CNC-maskinernas historia sträcker sig 70 år tillbaka i tiden. Under 1950-talet var tillverkarna skeptiska till CNC-tekniken och därför gick det trögt till att börja med. Idag är det svårt att föreställa sig tillverkning utan CNC-maskiner. De har kommit att bli den avgörande faktorn för vad en tillverkare klarar att producera. Utrustningar för CNC-bearbetning är komplexa maskiner som hela tiden fortsätter att utvecklas och förbättras. Utvecklingen av CNC-tekniken bygger på de framsteg som görs inom en rad olika områden såsom spindel, lagring, drivenheter, datorteknik, hydraulik, elmotorer, robotteknik, sensorer med mera. Andelen moderna digitala CNC-maskiner är betydligt högre än andelen konventionella mekaniska maskiner.
Artikel från Aktuell Produktion nummer 7/2022
CNC-tekniken kommer helt klart att vara en mycket viktig bearbetningsmetod även framöver, både på kort och lång sikt. Utvecklingen av CNC-maskinerna syftar till att öka maskinernas mångsidighet, produktivitet, stabilitet, tillförlitlighet och noggrannhet. Arbetet med att nå dessa förbättringsmål pågår ständigt för att säkerställa att bearbetningsresultaten når upp till dagens krav. Idag finns det fleroperationsmaskiner som kombinerar subtraktiv teknik som CNC-bearbetning med additiv teknik som 3D-utskrifter. Samtidigt har man fått tänka om helt när det gäller utvecklingen av CNC-tillverkningen i och med digitaliseringen och begreppet smart tillverkning. I en smart verkstad pågår ett ständigt informationsutbyte mellan CNC-maskinerna och den virtuella verkligheten där arbetsstyckena och deras teoretiska egenskaper simuleras. Informationen förs kontinuerligt över gränsen mellan dessa båda världar. Maskinen analyserar den realtidsinformation som förs över från arbetsstycket till den virtuella världen och skickar därefter tillbaka styrsignaler till datorstyrda enheter som genomför korrigeringarna i den verkliga världen.
Ett maskinelement som är mycket mindre, betydligt billigare och avsevärt mindre komplicerat än CNC-maskinen är själva skärverktyget. Det är den maskindel som avverkar material från ett arbetsstycke och därmed utgör länken mellan maskinen och arbetsstycket. Detta maskinelement förändras inte lika ofta i grunden och identifieras ofta som den svagaste länken i processen och sätter gränsen för systemets totala kapacitet. Därför bör uppgraderingen av skärverktyget ingå som en del i utvecklingen av CNC-tekniken.
Vid utvecklingen av skärverktyg handlar det om att komma på nya, innovativa skärgeometrier, använda avancerade skärmaterial och nyttja ledande produktionsteknik för att öka verktygens livslängd, säkerställa större materialavverkningshastighet (MRR), öka noggrannheten och tillförlitligheten. Trenden inom utvecklingen av CNC-tekniken är dock att prioritera utvecklingen av skärverktygets digitala komponent.
Men redan före den digitala eran åtföljdes skärverktygen av olika typer av information. Kataloger, verktygsritningar och rekommendationer om användningsområden, till att börja med i tryckt format och senare elektroniskt, tillhandahölls med verktygen och denna information är fortfarande mycket viktig. Datoriseringen har påverkat det stöd som ges till kunden genom utökade funktioner i form av data. Olika dataprogram har gjort det möjligt att välja det optimala verktyget och uppskatta verktygets livslängd under specifika bearbetningsförhållanden. När ISCAR:s NEO-ITA kombineras med vår Machining Power-app kan du som kund snabbt beräkna skärkrafter, böjbelastning och strömförbrukning, hitta lämplig sort, hitta det rätta verktyget för en specifik tillämpning, analysera produkter från andra tillverkare samt få tillgång till många andra användbara funktioner. Användarna kan enkelt komma åt informationen via datorn och sina mobila enheter. De framsteg som gjorts inom nätverkskommunikation har fört med sig att även bearbetningsindustrin har fått upp ögonen för den elektroniska virtuella världen.
Digitala tvillingar fungerar som ett komplement till tillverkningsprocesserna. Tvillingtekniken används bland annat vid maskinbearbetningsmodellering, kollisionskoll och processoptimering för att hitta de bästa bearbetningsstrategierna. I en smart fabrik är den digitala tvillingen den viktigaste byggstenen. Det är inte svårt att förstå att det bara är verktyg som också har en digital tvilling som får ta plats i den smarta fabrikens verktygsförråd.
Framstegen inom CNC-tekniken leder till att kraven på skärverktygen hela tiden skärps. En verktygstillverkare förväntas inte bara leverera en fysisk produkt, utan en kombination av ett fysiskt verktyg, dess digitala tvilling i realtid och en passande programvara. Detta gör det möjligt att sömlöst integrera verktygsdatan i CAD/CAM-programmen med den virtuella tillverkningen och direkt föra över informationen via nätverk för sakernas internet (IoT) för att skapa lämpliga verktygspaket och montera verktygen virtuellt.
För att olika datorsystem ska kunna tolka verktygets design oberoende av plattform utvecklades ISO 13399-standarden. Denna standardisering var nödvändig för att övriga digitala komponenter i verktygspaketet skulle kunna koppla samman data om verktygens livslängd, beräknade belastningar, bearbetningsförhållanden osv.
ISCAR:s digitala verktyg är baserade på ISO 13399-standarden och innehåller följande:
- En e-katalog med olika sökfunktioner, information om aktuella kampanjer och referensdata.
- En .p21-fil (även kallad STEP-fil) innehållande produktidentifieringsklass för datortolkbar representation och utbyte av omfattande verktygsinformation.
- 3D-modellen av verktyget för datormodellering och CNC-programmering i enlighet med ISO 10303-standarden (STEP).
- En 2D-representation av verktyget i DXF-format kan användas för processdokumentation, ritningar, verktygsskisser och ställdatablad.
- Monteringsalternativ för virtuella verktyg för svarvning, fräsning och håltagning avsedda för de digitala tvillingar som skapats i både 3D och 2D.
- NEOITA – ISCAR Tool Adviser, ett avancerat system som rekommenderar optimala verktygslösningar för ett specifikt användningsområde.
- Programvarorna Machining Calculator för att göra beräkningar och Cutting Material Grade Optimizer för att välja rätt skärsort.
Digitaliseringen i industrin har gått väldigt snabbt vilket har inneburit att även CNC-tekniken har tagit betydande steg framåt. Verktygstillverkarna följer med i utvecklingen och uppdaterar produktutbudet i motsvarande grad för att kunna erbjuda virtuella digitala versioner av skärverktygen.
