Laserová kalibrace jako nástroj pro snížení výrobních nákladů a zvýšení přesnosti CNC strojů pro řezání vodním paprskem

Český výrobce PTV spol. s r.o. se sídlem v Praze zaznamenal rychlý nárůst prodeje svých CNC strojů určených k řezání vodním paprskem. K udržení tohoto růstu firma používá laserový interferometr Renishaw ML10 a systém QC10 ballbar. Tato zařízení snížila výrobní náklady a čtyřnásobně zvýšila přesnost strojů.

Přesné řezání vodním paprskem má značné možnosti využití a při zpracování speciálních slitin a jiných materiálů také zvláštní výhody proti CNC obráběcím strojům. Zvlášť obtížně se dají tradičními metodami zpracovávat tenké, pružné nebo citlivé materiály, jakými jsou pryž, plasty či dokonce papír. Zvlášť obtížně se dají tradičními metodami zpracovávat tenké, pružné nebo citlivé materiály, jakými jsou pryž, plasty či dokonce papír.

Při procesu řezání je voda hnána tryskou pod tlakem přesahujícím 400 MPa proti řezanému materiálu. Pro určité materiály nebo vysokorychlostní broušení se do vody před řezáním přidává abrazivo.

PTV vyrábí jednu konstrukci stroje, avšak podle potřeb zákazníků může ve velkém rozsahu měnit rozměry os X a Y. Prakticky každý stroj je vyroben na míru – technici společnosti mohou komponenty stroje snadno přizpůsobit různým požadavkům při počátečních konstrukčních operacích v Praze i během instalace přímo u zákazníka.

Problémy s vyrovnáním

Stroj PTV byl zkonstruován v roce 2002 původně s použitím magnetického lineárního odměřování a CNC systémem MEFI. Zpočátku se vyskytovaly problémy se zajištěním stálé vzdálenosti mezi stupnicí a čtecí hlavicí, zvláště při délkách os přesahujících 6 metrů. Vzhledem k lehké hliníkové konstrukci os X a Y existovaly také dynamické problémy s dosahováním požadované přesnosti stroje. Společnost PTV tehdy přijala doporučení firmy MEFI, která ke zjištění příčin těchto nepřesnosti doporučila použití laserového interferometru.

Řešení společnosti Renishaw

Společnost PTV prohledávala zdroje na internetu a ze stručného seznamu použitelných systémů si k vyzkoušení vybrala laserový systém Renishaw ML10. CNC technik Jan Kunert vysvětluje: „Navštívili jsme jednoho z našich zákazníků, kde nám specialista firmy Renishaw systém ML10 předvedl. Uvědomili jsme si, že bychom jej mohli využít nejenom ke zjištění dynamických chyb, ale i k mapování chyb během výroby stroje. Hledali jsme jen někoho, kdo by provedl jednorázovou analýzu našich strojů jako subdodavatelskou službu, avšak rychle jsme dospěli k přesvědčení že vlastníky systému musíme být my sami. Zakoupený systém je nyní v továrně i během instalace strojů na místě používán tak intenzivně, že máme v úmyslu pořídit si další.“

Zlepšení lineární přesnosti hodnoty 0,2 mm na 0,05 mm/m

Z původního návrhu vyloučila společnost PTV magnetické lineární snímače a k získání polohové zpětné vazby byly využity rotační snímače integrované v hnacích motorech. Tyto snímače zde byly umístěny vždy, avšak mělo se za to, že poskytují nepřesnou zpětnou vazbu v důsledku vůlí a vlivu kroucení kuličkového šroubu.

A právě v této situaci prokázal laserový systém Renishaw ML10 a software Laser10 svůj přínos. Měřící optika laseru je namontována na dokončený stroj a měření se provádí po 20mm krocích. Naměřená data se porovnají s hodnou získanou rotačním snímačem stroje, která je přinejmenším vždy opakovatelná, a pro danou specifickou polohu se vytvoří kompenzační hodnota.

Nepředvídatelnost polohování v původním provedení mohla být až 0,2 mm na metr, avšak v PTV nyní vědí, že přesnost je teď vždy vyšší než 0,05 mm na metr a zákazníkům tuto hodnotu mohou prokázat certifikátem vytvořeným v softwaru Laser10.

Prokázání kvality prostřednictvím mezinárodních standardů

Laserový interferometrický měřicí systém ML10 je referenčním standardem, na nějž společnost PTV spoléhá. Systém využívá vysoce stabilní vlnovou délku laserového světla, umožňuje ověření přesnosti např. podle normy ISO 230-2 a návaznost měření v souladu s firemním systémem jakosti s certifikací ISO9001. Oba tyto faktory považuje PTV za klíčové při získávání nových zákazníků, zvláště na trzích, kde firma ještě není známá.

Kombinace řešení Renishaw k získání maximální efektivity

Kromě kompenzace zajišťované laserovým interferometrem ML10 pro lineární polohování existuje řada dalších charakteristik stroje, jež společnost PTV kontroluje a seřizuje prostřednictvím desetiminutového testu systémem Renishaw QC10 ballbar.

Během testu dostane stroj k řezání vodním paprskem příkaz opsat kruhovou dráhu v rovině os X-Y, přičemž je ke stroji speciálním magnetickým držákem upevněn systém QC10 ballbar. Jakékoli odchylky od normálního poloměru zkušební kružnice jsou zachyceny vysoce citlivým snímačem ballbaru a získaná data se přenesou do počítače se spuštěným analytickým softwarem Renishaw Ballbar5. Software okamžitě poskytne přesné hodnoty chyb pro 21 různých charakteristik stroje.

Výrazné časové úspory

Společnost PTV zjistila, že hlavními příčinami chyb jsou boční vůle a neshoda měřítka, avšak díky přesným hodnotám získaným systémem QC10 ballbar mohou nyní technici tyto odchylky okamžitě seřídit. Jan Kunert odhaduje, že nalezení a odstranění chyb zabíralo dříve pracovníkům společnosti půl dne. Tuto práci lze nyní zvládnout za 30–40 minut. Pan Kunert říká: „Bez systému Renishaw ballbar jsme neměli vždy pravdu ani přesto, že jsme se domnívali, že problém známe. Často jsme volali servisní společnosti (například k motorům), abychom pak zjistili, že to byl jen promarněný čas. Máme jednoho technika, který má vynikající schopnosti v diagnostice chyb. Jestliže však tento pracovník nebyl pro nemoc k dispozici nebo jsme měli řešit problémy u zákazníka, nastaly potíže.“

Rychlý nárůst obchodu

Budoucnost společnosti PTV vypadá skvěle. Po dlouhodobých zkušenostech v oboru při distribuci strojů z USA nyní firma prodává vzrůstající počet vlastních strojů. Největší zákazník, společnost V.S.M.P.O. v Rusku již šest strojů vlastní a objednala si i speciální pětiosý stroj, jenž bude použit k řezání titanu pro vojenské a letecké aplikace. Firma PTV také buduje novou výrobní halu pro zvýšení výrobní kapacity.

Nové zprávy

Zaregistrujte se k pravidelnému odběru nových zpráv vydávaných společností Renishaw

Na všechny obrázky a texty se vztahuje autorské právo Renishaw.