Modernisering van Freesmachines: State-of-the-Art CNC Retrofitting voor Piekl Prestaties

In 1987 kocht Century Tool and Gage Co. (Fenton, Michigan) zijn eerste Heyligenstaedt verticale frees uitgerust met het eerste Fidia CNC-systeem dat in Noord-Amerika beschikbaar was. Mickey Guckian, manufacturing manager programmering voor Century Tool, was erbij. "Ik herinner me toen we de eerste Fidia-besturing aankochten. Het was geïnstalleerd op een twee-spindel Heyligenstaedt verticale frees. Ik liep die machine toen," zegt hij. "De nieuwe besturing had dubbele 8-inch floppy drives, wat uniek was toen, en gaf ons de mogelijkheid om de voedsnelheid voor de complexe freesroutines die we liepen voor de grote compressiegieten die we produceerden, aanzienlijk te verbeteren."

Century Tool werd in 1974 opgericht en heeft consistent groei ervaren over het grootste deel van zijn geschiedenis. Volgens Vice-President Kevin Cummings is dit deels te danken aan de uitbreiding van de productie van composiet compressiegieten om sheet molding compound (SMC), reaction injection molding (RIM) en urethane onderdelen te produceren voor diverse sectoren van de transportindustrie. Het bedrijf is gespecialiseerd in compressie-gegoten, exterieur Klasse A, en versterkingspanelen voor vrachtwagon- en trim-toepassingen. Het maakt ook 75 procent van de exterieur carrosseriepaneel-gieten. "We zijn een grote bouwer van gieten en secundaire tooling voor de automotive, zware vrachtwagon, luchtvaart en personal watercraft industrieën geworden," zegt meneer Cummings. Met die groei kwam de verhuizing van het bedrijf naar een nieuw, 125.000 vierkante voet faciliteit die in staat is om 60-ton machineblokformaten te hanteren die zo breed als 100 inch en zo lang als 300 inch zijn. Het plant is uitgerust met vier, vijf-as CNC-werkcentra; zeven zware verticale en horizontale machines; drie multi-spindel, reizende-kolom gundrills; 29 CAD/CAM-werkstations; en een try-out persfaciliteit met capaciteiten van 500, 600, 1.500 en 3.000 ton.

"Voordat Fidia begon met het ontwikkelen van een complete lijn van vijf-as freesmachines, bouwde het CNC-besturingen," zegt meneer Guckian. "Dr. Giuseppe Morfino, Fidia CEO, was de jonge besturingingenieur die het allemaal begon, en hij is de leidende invloed geweest in het CNC-machinebesturingsontwerp dat een significante rol heeft gespeeld in het maken van Century Tool and Gage een manufacturing- en productiesucces. Al onze freesmachines zijn CNC-programmeerbaar en gebruiken Fidia-controllers voor hoge-niveau nauwkeurigheid, betrouwbaarheid en productiviteit."

Maar het is lang geleden sind 1987, en floppy drives zullen niet meer volstaan voor de behoeften van Century Tool drie decennia later. Daartoe dient het regelmatig retrofitten van de Fidia-controllers.

Geretrofit voor Productiviteit

Jorge Correa, Fidia's vice-president van sales in Noord-Amerika, zegt: "Century Tool is een geweldig voorbeeld van wat er met control-retrofits gedaan kan worden om bestaande CNC-werktuigmachines naar state-of-the-art-niveaus te tillen." Sinds 1987 heeft Century Tool Fidia's CK10, CK20, Compac, C2, C20, een paar van Fidia's tracing-systemen, en meer recentelijk, Fidia's C40-besturingen gebruikt. Vandaag de dag heeft het bedrijf 25 Fidia CNC's, maar met lopende besturing-upgrades en de toevoeging van nieuwe CNC-werktuigmachines, zegt meneer Correa dat het daadwerkelijke aantal wel boven de 30 besturingen is.

In concert met de Fidia-controllers gebruikt Century Tool Tebis V4.OR2-software voor vijf-as bewerking. Tebis V4-software kan softwareformaten zoals Catia, Iges, Parasolid, STEP en NX vertalen om de beste toolpaths te creëren. Het wordt gezegd de enige software te zijn die de toolpath recht van het oppervlak kan genereren. "Het creëert een groter aantal contactpunten, wat een nauwkeuriger onderdeel produceert," zegt meneer Guckian.

Op elk van de CNC-frezen van Century Tool biedt de Fidia-besturing automatische schaalfuncties voor elke as om CNC-programmaparameters te vertalen om te passen bij de grootte van het werkstuk. De besturing is via Ethernet verbonden met de programmeercomputers van het bedrijf voor continue overdracht van CAD-data. "Dit stelt Century Tool in staat om de flexibiliteit te hebben om de productontwerpideeën van de klant uit te breiden, maar ook de mogelijkheid om in directe taalformaten te communiceren," zegt meneer Guckian.

Geretrofit voor Rust Roest

Century Tool ontdekte de Fidia C40 Vision Control, met zijn ViMill anti-botsingssoftware, voor het eerst op de International Manufacturing Technology Show (IMTS) in 2014. Het bedrijf kocht de hardware- en softwarecomponenten op een nieuwe Fidia GTFM.V3 vijf-as freesmachine direct na de show. "Wat ons direct onder de indruk deed van de C40-besturing is dat het heel grote dataprogramma's van 50 megabyte of meer kan aan. Sommige gietoppervlakken zijn heel complex en rijk aan detail. De Fidia-besturingen kunnen de data-bestandsgroottes aan en leveren nog steeds gladde en nauwkeurige afwerkingen," zegt meneer Guckian. "Bij Century Tool werken we ook aan oudere compressiegieten die herschreven moeten worden met nieuwe engineering-wijzigingen, wat meestal meer blending van oppervlaktesneden inhoudt. Uitstekende afwerking is een must voor dit type projecten. De Fidia-besturingen hebben deze mogelijkheid aanzienlijk verbeterd door hun look-ahead te verhogen van 300 naar 1.000 regels puntdata, wat de machine de mogelijkheid geeft om zich beter voor te bereiden op de toekomstige vormen die het zal creëren."

Bijvoorbeeld, hoge bewerkingssnelheid en uitstekende oppervlakte-afwerking is de wens van elke gietwerkplaats die vijf-as freesmachines gebruikt, en meneer Guckian zegt dat Century Tool uitstekende oppervlakte-afwerking bereikt door zijn vermogen om versnelling en vertraging precies te controleren. Volgens meneer Correa beheert de multi-processor architectuur van de C40 Vision Control de gebruikersinterface, as- en toolpath-besturing, alsook ViMill real-time anti-botsingssoftware, die samenwerken om snelle bewerkingssnelheden en hoge-kwaliteit oppervlakte-afwerkingen te produceren. "Het is een ding om snelle processoren te hebben, maar je hebt heel goede communicatiesoftwareparameters nodig om de drives en motoren te laten communiceren bij deze snelle voedsnelheden," zegt hij. "De Fidia-besturing laat de machine fijn-afstellen voor diverse dynamieken, zoals onderdeelgewicht, lengte en breedte, spindelsnelheden, stijfheid – basically alles wat nodig is om een heel nauwkeurige afwerking in een kortere tijd te bereiken."

Volgens meneer Guckian is Fidia's ViMill-software in de C40 Vision Control gebruiksvriendelijk en makkelijk om operators te trainen om te gebruiken. De anti-botsingsfunctie biedt veilige freescondities voor heel complexe gietbewerking door 1.000 regels code te projecteren. Die projectie voorkomt elke botsing tussen het gereedschap, de machine en het werkstuk in realtime tijdens freesoperaties en in zowel jog- als deelprogramma-uitvoermodus. "De operator heeft de mogelijkheid om het handwiel op de vlucht te gebruiken voor de X, Y, Z, A en C-assen en normaal-op-vector samengestelde hoeken. We kennen geen andere besturing die die functie heeft," zegt meneer Guckian.

Geretrofit voor Nauwkeurigheid

Typisch worden Fidia GTFM vijf-as freesmachines uitgerust met het Head Measuring System (HMS), wat de tijd die het kost voor Century Tool-werktuigmakers om de nauwkeurigheid van koppen en kantelende draaitafels te verifiëren, aanzienlijk heeft verminderd. De HMS verminderde die tijd van één dag tot minder dan een uur. "De HMS is een hoge-precisie alternatief voor de traditionele wijzerklokken en is een heel belangrijk facet van de vijf-as snijtechnologie. De HMS houdt de vijf-as kop zo nauwkeurig mogelijk, meestal binnen 10 micron. Dit is vitale belang wanneer de giet onbezocht wordt bewerkt, wat meestal 's nachts is," legt meneer Correa uit. Hij voegt toe: "De Fidia-meetsoftware binnen de besturing beheert het gietfrezen. De software is uitgerust met drie hoge-precisie verplaatsingsmeetinstrumenten en is toegewezen aan het meten van 3D volumetrische fouten. Door binnenkomende data in realtime te verwerken, kan de software controleren en compenseren voor begrensde geometrische fouten, duur mechanische interventies te vermijden." Gebruikers kunnen de gewenste instellingen opslaan en vertrouwen dat ze binnen 5 micron worden gehandhaafd. Als resultaat, "de machine liep acht maanden zonder dat kalibratieparameters op de kop hoefden te worden gewijzigd," rapporteert meneer Guckian.

Een laser stuurt de Rotation Tool Center Point (RTCP)-functie, wat een andere functie is die door Fidia-besturingsoftware wordt beheerd. De laser meet nauwkeurig de lengte en diameter van de snijder bij elke gereedschapswisseling, wat zorgt voor een continu nauwkeurige hoogteinstelling op de giet van snijder tot snijder.

Multi-processor architectuur in de besturing staat updates toe en versterkt het systeem door middel van gedeeltelijke of totale vervanging van de PC (geheugen, harde schijven, adapters, etc.) zonder andere computercomponenten te wijzigen. De GTFM-machine heeft drie centrale verwerkingseenheden. Als resultaat is het mogelijk om de CNC constant up-to-date te houden met de meest recente hardware- en software-ontwikkelingen.

Een dergelijke upgrade, Fidia's Velocity Five multi-as trajectbesturingstechnologie, biedt een dynamisch-selecteerbare set van ruw- en afwerkparameters. Deze parameters worden gezegd de gebruiker in staat te stellen om snelle en hoog-nauwkeurige freesbewerking uit te voeren door de versnellingscontroltechnieken te verbeteren. Op het moment van schrijven schat Century Tool dat de Velocity Five-upgrade de afwerktijd op 3D-profielen tussen 15 en 20 procent kan verminderen en ruwbewerking tussen 30 en 40 procent. De bewerkte oppervlakte-kwaliteit toont significante verbetering en snellere uitvoering van bewerking voor kleine straalgebieden.

Met plannen om deze update aan een andere afwerkmachine toe te voegen en om drie meer C40 Vision CNC's te installeren op andere machines, maakt Century Tool's continuous-improvement-strategie het meest van retrofits en upgrades.

Over de Redacteur

Cynthia Kustush

Cynthia Kustush, senior editor bij MoldMaking Technology magazine, bewerkte dit artikel voor print. Het verscheen eerst op moldmakingtechnology.com.