten jest szczególnie widoczny przy pracy w trybie HSM (High Speed Machining) polegającej na pracy ze znacznie zwiększonymi prędkościami skrawania. W technologii tej prędkość posuwu jest większa od prędkości rozchodzenia się temperatury w obrabianym materiale, co skutkuje tym, że prawie cała energia zgromadzona przy odrywaniu wióra zostaje razem z nim wyrzucona. W związku z tym narzędzie i materiał podczas skrawania rozgrzewają się mniej, niż przy obróbce konwencjonalnej.

Aby wyprzedzić rozchodzenie się temperatury w materiale i jednocześnie zachować grubość wióra na bezpiecznym poziomie, prędkość obrotowa wrzeciona musi być odpowiednio większa. Tak duża, że w twardych materiałach przy niskich prędkościach posuwu (poniżej HSM) spowodowałaby przegrzanie i uszkodzenie narzędzia.

Stosowanie technologii HSM na maszynach z takim systemem sterowania nie jest możliwe ponieważ częste zatrzymania narzędzia w materiale skutkują częstym jego przegrzewaniem co skutkuje bardzo szybkim zużyciem.

Aby wyeliminować te problemy maszyna powinna w miarę możliwości utrzymywać prędkość posuwu na poziomie zadanym przez operatora. Maksymalna prędkość w węźle pomiędzy wektorami powinna być uzależniona od kąta pomiędzy nimi i kształtu ścieżki narzędzia którą wektory te reprezentuje.

Rozwiązaniem może być analizowanie więcej niż jednego wektora na raz, co umożliwi uzyskanie niezerowej wartości prędkości w węzłach ścieżki narzędzia. Niestety nie możemy analizować tylko jednego wektora w przód, ponieważ może być on (one) na tyle krótki, że nie będzie możliwe na jego długości zmniejszenie prędkości do wartości jej ograniczenia na końcu danego wektora.

Konieczna jest więc analiza iteracyjna kolejnych wektorów i takie modyfikowanie (podbijanie) początkowo zerowych prędkości w węzłach pomiędzy wektorami, które spełni zakładane ograniczenia co do prędkości w węzłach ścieżki narzędzia, a jednocześnie ograniczy czas w którym narzędzie porusza się z prędkością mniejszą niż zadaną.

Opracowana metoda została nazwana Dynamiczną Analizą Wektorów, a implementacja jej zakończyła się pełnym sukcesem. Przy skomplikowanej ścieżce narzędzia liczącej kilkadziesiąt tysięcy wektorów o długości całkowitej ok. 20m, przy zadanej prędkości posuwu 100mm/s i przy włączonej Dynamicznej Analizie Wektorów czas pracy wyniósł niecałe 4 minuty, natomiast z wyłączoną analizą ok. 20min.
Ta kolosalna różnica w czasie pracy maszyny pozwala na osiągnięcie znacznych korzyści przy wykonywaniu prac wykorzystujących skomplikowane ścieżki narzędzia takich jak obróbka form wtryskowych, tłoczników, wykrojników, modeli odlewniczych, matryc i innych narzędzi.