A CAM programok széles körben való elterjedése jó pár éve elkezdődött, mostanra pedig nincs szakmabeli, aki ne tudna felsorolni legalább ötöt. Ennek ellenére rendszeres vita tárgya, hogy szükség van rá, avagy nincs, ha igen, melyik a legjobb. A programozók körében presztízs kérdéssé vált, hogy értenek-e legalább egy CAM programhoz, a gépkezelők pedig sok helyen még mindig fenntartásokkal kezelik a CAM által készült megmunkáló programokat.
Rossz hírem van! Ebben a cikkben nem teszek igazságot, nem török pálcát sem a kézi ISO, sem a CAM sem egyéb más programozási metodika felett. Csupán csak rávilágítok néhány fontos részletre.
“Más a CAD CAM és a más a kézi program írás”- írta egyszer egy ismeretlen szakember a szájber térben. És bár hozzászólása a CNC szakma legnagyobb mámgyártási múzsája lett, alapvetően még igaza is volt.
A CNC szerszámgépen való munka folyamata
Az ISO programozás útja
A szerszámgépen való programírás, legyen szó ISO programnyelvről, vagy valamelyik vezérlő saját nyelvezetéről, egy nagyon régóta ismert, működő, kiforrott CNC programozási út. De nem a legősibb. A kezdetek kezdetén lyukszalagok készítésével állították elő az NC programot, nem a szerszámgép mellett. Ahhoz képest a gép vezérlőjén való programozás egy rendkívül fejlett eljárás. És ahogy a vezérlők egyre fejlettebbek lettek, egyre nagyobb kijelzők, egyre összetettebb ciklusok kerültek az iparba, a kézi ISO programozás gyorsabb és biztonságosabb is lett. Könnyebben szerkeszthető, tesztelhető.
Az ISO programmal való munka úgy néz ki, hogy jellemzően a gépen elkészítésre kerül a program, figyelve a gépben lévő szerszámokat, kialakítva a műveleti sorrendet és beállítva a helyes technológiát.
A program futtatására a legtöbb vezérlő teszt üzemmódban biztosít lehetőséget, azonban amíg a program írása történhet megmunkálás közben, a tesztelés általában nem. Azaz a gép állása ISO programozás esetén legfeljebb részben elkerülhető.
Ha a megírt program módosításra szorul bármilyen okból, ami lehet egy szerszám cseréje, vagy az alkatrész módosulása, akkor azt a vezérlőn relatív gyorsan meg lehet tenni. ISO program azonos vezérlők között gond nélkül, különböző vezérlők között kisebb módosításokkal mozgatható.
Általános előnye, hogy a legtöbb szakember ismeri, hátránya, hogy a gép futásával, azaz a gyártással nem teljesen párhuzamosítható, így a gépkihasználtságot csökkenti.
Lehetséges hibák, hátrányok:
- ▶ kollégák nem bíznak egymás programjába
- ▶ a feladat so időt vesz igénybe
- ▶ pontatlan rajzolvasás miatti programhiba
- ▶ egyéb emberi okból elkövetett hiba
A CAM programozás útja
Ehhez képest a CAM programozás alapja nem az alkatrészrajz, hanem egy 3D-s modell. A programozás természetesen egy számítógépen, általában irodában történik. Az előgyártmány megadásával, meglévő szerszámadatbázis használatával, vagy új létrehozásával, a megfelelő technológiák és stratégiák kialakításával indul a folyamat.
A programozás eredménye azonnal szimulálható, a megmunkálási idő ellenőrizhető, és összehasonlítható az egyes eljárástípusok vonatkozásában.
A CAM szoftver úgy generálja a pályát, hogy figyelembe veszi a bemodellezett készüléket, szerszámhosszokat, beállított ráhagyásokat. Az elkészült programot pedig a kiválasztott programnyelven postprocesszálja. A program aztán valamilyen úton a szerszámgépre kerül. Ez lehet adathordozó, vagy hálózati meghajtó stb.
A CAM által generált programok esetén fontos, hogy a megfelelő szerszámadatbázis és készülékek legyenek használva. Ha ez teljesül, akkor az irodában elkészített program az üzemben is megállja majd a helyét. A belső rendszer kialakítása és tökéletesítése egy hosszabb út.
Lehetséges hibák, hátrányok:
- ▶ nem egységes szerszámadatbázis miatti törés, ütközés
- ▶ nem szabványosított készülékek okozta félreértések
- ▶ kommunikációs hibából adódó rossz referencia pont választás
- ▶ technológiai elírás veszélye nehezen kiszűrhető
- ▶ hosszú, “kézzel” nehezen módosítható
Nem is ISO nem is CAM
Sok vezérlő kínál valamilyen párbeszédes vagy grafikus programozási lehetőséget. A lényeg, hogy a belső beépített ciklusok, vagy kontúrok, furatminták stb. úgy programozhatók le, hogy nem kell hozzá CNC programozási tudás, de CAM szoftver sem.
Ez természetesen egy fél igazság.
Ugyanis CNC programozási tudás nagyon is jól jön, ha másért nem, akkor azért, hogy értse a felhasználó a történéseket. Ha pedig hibakeresésre kerül a sor, ami valljuk be, előfordul, akkor enélkül a tudás nélkül bizony nem várható érdemi eredmény.
A párbeszédes programozást segítő vezérlő modulok gyakran kínálnak szimulációs lehetőséget, ahol ellenőrizni lehet a programozás eredményét, illetve egyes vezérlések esetén a ISO kódba ki lehet generálni, ami lehetőséget ad a későbbi módosításra vagy a gépek közötti mozgatásra.
Ezeknek a szoftveres támogatásoknak vannak hátrányai, de tény, hogy a munkaerő esetenként hiányos tudásának áthidalására alkalmasak.
Paraméteres makro programok
A paraméteres makro CNC programokkal való munkát a legtöbb vezérlő lehetővé teszi. Magasabb szintű programozási tudást igényel, de nagyon hatékony CNC megmunkáló programok hozhatók létre paraméteres programozással. Hatékony alatt értem, hogy egyszerű, rövid, hozzáértők számára átlátható és biztonságos.
A bemeneti változók megadásával a program biztonságosan változtatható.
Akár ciklussá is szervezhető, G vagy M kódhoz rendelhető, így más programokba beilleszthető. Gépi paraméterek, PLC szintű jelek figyelésére is lehetőséget biztosítanak, ami például automata cellákban való használatkor előnyös.
Alkalmazásuk ott javasolt, ahol minimális de gyakori eltérések vannak az elkészítendő alkatrész méreteiben.
Hátránya, hogy haladó CNC programozói tudást igényel a fejlesztésük, a tesztelésük pedig időigényes.
Esetek, amikor nincs szükség CAM programra
Vannak helyek, alkatrészek amik nem igénylik a számítógéppel támogatott CNC gyártás szoftveres segítségét. Ilyen a soha nem változó konstrukció, a végtelenül egyszerű geometria. De ilyen lehet, ha a változtatás csak technológiában szükséges, esetleg egy jól megírt makró program bemeneti változóit kell csak rendszeresen változtatni.
Megfigyelhető az is, hogy a kézzel, G kódban megírt ISO programok futási ideje a legjobb, ezekkel érhető el a legjobb ciklusidő.
A CNC program beolvasása akkor is időt vesz igénybe, ha egy adott sor nem tartalmaz fizikai elmozdulás parancsot. És sok száz ilyen sor hosszú másodperceket, akár perceket is jelenthet.
Anyagi vagy gazdasági oka is lehet annak, hogy egy gyártó vállalat nem alkalmaz CAM szoftvert. Ilyenkor leginkább a rövid távú célokkal és lehetőségekkel nem összeegyeztethető a sok ezer eurós költséggel bíró szoftver beszerzése.
El kell mondani azonban, hogy egyre kevesebb ilyen vállalat van, és ezekre is az a jellemző, hogy periférián forgácsolnak, azaz a fő tevékenységük például a hegesztett szerkezetek vagy valamilyen lakatosipari munkák.
A CAM szoftverek előnye ugyanis nem merül ki abban, hogy a számítógépes program elkészíti a CNC kódot. De az, hogy egy vállalat valóban kiaknázza-e az összes lehetőségét egy szoftvernek, egy összetettebb kérdés.
Esetek, amikor szükség van CAM programra
Ebből van több. A CAM szoftverek számos előnnyel bírnak, és végső soron mind a hatékonyság növelését szolgálják, több fronton.
Például a gépkezelő válláról lekerülő programozási teher növeli a gépkihasználtságot. Csökkenti a hibázás lehetőségét. Hatékonyabb stratégiák alkalmazását teszi lehetővé, optimalizálható a szerszámkopás és a szerszámgép igénybe vétele. Megjósolható a megmunkálási idő, így a termelés tervezhetőbbé válik.
Vannak esetek, amikor a CAM program használata nem választás kérdése. Ilyen, a 3D-s felületek, szabad formák gyártása. Ennek az elkészítése sem kézzel bevitt G kóddal, sem párbeszédes programozási módszerekkel nem lehetséges.
Ugyanebbe a kategóriába esik a szimultán öttengelyes marások programozása is. De sok esetben a 3+2 tengelyes marások programozása is gyorsabb és biztonságosabb CAM-ezve.
Hasonló, ha sok furat elkészítéséről van szó, mely pozíciók kézzel való megadása hosszadalmas és sok hibalehetőséget rejt, ekkor is a CAM szoftver használata a megoldás.
Gyakori és egyre jellemzőbb, hogy a programozó egyszerűen ezt ismeri, és a szerszámgép saját programozási nyelvét nem.
Azokban az üzemekben, ahol több típusú vezérlés is található, nehéz olyan embert találni, aki mindegyikkel jól boldogul. Azonban ha egy CAM szoftvert ismer, akkor akár egy ember is képes az összes vezérlőre való program írásra.
A CAM programozás hatékonyságának és sikerének kulcsa a rendszerben és folyamatban való gondolkodás, a forgácsolást érintő csaknem összes részleg részéről. Egy apró kommunikációs hiba is súlyos károkat okozhat.
Ha a gép kezelője és programozója nem azonos adatbázisból dolgozik, értem ezalatt a készülék méretét, elhelyezkedését, a munkadarab rögzítés egyéb módjait, a szerszámok típusát, méretét és számát, a nullpontra vonatkozó részleteket, akkor a legjobb CAM szoftver sem lesz hatékony.
A két programozási megoldás keverésének szükségessége és veszélyei
A legjellemzőbb, hogy ezt a két programozási módszert a cégek keverik.
Vagy bizonyos gépekre, bizonyos alkatrészeket CAM-eznek, másokat nem, vagy készül egy CAM program amibe módosítások kerülnek bizonyos okokból.
Életszerű a példa, hogy a programozó tapasztalata és elképzelése szerint készít egy CNC kódsort, amit a gépkezelő a futtatás során nem tart megfelelőenek. Ennek ezer oka közül néhány, hogy nem áll rendelkezésre az a szerszám, amit a programozó elképzelt, nem működik a beállított technológia, nem megfelelő a megmunkálási sorrend stb. Ebben az esetben a gépkezelő módosít.
De az is lehet a módosítás oka, hogy a vezérlő nem képes hiba nélkül futtatni adott programot, vagy időközben módosult az alkatrész.
A kézzel abszolvált módosítások veszélyesek is lehetnek, mivel a CAM program általában hosszú, a benne történtek nem mindig vannak feliratozva. Így az elképzelt módosítás vagy jó helyre kerül vagy nem. Ráadásul mivel ezek általában hosszú programok, a vezérlőn való szimulálásuk vagy egyáltalán nem lehetséges, vagy rendkívül körülményes, amit el szoktak hagyni a gyártás mielőbbi indításának érdekében.
A módosított program, ha minden rendben van rendszerint nem kerül vissza a programozóhoz, így az egyrészt nem tanul belől, másrészt legközelebb is elköveti a hasonló hibát, ami lassítja a rendszert.
Gyakori hiba, hogy az operatív csapat nem kommunikálja az üzem történéseit a programozók felé, így a félreértések sem ritkák.
Ha pedig a rendszer mindig átlép az apró megakadásokon, azaz rugalmas, az a hosszú távú fejlődés gátja. Ugyanis az apró hibák rendszeres megkeresésére és kijavításra szánt idő és energia a nagy célokról veszi el a fókuszt.
A két rendszer együttes használata, tehát kézi és CAM programozás alkalmazása általában egy nagyon rugalmas és hatékony gyártó rendszert hoz létre, ami kellő gyakorlattal rendkívül versenyképes is lehet OTT, ahol nincsenek bonyolult gyártandó alkatrészek, forma szerszámok, szimultán öttengelyes megmunkálások vagy multitasking szerszámgépek.
Ugyanakkor lassítja a gyártási adatkezelés következetességének kiépülését, a szerszámok és készülékek standardizálását, következetes szerszámkezelést stb., ugyanis mindezek rövidtávon költségek, amik a rendszer flexibilitásának köszönhetően átmenetileg elkerülhetők.
A kizárólag CAM programozás bevezetésének hátránya és útja
A CAM programozás kizárólagosságának bevezetése hosszú távon jóval kevesebb hátrányt jelent egy cég számára, mint előnyt.
Azonban ezen kevés hátrányok közt szerepel az esetlegesen megnövekedett ciklusidő, amit a több biztonsági pozícionálás okoz. És itt fontos megjegyezni, hogy ezek nem a szoftver hibájából vannak jelen, hanem a biztonsági faktor növelése okán. Azaz CAM-mel programozni biztonságosabb, így a géppel való ütközésekből adódó gépállás is kevesebb. Nehezen bizonyítható és nem is minden vállalatnál egyértelmű, de a fokozott biztonság hosszú távon több gyártási időt, nagyobb termelékenységet jelent, mivel megszünteti a nem várt gépállásokat.
A másik hátrány maga az út. Ez ugyanis egy relatív hosszabb folyamat, ami természetesen időigényes. És itt nem a szoftver használatának megtanulása hosszadalmas, hanem annak a rendszernek a kiépítése, ami egységes szerszámozást és készülékezést, adatkezelés eredményez az üzemben. Ezek kellenek ahhoz ugyanis, hogy a forgácsolási tevékenységet támogató programozás valóban hozza a papírforma szerinti előnyöket.
Idő továbbá, amíg kialakul a bizalom, amíg felszínre kerülnek a hibák és amíg megteremtődik az a fórum, ahol beszélni lehet ezekről. A kérdések tisztázásának, a problémák megoldásának egy része nem technikai kérdés, hanem érzelmi. És ez annak ellenére van így, hogy egy termelőüzemben műszaki szakemberek dolgoznak együtt.
Vannak helyek, vállalatok ahol a reformok a menedzsment határozott kérésére rövid idő alatt söpörnek végig az érintett területeken. Nem kérdés, hogy egyes helyzetekben ez nem elkerülhető, azonban azzal érdemes számolni, hogy egy utasítás végrehajtása megtörténhet rövid idő alatt, a szervezeti kultúra megváltozása nem. Az ilyen esetekre jellemző, hogy a rendszer kidob magából olyan értékeket, szakembereket és a hozzájuk tartozó szaktudást, ami nem elkerülhetetlen veszteség, mégis feláldozzák a gyorsabb út járásának oltárán.
Az egyes CNC programozási módszerek tekintetében nincsenek egyértelmű, kizárólagos utak. Ipari trendek azonban vannak.
Általános igazság, hogy a lehető legtöbb hiteles információ és adat jól strukturált tárolása és felhasználása fokozottan fontossá vált. És ennek érdekében a szerszámgépen kontrollálatlanul végzett programozást és program módosítást legalább csökkenteni vagy megszüntetni jó iránynak tűnik.
Ugyanakkor a mai szerszámgépek vezérlőinek naplózási képessége, és a külső szoftverekkel való kommunikációja a kézzel tett változtatásokat is remekül megjeleníti, tárolja. Így, ha valahol csupán az adatkezelés következetessége szól a CAM használata mellett, a CNC vezérlő és az azon lévő grafikus programozási felület jó alternatívát kínál.
Nincs két egyforma vállalat, nincsenek azonos feltételek és célok.
Akár egyik, akár másik, de akár a hibrid megoldás választása esetén is igaz, hogy a helyi sajátosságok, a célok és a lehetőségek pontos mérlegelése után lehet kijelölni a sikerhez vezető utat. A fejlődés folyamatát monitorozni kell, időről időre ellenőrizni az elért eredményeket és beavatkozni, ha szükséges. A cégben már bent lévő tudást fel kell használni, és lehetőséget teremteni az embereknek arra, hogy a változásban ne terhet, hanem fejlődési lehetőséget lássanak.
Szerző: Sipos Ádám
