CAM Tippek #10: Optimális maradéknagyolás készítése manuálisan

Az optimális szerszámpályák tervezése során az egyik olyan művelet ahol sok gépi idő nyerhető a maradéknagyolás, ezért érdemes figyelmet fordítani ezen szerszámpályák optimalizálására. A szerszámpályák optimalizálása adott esetben időigényes folyamat lehet, ezért valós körülmények között mindig sarkalatos kérdés az optimalizálásba fektetett idő és annak eredménye – pl. megmunkálási idő csökkenése. Vizsgáljuk meg milyen problémák merülnek fel a maradéknagyoló pályák készítésekor és milyen lehetőségeink vannak az optimalizálásra, melyeket az ésszerűség határain belül alkalmazva gazdaságosabb lehet a tényleges gyártási költség (főleg: megmunkálás tervezés költsége + gépi idő).

A maradéknagyolások a CAM rendszerekben

Az első legfontosabb dolog, hogy vizsgáljuk meg mit jelent a maradéknagyolás a CAM rendszerekben. A hagyományos teraszoló nagyolás – amikor állandó Z mélységekben, és minden egyes szinten az előgyártmány és a munkadarab “különbség  területén” történik az anyageltávolítás – egy speciális esete a maradéknagyolás, amikor az “előgyártmány” egy korábbi megmunkálásból megmarad anyagterület. A CAM rendszerekben ezen pálya számítását tehát úgy szokták elvégezni, hogy egy úgynevezett “maradékmodellt” számítanak a háttérben vagy a felhasználó által befolyásolható módon, és egy hagyományos teraszoló nagyolást készítenek azokra a területekre, ahol anyag maradt.

A CAM felhasználók előszeretettel használják ezt a pályatípust, hiszen viszonylag egyszerű módon – a CAM rendszerrel – megkereshetőek azok a területek, ahol a szerszámnak dolgoznia kell. Így azt gondol(hat)juk, hogy biztosan optimális pálya készül, hiszen a “szerszám csak ott dolgozik ahol anyag van”. A valóság azonban sokszor mást mutat: A maradéknagyolások gyakran indokolatlanul fragmentáltak, illetve sokszor felesleges mozgásokat tartalmaznak, melyek a nagyolási stratégia alkalmazása miatt kerülnek bele a szerszámpályába.

Melyen esetben optimális “hagyományos maradéknagyoló pályát” alkalmaznunk?

RestRough1

A fenti állítás után joggal merül fel a kérdés, hogy miért  nem más pályatípust alkalmaznak a CAM rendszerekben maradékanyag eltávolításra, ha létezik ilyen megoldás? A válasz nagyon egyszerű: a hagyományos maradéknagyoló pálya alkalmazása akkor optimális, ha a maradék anyag területeinek nagysága, mennyisége, formája és eloszlása olyan,  hogy manuálisan költséghatékonyabb (tervezésre fordított idő / gépi idő nyereség) szerszámpálya nem készíthető. Ennek felismerése és a lehetséges optimális megoldások keresése a CAM szoftvert használó technológus tapasztalatán múlik. (Ehhez segítséget egy következő cikkünkben adunk, hiszen ez egy igen fontos kérdés)

Milyen megoldás alkalmazható a hagyományos maradéknagyolás helyett?

A következő egyszerű, valós példán vizsgáljunk meg a maradék területet, ahol a “maradékanyag” eltávolítása első ránézésre gyorsan (biztos) és optimálisan (már nem biztos) végezhető el hagyományos maradéknagyolással. A CAM rendszerünkbe a megmunkálandó modellt és az előgyártmányt beolvasva a képen látható maradékterületeket kell eltávolítani (rózsaszínű területek).

a, Hagyományos maradéknagyolás

RestRough2A hagyományos maradéknagyolás során a CAM rendszerünkben a megfelelő szerszám megválasztása után a szerszámnak megfelelő forgácsolási paraméterekkel és technológiával egy olyan nagyolópályát készítettünk, ahol azt kértük a CAM rendszertől, hogy csak a maradékterületeken készítse el a nagyolást. Az eredmény a képen látható. Ha megvizsgáljuk a pályát a következő “problémákat” láthatjuk az optimális(abb) esethez képest: Mivel a CAM rendszer nagyolásként készítette el a szerszámpályát (hiszen ezt kértük tőle azzal, hogy maradéknagyolást kértünk) az olyan metszetterületeken, ahol a terület mérete nem sokkal nagyobb a megmunkálandó szerszám megmunkált területétől (átmérőjéből adódó körterület) sok esetben “felesleges” mozgás van. Ezek a mozgások pusztán azért keletkeztek, mert a CAM rendszer nagyolásként készítette el a pályákat. A másik fontos pont a belépések alakja, ahol sokszor nem lenne indokolt nagyoláskor használt belépéseket alkalmazni. Észrevehető továbbá, hogy az átlépések sem készíthetőek el optimálisan az ilyen maradáknagyoló pályák esetén.

b, manuális szerkesztésekkel készített maradéknagyolás

RestRough3Az egyik lehetséges megoldás a maradéknagyolás “hibáinak” elkerülésére, hogy manuális szerkesztésekkel próbálunk meg olyan pályát készíteni, mely optimálisabb mozgásokat tartalmaz, mint a hagyományos maradéknagyolás. Ilyen esetekben mindig azt kell mérlegelnünk, hogy az optimalizációra fordított idő (szerkesztés + ellenőrzés)  által megspórolt megmunkálási idő vajon elegendő “fedezetet” ad az optimális pálya elkészítésére. (Erre egy kis gyakorlattal könnyen szert lehet tenni.) A képen egy ilyen szerszámpálya látható, melyet a következő módon hoztunk létre:

– Kontúrozó, vagy más néven állandó Z szinteken készült simítópályákat hoztunk létre különböző ráhagyásokkal.
– Az egyes pályák ráhagyásai csak a szerszám sugárirányú ráhagyásában különböztek, ahol az oldalirányú ráhagyáslépcsők az oldalirányú fogásvételnek feleltek meg.
– A különböző ráhagyásokkal készült pályákat vagy megfelelő határoló területekkel a pálya készítésekor, vagy a szerszámpályák elkészítése után manuális vágással azokra a területekre korlátoztuk, ahol maradékanyag van. (Ezt azért tudtuk megenni, mert a maradékanyag területe prizmatikus jellegű, ezért manuálisan könnyen meghatározhatóak a területek, illetve vághatóak a pályák!)
– Ezután a különböző oldalirányú ráhagyásokkal elkészült, megfelelően lehatárolt pályákat technológiailag megfelelő sorrendben összefűztük.
Ezután mindenképp ellenőriznünk kell szimulációban, hogy a pálya nem ütközik-e illetve van-e olyan terület ahol a szerszám túl nagyot fog! (Hiszen a nagyolást manuálisan raktuk össze gyakorlatilag)

Az optimalizáció eredménye

– A szerszámpálya elkészítésére természetesen jóval több időt kellet fordítani még akkor is, ha láthatóan a modell és a maradékterület nem túl bonyolult. A mi esetünkben a manuális maradéknagyolás tervezésre fordított idő kétszer annyi volt, mint a hagyományos maradéknagyolás esetén.
– A két szerszámpálya forgácsolási paramétereinek és technológiájának beállításakor természetesen azonos értékeket használtunk. A manuálisan optimalizált pálya viszont  55%-al kevesebb gépi időt használ! (18 perc / 10 perc)

A példánkban alkalmazott optimalizáció leegyszerűsítve ott éri meg, ahol a programozó technológus óradíja kisebb mint a gépi rezsióradíj.