CNC-machines in de plaatverwerkende industrie

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACUlTEIT DER WERKTUIGBOUWKUNDE VAKGROEP PRODUKTIETECHNOlOGIE EN -AUTOMATISERING

CNC-machines in de plaatverwerkende industrie Literatuuronderzoek door: D.J.P. van Heereveld Rapportnummer: WPA-1605

Hoogleraar

prof.ir. J.M. van Bragt

Begeleider

ir. O.S.1. Peters

Eindhoven, oktober 1993

CNC-machines in de plaatverwerkende-industrie

1

Samenvatting In de plaatverwerkende industrie wordt steeds meer gebruik gemaakt van CNC-gestuurde

machines. Dit vooral om flexibiliteit en optimale produktiesnelheid te garanderen, het gebruiksgemak en arbeidsbesparing te vergroten en om de kans op menselijke fouten te verkleinen.

Vooral bij het ponsnibbelen en lasersnijden zijn CNC-besturingen in alle facetten van het produktieproces gelmplementeerd. De meer universele snijtechnieken, zoals vlam-, plasmaen waterstraalsnijden, zijn ook volledig CNC te besturen. Vooruitgang kan hier nog geboekt worden door verdere verbetering van de snijtechnieken en een combinatie van deze technieken met het ponsnibbelen, ten einde een grotere produktiesnelheid eri flexibiliteit te bereiken. Vanwege het groot aantal bestaande buigtechnieken en de rol die vakmanschap hier nog in speelt, is er geen eenduidige richting waarin buigen geautomatiseerd kan worden. Strijkbuigen is een beperkte techniek die geheel CNC-gestuurd kan worden uitgevoerd, terwijl kantbuigen, een veel bredere techniek, vooral problemen geeft bij het automatisch en snel wisselen van de vele en grote benodigde gereedschappen.

Een volgende stap in het produktieproces, het lassen van plaatprodukten wordt ook al voor een deel automatisch uitgevoerd. Vanwege de grote diversiteit van te bewerken produkten en de complexiteit van het lasproces, blijft flexibel automatiseren uiterst moeizaam.

Voor het verder automatiseren van plaatverwerkende technieken is het belangrijk dat naast een goede automatisering van aIle deelbewerkingen ook al deze machines met elkaar samen kunnen werken; een goede interfacing tussen al deze geautomatiseerde machines is een randvoorwaarde om te komen tot een geheel onbemande produktie.


2

Inhoudsopgave Samenvatting

1

1. Inleiding

3

2. Numerieke besturing

4

2.1 Geschiedenis

4

2.2 Wanneer CNC?

5

3. Vlakke plaatverwerking

7

3.1 Ponsnibbelmachines

7

3.1.1 Werking

7

3.1.2 Numerieke besturing

8

3.1.2.1 Plaatpositionering

8

3.1.2.2 Gereedschapwisselingen

9

3.1.2.3 Gereedschaprotatie

12

3.1.2.4 Numeriek bestuurde produktieslag

12

3.2 Snijmachines

14

3.2.1 Snijbranden

15

3.2.2 Lasersnijden

15

3.2.3 Plasmasnijden

17

3.2.4 Waterstraalsnijden

17

3.2.5 Erodeermachines

19

3.3 Gecombineerde machines

19

3.4 Buigmachines

21

3.4.1 Strijkbuigen

21

3.4.2 Kantbuigen

22

3.5 Lasmachines

23

3.6 Transportsystemen

24

4. Toekomstige ontwikkelingen

25

Literatuur

26

GNG-machines in de plaatverwerkende-industrie

3

1. Inleiding In onze omgeving komen we veel produkten tegen die gemaakt zijn uit "dunne plaat". Auto's bijvoorbeeld, waarvan de carrosserie oit onderdelen bestaat die op persen met compleetstempels in een slag uit staalplaat worden gemaakt. Daamaast zijn er ook tal van artikelen, zoals bijvoorbeeld kantoormeubilair en kasten, waarbij door kleinere serie groottes en eenvoudigere vormen een grotere flexibiliteit in de produktie gewenst is. Om hoge aanvangsinvesteringen die compleetstempels vergen te voorkomen worden artikelen van kleine seriegrootte zoveel mogelijk op universele plaatbewerkingsmachines geproduceerd. Uit een recente inventarisatie van TNO en het Centrum Staal is gebleken dat vooral voor het midden- en kleinbedrijf technieken zoals stampen, ponsen, knabbelen en kantbuigen van groter belang zijn dan het dieptrekken.

Tot voor enkele jaren geleden waren deze technieken uitsluitend voorbehouden aan ambachtslieden; . het vormen en omvormen van plaatstaal was puur handwerk. Na het mechaniseren van verschillende handelingen en met de opkomst van de micro-elektronica bleek dit vakgebied bij uitstek geschikt om geheel computergestuurd geautomatiseerd te worden. Hoewel de belangrijkste ontwikkelingen op CNC-gebied van oorsprong uit de verspanende bewerkingen komen en geautomatiseerde produktie hier nog steeds op een hoger niveau Jigt, zijn er op het gebied van vlakke plaatbewerking en buigen ook vele ontwikkelingen gaande richting een geautomatiseerde, flexibele en onbemande produktie. Er wordt onderscheid gemaakt tussen machines voor het produceren van een grondvorm uit een plaat en buigmachines om deze grondvormen tot 3 dimensionale produkten te vormen. Binnen de eerste categorie bestaan vele technieken die tot dezelfde resultaten leiden. Zo kan er met de reeds lang bestaande ponsnibbelmachines gewerkt worden, maar ook vlam-, waterstraal-, (super)plasmaen lasersnijden zijn bij uitstek geschikt om CNCgestuurd te worden. Voor het buigen .van de produkten worden het kanten en strijkbuigen gebruikt om numeriek aangestuurd te worden.


4

2. Numerieke besturing Ret besturen van een machine is in feite niets anders dan het geven van opdrachten aan de machine, waardoor deze de gewenste bewegings- of bewerkingspatronen uitvoert die nodig zijn voor het bewerken, hanteren, of controleren van een produkt of gereedschap. Het verstrekken van opdrachten aan de machine, dat voorheen handmatig moest gebeuren door het verdraaien van handwielen, het omzetten van schakelaars, etc., geschiedt bij een numeriek bestuurde machine door het ingeven van codes of commando's. Deze codes worden door de besturing gemterpreteerd en vertaald in voor de machine eenduidige opdrachten. De numerieke commando's kunnen varieren van de juiste positionering van het benodigde gereedschap ten opzichte van het werkstuk tot functies als het selecteren van het gereedschap uit het magazijn. Deze commando's, samengevoegd en logisch geordend, zodat de machine het werkstuk volledig kan fabriceren, vormen samen een NCprogramma. Een dergelijk programma kan bewaard en later weer gebruikt worden om exact hetzelfde werkstuk: te produceren. Kern bij numerieke besturing is het opgeven van coordinaatwaarden in numerieke vorm, waarheen of waarlangs de machine gestuurd moet worden: vandaar de benaming numerieke besturing.

2.1 Geschiedenis

De eerste numerieke besturingen in de jaren vijftig waren opgebouwd met elektronenbuizen en relais. Besturingen uit de jaren zestig bevatten transistoren, terwijl in de jaren zeventig de geYntegreerde circuits (IC's) hun intrede deden. Deze besturingen waren opgebouwd uit zogenaamde hard-wired logic (vast-bedrade besturingen), waardoor aIle functies onveranderlijk in de bedrading waren vast gelegd. Het werkstukprogramma werd ingelezen vanaf een ponsband.


5

Met de kornst van de minicomputer ontstond in 1970 de eerste Computerized Numerical Control (CNC); in de besturingskast bevond zich nu een computer die zodanig was geprogramrneerd dat hij zich gedroeg als een numerieke besturing. Met de komst van CNC ontstonden nieuwe mogelijkheden: zo kon het werkstukprogramma worden opgeslagen in de besturing (de bestoring bezit een geheugen, zodat niet voor elk te vervaardigen werkstuk een ponsband moet worden ingelezen). Daarnaast zijn de programmeertechnieken aanmerkelijk uitgebreid en gebruiksvriendelijker geworden.

Tegenwoordig bevat elke bestoring een computer zodat men nu in feite altijd zou moeten spreken van "CNC". Functioneel bezien is het concept numerieke besturing echter onafhankelijk van het feit of er al dan niet van een computer gebruik wordt gemaakt. Doordat de termen NC en CNC slechts het gevolg zijn van een historisch gegroeide situatie en het onderscheid in de loop der jaren irrelevant is geworden, worden deze termen in de praktijk willekeurig door elkaar gebruikt.

2.2 Wanneer CNC?

Technisch bezien kan als toepassingsgebied van CNC elk proces worden beschouwd, waarbij een vrij programmeerbare baan beschreven moet worden, of waarbij posities moeten worden bereikt, eventueel gecombineerd met een automatisch aflopende cyc1us van hulpfuncties. CNC bestrijkt qua complexiteit het hele gamma van eenvoudige boormachines tot complexe vijf-assige bewerkingscentra. In de breedte omvat CNC een gebied dat varieert van gereedschapswerktuigen tot industriele robots, meetmachines en lasersnijmachines. Het genoemde potentiele toepassingsgebied zegt nog niets over de economische haalbaarheid van CNC. De invoering van CNC-machines hangt sterk samen met het fabricagetype (serie- of massafabricage). In de zogenaamde K-grafiek in figuur 1 zijn drie gebieden aan te geven die normaal gesproken het meest economisch toepassingsgebied aangeven van gemechaniseerde produktie (linksboven), flexibel geautomatiseerde produktie (rechts) en handmatig bedrijf (linksonder).

(

/


6

seriegroone

t

meervoudig volggereedschap sn ellopende pers

produklgebonden speciaalmachine of aUlomaal

volggereedschap op pers enkelvoudig gereedschap op verscheidene persen - -

-< "

handwerk Izagen, knippen) _ _ _ _ _ tendens

sjabloon revolverponsen "universeel ponsgereedschap "vlamsnijden

NC-revolverponsmachi ne enol plasmalasersnij-inslallalie

-

complexileil van het produkl

figuur 1: Toepassingsgebied van NC bij snijden uit vlakke plaat

De complexiteit van het produkt, die uitgezet is op de x-as is een kwalitatieve aanduiding, waarbij gedacht kan worden aan de vonn van de te snijden omtrek, de eisen ten aanzien van de vlakheid en ten aanzien van het snijden van gehard materiaal.

Ofschoon het meest economisch toepassingsgebied zich steeds uitbreidt (in de richting van de streep-lijn in figuur 1), zal er altijd een gebied blijven waar produkten volledig met de hand gemaakt worden. Aan de andere kant zal CNC ook bij de echte massafabricage geen toepassing vinden.

Voor het nemen van een investeringsbeslissing in CNC-gestuurde plaatbewerkingsmachines moet iedere producent goed weten in welk gedeelte van de K-grafiek zijn potentieel ligt. Men is heel gauw geneigd te investeren in "alleskunnende machines", de universele machines zoals die in de rest van dit verslag besproken zullen worden, omdat ze dan een zo breed mogelijke markt tevreden kunnen stellen. Door de complexiteit van de machines wordt de kostprijs van een produkt bepaald door het man-machine-uur tarief, waardoor minder complexe produkten juist duurder kunnen worden. Jndien er een voldoende potentieel van min of meer soortgelijke produkten in het verschiet ligt, is het vaak beter te investeren in speciaalmachines die voor die produktgroep zijn aangepast. Hierdoor kan een hogere produktiesnelheid en dus een lagere kostprijs gehaald worden binnen een bepaald marktgebied.

I

/

I

7


3. Vlakke plaatverwerking 3.1 Ponsnibbelmachines 3.1.1 Werking Ponsnibbeimachines zijn universele plaatbewerkingsmachines voor vlakke plaatprodukten. Ze stammen af van de coordinaten-ponsmachine en de knabbelschaar. Een typisch

probleem van een dergelijke machine is het uitlijnen van het boven- en onderstempel. Hiervoor zijn ze meestal gebouwd op een klassiek C-frame, hoewel enkele producenten ook (of slechts aIleen) gebruik maken van het 0- of brugframe.

In een ponsnibbelmachine wordt de plaat aan de rand geklemd en schuivend over een steunvlak gestuurd in elke gewenste positie. Het vormgeven gebeurt met behulp van min of meer universele gereedschappen in de bewerkingskop. Deze gereedschappen voeren telkens de plaatselijk vereiste bewerkingen uit, waarmee meteen het verschil met de totaalstempels die in een slag een compleet eindprodukt fabriceren duidelijk wordt.

De belangrijkste bewerkingen op deze machines zijn het ponsen en het nibbe-

x

Detail x, weergegeven met gereedschap

len. Bij ponsen snijdt het ponsstempel bij elke ponsslag een opening in de plaat die een afbeelding is van zijn eigen doorsnede profiel. Het kan hier figuur 2: Het maken van een snede door nibbelen: . nibbelstempel a snijdt bij elke slag het sikgaan om een gat als om een Ultgesnekelvormige stukje b uit de plaat den deel. Maten en vormen liggen vast in de geometrie van het stempel. Nibbelen is het stapsgewijs af- of uitsnijden van stukken plaatmateriaal langs een willekeurig gebogen lijn. Een eenvoudig, universeel gereedschap maakt een snede van enkele millimeters breed (figuur 2) met relatief geringe snijkracht


8

3.1.2 Numerieke besturing

De numerieke besturing van een ponsnibhelmachine bestaat in het eenvoudigste geval uit het snel positioneren van de plaat onder de bewerkingskop en het activeren van het gereedschap. In een verder geautomatiseerde omgeving gaat het wisselen van de gereedschappen ook automatisch en NC-gestuurd en wordt de machine aangeduid als plaathewerkingscentrum. In sommige gevallen kan ook het gereedschap NC-gestuurd in de hewerkingskop geroteerd worden. Ais laatste ontwikkeling kan de slag van het gereedschap numeriek bestuurd worden waarmee de kracht en de weg van de stempel geheel geconttoleerd kunnen worden.

3.1.2.1 Plaatpositionering

De eerste NC-gestuurde machinefunctie bettof het positioneren van het werkstuk onder de bewerkingskop en het activeren van de stoter. Het grote aantal positioneringen, zowel van punt-tot-punt, als het volgen van contouren, wordt er enorm mee versneld. Bij dit positioneren moet de plaat in het gehele werkgebied vrij toegankelijk zijn aan zowel de boven als de onderzijde. De machinetafel kan dus niet dienen als opspantafel waar het werkstuk eenmalig op wordt vastgezet. De opspanning bij een dergelijke machine gebeurt aan een van de plaattanden in smalle klemmen die zich bevinden op een kruisslede (positioneerslede) die in een bepaald X-Y gebied kan bewegen.

Er wordt onderscheid gemaakt tussen een aantal positioneerinrichtingen/machineframes. Het van de conventionele ponsmachine kenmerkende C-frame komt, zoals te zien is in figuur 3 voor in twee uitvoeringen: A: met een positioneerinrichting aan het frame, of B: met een aparte positioneertafel op een onafhankelijk frame voor de machine. Uitvoering C is een zogenaamd brug- of O-frame, welke een betere stijfheid heeft. Deze hogere stijfheid gaat weI ten koste van de toegankelijkheid van de machine. Uitvoering A heeft verder als voordeel dat de plaat in het horizontale vlak gekeerd kan worden zodat de maximaal te bewerken breedte hier 2

* de framediepte is.

In de lengte

hebben de meeste machines geen maximum. De positioneerinrichting is vaak zo uitgerust dat ze de plaat in de X-richting kunnen overnemen; de plaat wordt op de maximale X-


positie vastgeklemd op de machinetafel, waama de

9 A)

plaatklemmen de plaat los laten om deze vervolgens bij een onbewerkt plaatdeel weer vast te grijpen. In de praktijk wordt de maximale plaatlengte natuurlijk beperkt door de ondersteuning van de plaat en de beweegbaarheid van de grotere en zwaardere plaat.

3.1.2.2 Gereedschapwisselingen

De plaatbewerking op ponsnibbelmachines vereist een grote verscheidenheid aan gereedschappen, die

Cl

r---------------.

daarvoor een voor een onder de stoter ineen nauwkeurigbepaalde werkpositie moeten worden geplaatst. Om de wisseltijden, die een aanzienlijk deel figuur 3: Framevormen met opstelling van de bewerkingstijd bepalen, tot een minimum te

positioneerinrichting

beperken, gebeurt dit wisselen van de gereedschappen veelal automatisch. Wisselsystemen die gereedschappen beurtelings onder de stoter brengen, kennen twee verschillende principes: 1.

De gereedschappen worden in de vaste bewerkingskop gewisseld, in feite een automatisering van de handbediende wisse1procedure.

2.

De gereedschappen hebben elk een vaste eigen opname en geleiding in een revolver of een aantal vaste stations die beurtelings een werkslag krijgen van de stoter. De stoterfunctie is hier dus gescheiden van de geleiding en positionering van het gereedschap.

Van de eerste wisse1methode zijn een aantal varianten bekend. Zo is er een systeem dat het boven- en ondergereedschap apart uitwisselt. Oit gebeurt vanuit een tweedelig carrouselmagazijn, waarbij een deel aan de stoterzijde en een deel aan de matrijszijde zit. Om het aantal gereedschappen verder uit te breiden kan er aan het carrouselmagazijn nog een kettingmagazijn met een onbepaald aantal gereedschapposities gekoppeld worden. Bij een tweede systeem worden boven- en ondergereedschap ineens gewisseld.

/

/


10

aan te sJuiten kettingmagazijn

figuur 4: Carrouselmagazijn met wisselaar en kettingmagazijn

De stempel, afstroper en matrijs worden door een cassette bijeengehouden. Via een trommel of kettingmagazijn worden de gereedschappen in de bewerkingskop geplaatst. Ook bestaat er een variant, het zogenaarnde lineair pick-up systeem, waarbij alle gereedschappen een vaste positie op de positioneerslede hebben en dus gewisseld worden door het juiste gereedschap onder de bewerkingskop te plaatsen. Al deze systemen die ineens wisselen hebben als voordeel dat boven- en ondergereedschap altijd goed ten opzichte van elkaar gepositioneerd zijn. Ais nadeel hebben ze dat er nooit gewisseld kan worden terwijl er nog een werkstuk onder de bewerkingskop ligt. Het steeds terugtrekken van het werkstuk zorgt voor langere wisseltijden.

Van het twee systeem is de revolverkop het oudste en meest gebruikte wisselsysteem. Hij wisselt zeer snel en heeft een eenvoudige constructie. De kop bestaat uit twee synchroon. met elkaar meedraaiende schijven waarin de diverse gereedschappen elk met een eigen geleiding zijn opgenomen. Het wisselen gebeurt door het verdraaien van de revolver tot het gewenste gereedschap onder

figuur 5: Bovenrevolver met gereedschapsstations op vetschillende concentrische cirkels

de stoter staat. Het positioneren en uitlijnen van stempel en matrijs gebeun met een indexeerinrichting. Het aantal gereedschapposities, afuankelijk van de diameter van de revolverschijven, kan nog worden uitgebreid door meerdere gereedschappen op concentrische draaicirkels te pIaatsen (zie figuur 5). De stoter moet dan naar alle verschillende draaicirkels kunnen worden gestuurd.

f

I

/ eNG-machines in de plaatverwerkende-industrie .

11 Omdat de capaciteit van een revolverkop toch beperkt blijft en het verwisselen van gereedschappen in een revolverkop slechts handmatig kan gebeuren is er een nieuw systeem ontwikkeld zoals is weergegeven in figuur 6. De revolver is hier gereduceerd tot slechts twee stations die beurtelings door het

figuur 6: Systeem veer gereedschapwisselen in een revolver via rondlopend tussenmagazijn.

180 0 draaien van de revolverkop in werking worden gesteld. Tijdens het

gebruik van het ene gereedschap wordt het andere gewisseld vanuit een gereedschapmagazijn. Zo kan het aanta! gereedschappen worden vergroot tot ongeveer 400. Het totale gereedschapmanagement gebeurt door de systeemcomputer.

Een ander gereedschapwisselsysteein bestaat uit een aanta! op een rechte lijn opgestelde bewerkingsstations waarbij de stoter programmagestuurd een van de stempels activeert. Door de vaste opstelling van de gereedschappen is een optimale nauwkeurigheid gewaarborgd, de capaciteit van dergelijk systeem is echter beperkt (maximaal 8 posities).

Een compleet ander systeem van gereedschapwisselen hebben de Salvagnini machines. Hier zijn een aanta! gereedschappen naast elkaar opgesteld, bijvoorbeeld zoals in figuur 7 is weergegeven waarbij elk gereedschap een eigen aandrijfunit heeft. Behalve snel wisselen kan een meervoudige ponskop vaak ook bijdragen tot kortere positioneertijden doordat elk gereedschap een eigen positie heeft en de

ellCllellOle

wisseltijden tot nul gereduceerd zijn. Een werkstuk kan

0

~D8g888g8

dan gemaakt worden door steeds de minimale afstand tot

~Dooooooo 0000000 '"' 0°000000 00000000

de volgende bewerking te bepalen. Een ander mogelijk voordeel is dat bewerkingen ook gelijktijdig uitgevoerd kunnen worden, hetgeen vooral makkelijk is indien meerdere malen een bepaald gatenpatroon of gaten op een bepaalde afstand geponst moeten worden.

0000000 0000000

c:::====..J

~DOOOOOOO

figuur 7: Bewerkingskop van Salvagnini machine

/


12

3.1.2.3 Gereedschaprotatie De bewerkingsmogelijkheden van plaatbewerkingscentra, en van diverse gereedschappen, kunnen enorm worden verruimd door gebruik te maken van bewerkingskoppen en -stations waarvan de gereedschapopname numeriek bestuurd draaibaar is. De bestuurde rotatie wordt gebruikt: om eenzelfde stempel en matrijs dezelfde bewerking onder verschillende hoeken te laten uitvoeren, waarvoor anders even zovaak een ander speciaalgereedschap nodig zou zijn. voor opname van een soort minirevolver die maximaal 8 tot 12 kleine gereedschappen individueel kan activeren. Hiermee kan het aantal parate gereedschappen enorm worden opgevoerd. Door deze techniek kunnen op elk punt in willekeurige richting sneden worden gemaakt waardoor de snijsnelheid toeneemt. Voor nibbelen betekent de bestuurde rotatie dat men voor conourbewerkingen niet uitsluitend meer is aangewezen op de ronde nibbelsnijder. Ruwe nibbelsneden kunnen nu ook vaak worden vermeden door gebruik te maken van niet-rond nibbelgereedschap dat met de kromming meedraait zoals in figuur 8 is weergegeven. De nabewerkingen aan een nibbelsnede worden hielmee verder beperkt

3.1.2.4 Numeriek bestuurde produktieslag

figuur 8: Nibbelen met bestuurde rotatie

Bij het ponsnibbelen staat de aandrijving volop in de belangstelling. Dit is te danken aan het feit dat een belangrijk deel van de procesbeheersing in de aandrijving zit opgesloten. Bij een traditionele mechanische aandrijving zorgt een excenter voor de slag. Ondanks dat deze constructie voor vele doeleinden toereikend is, schiet deze tekort in situaties waar de gebruiker het verloop van de slag wi! beinvloeden. Daarom is er een systeem ontwikkeld; Power Hydraulic Numeric Control, PNHC dat gebruik maakt van een gegevensbank, waardoor er een aantal interessante mogelijkheden ontstaan op het gebied van procesbeheersing, beveiliging en geluid- en trillingsreductie.

J

I


De

procesbeheersing

verbetert

doordat

ponssnelheid

,-slag

de en

wachttijden van tevoren vrij te programmeren en

!JL,XI __ 1 I

T

tijdens de bewerking te controleren

zijn.

13

Het

I I I I

I

I l,

I

I

I "I I I

}--'_ I I I

komt er op neer dat voor ieder gereedschap bij een bepaalde te snijden materiaalsoort en -dikte een optimale

werkdruk

laagste positie

figuur 9: CNC-bestuurde stotercyclus

en

snelheid van de cyclus door de machine worden bepaald. Ook zijn er al machines met een "intelligente" inleennode waar bij het ponsen van het eerste produkt een optimale verhouding wordt gezocht tussen minimale ponskracht en maximale snelheid. In beide gevallen krijgt de ponsslag een verloop zoals ciat in figuur 9 is weergegeven.

Bij omvormende bewerkingen is het voordeel van deze numerieke besturing dat er eenvoudig wachttijden geprogrammeerd kunnen worden waarin het werkstukmateriaal de gelegenheid krijgt om goed te deformeren. Het voordeel komt verder tot uiting bij het instellen van de machine, bij een mechanische pers gebeurt dit handmatig met behulp van proefstansingen. Bij een hydraulische besturing kunnen gegevens snel uit een bibliotheek worden gehaald, waardoor bij herhaling de diverse gegevens weer meteen oproepbaar zijn. De slagdiepte is zeer nauwkeurig numeriek in te stellen en eventuele correcties zijn eenvoudig via de besturing te regelen.

Bij een excentrische pers beschennt een breekplaat de mechanische delen tegen overbelasting. Deze beveiliging treedt vaak pas in werking in de buurt van de maximale perskracht, waardoor bij calamiteiten het gereedschap veelal onbruikbaar wordt. De NC-hydraulische stoter kan daarentegen per gereedschap uitrekenen of er een overbelasting ontstaat. Afhankelijk van geometrie, materiaal en kwaliteit van het gereedschap schakelt de besturing de machine uit voordat er gereedschapschade optreedt.


14

Ten slotte kan een servo aangedreven stoter de geluidsproduktie ten opzichte van een mechanische aanzienlijk reduceren. Dit komt doordat snelheid van het stempel op het moment dat deze de plaat indringt laag gehouden kan worden. Zo kan een producent zich aanpassen aan wettelijke nonnen voor geluidsproduktie op de werkvloer of aan nonnen voor overlast aan de omgeving, welke bijvoorbeeld bij continue produktie gedurende de dag kunnen veranderen. Duidelijk is weI dat er steeds een compromis gesteld wordt tussen produktiesnelheid en geluidsproduktie. Verder veroorzaakt een hydraulische stoter minder trillingen.

3.2 Snijrnachines

Naast het ponsnibbelen bestaan er ook een aantal andere technieken voor het maken van van vlakke plaatprodukten. Al deze overige technieken zijn snijbewerkingen en werken volgens het zelfde principe; plaatselijk wordt ter plekke van het snijgereedschap materiaal verwijderd waarbij door het bewegen van het gereedschap ten opzichte van het werkstuk en/of omgekeerd een snede ontstaat. lndien dit bewegen gecontroleerd of bestuurd gaat, is zodoende een gewenst produkt te maken. De bekendste van deze teehnieken is waarschijnlijk het lasersnijden, maar er zal ook aandacht geschonken worden aan snijbranden, plasmasnijden, waterstraalsijden en vonkverspanen.

Bij de uitvoeringsvormen onderscheiden we drie verschillende basissystemen: Ais eerste, net als de meeste ponsnibbelmachines, de machine met een vaste werkkop of -optiek; het werkstuk beweegt hierbij in X- en Y-richting. Duidelijk zal zijn dat dit alleen tot bepaalde afmetingen en een maximum gewicht van het werkstuk gebruikt kan worden. Een tweede systeem is het hybride systeem. Hierbij beweegt de tafel in X-richting, terwijl de snijkop in Y-richting beweegt (zo mogelijk met hoogteverstelling). Hybride systemen zijn vooral in het voordeel wanneer hoofdzakelijk dikke en zware plaat verwerkt wordt. Ook komen ze voor indien het uitgangsmateriaal van grote rollen plaatstaal afkomt. De derde variant is de portaalmachine met vliegend optiek of snijkop. Het werkstuk ligt stil terwijl de bewerkingskop in X-, Y-, en Z-richting (plus eventueel twee extra richtingen). Ze worden gebruikt naarmate de te bewerken plaat zwaarder en dikker is en veelal groot contoursnijwerk gemaakt moet worden. De grenzen waarbij overgegaan wordt van de ene

GNG-machines in de plaatverwerkende-indusfrie

15

uitvoering op de volgende zijn mede afhankelijk van de gebruikte snijtechniek, de grootte en het gewicht van de snijkop, en eventuele andere problemen die bij het verplaatsen van de snijkop naar voren komen. Hoe moeilijker de snijkop te bewegen is, hoe langer er met een vast optiek gewerkt zal worden.

3.2.1 Snijbranden

Snijbranden, zuurstofsnijden of autogeen snijden is een van de oudste bewerkingen naast zagen en knippen. Door rniddel van een zuurstof-acetyleenvlam wordt het te snijden materiaal op ontstekingstemperatuur (1200°C) gebracht. Dan wordt er uit de centrale boring in de snijmond zuivere zuurstof op het staal geblazen zodat dit snel oxideert. Het gevormde ijzeroxide is dun vloeibaar en wordt weggeblazen. Met een voorwaartse beweging van de brander ontstaat een snede, die bij een regelmatige voortbeweging en een constante afstand tot de plaat mooi glad is. De te bereiken snijsnelheden zijn groot; van 10-12 mrn/sec bij 6 rom plaat tot 5-6 mm/sec bij 50 rom plaat.

Hoewel deze techniek al zeer lang bestaat heeft deze techniek een aantal onoverkomelijke bezwaren; zo kan er alleen on- en laaggelegeerd staal in diktes boven 5 mm dik gesneden worden. Bij andere materialen en kleinere diktes is het autogeensnijden reeds lang verdrongen door het plasmasnijden. AIleen op plaatsen waar uitsluitend staal in grote diktes gesneden moet worden (bijvoorbeeld in de scheepsbouw) komt autogeensnijden nog voor. Hier komen de voordelen als lage investeringen en gebruikskosten nog tot hun recht.

Numerieke besturing vindt plaats in X-Y-gestuurde machines met een vliegend optiek. Vanwege de rninimale plaatdikte worden de werkstukken al gauw te zwaar om te positioneren.

3.2.2 Lasersnijden

De laserstraal bij het lasersnijden is een bundel hoog geconcentreerd licht, die ter plaatse ,van het materiaaloppervlak wordt gefocusseerd tot ongeveer 0,1 rom. Hierbij wordt het materiaal plaatselijk tot smelten en/of verdampen gebracht. Door toevoeging van het


16

snijgas in de snijkop wordt het gesmolten!verdampte materiaal uit de snede weggeblazen. Twee veel gebruikte snijgassen zijn zuurstof (02) en stikstof (N2). Beide hebben een eigen toepassingsgebied en functie. Zuurstof wordt gebruikt bij koolstofstaal en laaggelegeerde staalsoorten. Door de exotherme reactie van zuurstof met het vloeibaar gemaakte materiaal, ontstaat er een extra warmtebron. Stikstof daarentegen wordt gebruikt bij RVS, nonferro metalen en hout. Door het ontbreken van zuurstof kan er geen reactie (oxidatie) optreden, waardoor er een schoner snijbeeld ontstaat. WeI moet nu alle smeltenergie van de laser afkomen waardoor het vermogen 3 maal zo groot moet zijn.

De voordelen van het lasersnijden komen vooral bij het maken van ingewikkelde contouren en gatvormen naar voren. Een laserkop kan deze maken zonder verdere gereedschapkosten of -wisselingen en is sneller dan nibbelen. Verder oefent een laser geen contactkracht op het werkstuk uit, waardoor vervormingen zijn uitgesloten. Ook kan een laser harde materialen makkelijk verwerken waarbij geluidsoverlast tot het verleden behoort. Ten opzichte van het brandsnijden gelden verder de voordelen van een perfecte dunne snede zonder afrondingen aan de bovenkant of uitzakkingen aan de onderkant en de probleemloze toepassing bij dunne plaat Verder kan een laser ook gebruikt worden om te graveren en te ritsen, zo kunnen serienummers eenvoudig op werkstukken geschreven worden, of om nauwkeurige gaten mee te boren. Nadelen van een laser zijn de hoge investeringen die gedaan moeten worden, de omvang van een laserinstallatie en het feit dat er met een laser niet vervormd kan worden.

Numerieke besturing van het lasersnijproces zit in de twee-assige besturing van de snijkop ten opzichte van het werkstuk. Door de contourbewerkingen is een baanbesturing nodig met lineaire en circulaire interpolaties. Vanwege de grote afmetingen van de laserinstallatie zal meestal, net als bij ponsnibbelen, de plaat bewogen worden (vast optiek) of over een as te bewegen zijn (hybride systeem). Bij deze laatste mogelijkheid moet er met gevoelige spiegels gewerkt worden. Het vermogen van de laser kan numeriek gecontroleerd worden door verandering van spanning, het stikstofgehalte in het lasergas en de zuurstof toevoer.


17

3.2.3 Plasmasnijden

Plasmasnijden is een smeltproces met een elektrisch opgewekte sterk geconcentreerde smalle plasmaboog. Ter plaatse van de snede wordt onder invloed van de boog materiaaI vloeibaar gemaakt, en vervolgens weggeblazen door een gasstraaI. De conventionele nadelen van plasmasnijden, de beperkte levensduur van een mondstuk door de zeer hoge thermische belasting en de beperkte nauwkeurigheid, worden door recentelijke ontwikkeHngen op dit gebied teniet gedaan. Onlangs is een plasmasnijkop met een super-ingesnoerde boog gerntroduceerd [11]. De energiestroom is hierbij twee- tot driemaaI hoger dan bij conventioneel plasmasnijden, maar door een betere procesbeheersing ontstaat er een smallere beter gecentreerde boog, waardoor een perfect haakse snede zonder slak- of braamvonning ontstaat. Door een betere temperatuurbeheersing is ook de slijtage van de slijtende onderdelen lager is dan voorheen. Met deze nieuwste techniek kunnen meer dan 1200 starts met een electrode/mondstuk gemaakt worden. De kwaliteiten nauwkeurigheid met deze nieuwe snijtechniek zouden die van lasersnijden benaderen, terwijl de kosten maar een kwart zouden bedragen.

De nadelen van plasmasnijden blijven de slechte milieu-aspecten, de aanwezigheid van een hittebeYnvloedde-zone en het geluidsniveau. Ook de te bewerken materiaIen zijn beperkt tot elektrisch-geleidende of haIf-geleidende materiaIen. Numerieke besturing van het plasmasnijden kan op dezelfde manier gebeuren als bij het lasersnijden. Door de betere hanteerbaarheid van de snijkop kan deze ook op een vliegend optiek geplaatst worden waannee eenvoudiger grote werkstukken zijn te bewerken. 3.2.4 Waterstraalsnijden

Water aIs snijgereedschap kan tegenwoordig voor zeer veel materiaIen worden gebruikt. Vroeger werd het aIleen toegepast voor papier, leer en blik, tegenwoordig kan men er staaIplaat tot 30 mm en marmer mee gesneden worden. Een waterstraal van 4000 tot 9000 bar wordt met een snelheid van 900 m/s en straaldoorsnede van 0,1 tot 0,4 rom naar buiten geperst. Deze "vlijmscherpe" straaI bevat zoveel hydraulische energie dat ze pro-


18

bleemloos door een aantal materialen heen snijdt. De te bewerken materialen kunnen worden uitgebreid door het toevoegen van abrasief (een fijnkorrelig schuunniddel dat de snijdende werking van water ovemeemt), waardoor harde materialen (glas en staal) tot enkele centimeters dik te snijden zijn. Ook heeft waterstraalsnjjden, in tegenstelling tot lasersnijden geen moeite met sterk spiegelend of reflecterend materiaal en laminaten, opgebouwd nit materialen met een verschillende smelttemperatuur.

Naast de al genoemde voordelen is de snijkop bij waterstraalsnijden zeer compact en hanteerbaar. Dit maakt het bij uitstek geschikt om op een numeriek bestuurde X-Y-tafel met vliegend optiek te plaatsen. Verder is de krachtwerking op het snijgereedschap zeer gering. Milieu-technisch is deze snijtechniek ook uiterst vriendelijk, het afvalwater kan na filtering weer opnieuw gebruikt worden en doordat al het snijafval in de waterstroom wordt meegevoerd ontstaan er geen schadelijke gassen of stofdeeltjes die apart moeten worden afgevoerd. Ook ontstaan er geen hittebeYnvloedde-zones; watersnijden gebeurt bij kamertemperatuur, waarbij de temperatuur in het werkstuk door de wrijving zo'n tien tot vijftien graden Celcius stijgen. De kans op microscheuren door een hoge temperatuurgradient is hier dus nauwelijks aanwezig. Net als laser- en plasmasnijden is waterstraalsnijden een uiterst flexibele techniek die geen specifieke gereedschappen nodig heeft.

Helaas kleven er aan het waterstraalsnijden ook vele nadelen. Zo is de ruwheid van de snede niet constant; naar de onderkant neemt de kwaliteit van de snede af, door in de diepte toenemende ruwheid. Dit is een gevolg van het verlies van snij-energie van de waterstraal in de snede. Ook produceert deze snijtechniek veel lawaai, moet de uittredende waterstraal "gedoofd" worden en moeten, zeker daar waar schone produktie vereist is, voorzorgsmaatregelen tegen spatten worden genomen. Een ander groot nadeel is de beperkte standdtijd van het mondstuk van de snijder. Zeker wanneer er gebruik wordt gemaakt van abrasief is de nozzle onderhevig aan grote slijtage. De levensduur van een mondstuk ligt momenteel tussen de twintig en honderd bedrijfsuren. Hoewel hier door een uitgekiendere vorm van de snijmondstukken, resulterend in gunstigere stromingspatronen en door gebruik van alternatieve materialen op redelijke termijn verbetering te verwachten valt. Tot slot zijn de zeer hoge investeringskosten (hoger dan een lasersnijmachine) momenteel nog een groot struikelblok.


19

Numerieke besturing gebeurt op dezelfde manier als bij plasmasnijden. Door de zeer compacte snijkop is waterstraalsnijden bij uitstek geschikt om in een vliegend optiek van een portaalrobot te plaatsen.

3.2.5 Erodeermachines Bij snij-eroderen of vonkverspanen, wordt het werkstukmateriaal door een draadelectrode met een diameter van 0,1 tot 0,3 mm zonder aanraken, dus zonder mechanische belasting verwijderd. Duizenden ontladingen per seconde smelten en verdampen kleine materiaaldeeltjes. die in een dielectrische vloeistof worden gecondenseerd en weggespoeld.

Bet grote voordeel van deze bewerking is, dat de bewerking na het harden kan plaatsvinden en dus een hoge nauwkeurigheid van oppervlakken haalbaar is. Ook kunnen zeer dikke werkstukken (tot 200 mm) gesneden worden.

De nadelen van deze techniek zijn de lage snijsnelheid en de problemen die ontstaan bij het maken van gaten; vanwege de doorlopende draad moet ieder gat eerst voorgeboord worden en moet de draad steeds opnieuw opgespannen worden.

De numerieke besturing zorgt voor het exact volgen van de snedebaan door de besturing van de X-Y-beweging. Eventueel wordt dit gecombineerd met een variabele hellingshoek in de richting loodrecht op de plaat. waardoor ook conische sneden of een continu verlopende afschuining mogelijk is. Ook zorgt de aansturing voor het handhaven van de aanzetsnelheid van de draad en de continue aanvoer van nieuwe draad. Door de genoemde nadelen blijkt dat draadvonken een geheel eigen toepassingsgebied heeft en totaal geen concurrent is van de eerder besproken snij- en ponstechnieken.

3.3 Gecombineerde machines Omdat elk van de bovenstaande technieken zijn eigen specialiteit heeft zijn er op de markt een aantal machines verschenen die meerdere technieken in zich hebben verenigd. Tot nu

20


toe zijn aIleen ponsnibbelmachines verkrijgbaar die ook zijn uitgerust met een lasersnijkop. Meestal is deze kop naast de ponsnibbelkop opgesteld, zoals in figuur 10 is weergegeven, maar in een eokel

geval wordt de snijoptiek als ponsnibbelgereedschap in de bewerkingskop gewisseld, waardoor het werkgebied van de laser even groot is als die van de ponsnibbelgereedschappen. Het probleem dat zich de afgelopen tijd bij deze combi-machines heeft voorgedaan is de plaatsing en ophanging van de laser. Vooral de trillingsisolatie van de trillingen die ontstaan bij het ponsen is belangrijk. De oplossing lijkt te liggen in een onafuankelijke opstelling

figuur 10:

pons-nibbelmachine met lasersnijkop

van beide systemen, waarbij het continu meten en zonodig corrigeren van beide nulpunten de vereiste nauwkeurigheid waarborgt. Het voordeel van een dergelijke gecombineerde machine is dat aIle sterke kanten van beide bewerkingen volledig benut kunnen worden. De laser zal vooral gebruikt worden om moeilijke contouren te maken; de snijsnelheid van een laser ligt ongeveer een factor vijf hoger dan bij nibbelen. Ook behoeft een lasersnede, in tegenstelling tot een nibbelsnede geen nabewerking. Verder wordt de laser gebruikt bij materialen met een hoge hardheid, die de laser kan bewerken zonder krachtoverdracht op het materiaal, bij het maken van proefprodukten, waardoor geen gereedschapkosten gemaakt hoeven te worden en op momenten dat het gewenst is het rumoerige ponseh te vervangen door het "stille" lasersnijden. Het ponsen ontleent zijn kracht ten opzichte van lasersnijden aan het feit dat het complete gaten produceert in tienden van een seconde. Het is de snelste bewerkingstechniek voor het maken van diverse identieke kleinere uitsnijdingen. De hoge snelheid komt ook naar voren bij het uitsnijden van rechtlijnige contouren met universeel uitsnijdingsgereedschap, zoals een (hoek)schaar waarmee enkele machines zijn uitgerust. Verder kunnen er met ponsen omvonnende bewerkingen gedaan worden en kunnen er heel snel startgaten in een plaat geponst van waaruit de laser verder snijdt. Hierdoor wordt de pierce-tijd (tijd die nodig is voordat de laser een gat in de plaat heeft gemaakt als begin

21

CNC-machines in de plaatverwerkende-indusfrie

van een snede) sterk teruggebracht. In het totaal zal de produktietijd van produkten waarbij van beide bewerkingstechnieken kan worden geprofiteerd 1,5

a2

maal zo snel zijn. Een

ander groot voordeel is dat alle werkstukken in een opspanning gemaakt kunnen worden, hierdoor worden afwijkingen en kosten die ontstaan bij het omspannen op een andere machine voorkomen. Ook hoeft er hier maar een keer geYnvesteerd te worden in een plaatpositioneerinrichting en een bijbehorende besturing, waarmee de investering toch verantwoord blijft indien niet volledig van twee afzonderlijke machines gebruikt gemaakt kan worden.

Nadeel aan een dergelijke machine zijn de· hoge investeringen die gedaan moeten worden, hetgeen leidt tot een hoger machine-uur tarief.

3.4 Buigmachines

Vormen en buigen van plaat kan op verschillende machines, zoals zetbanken, omslagbanken en kantpersen gebeuren. Er zijn zoveel verschillende technieken dat automatisering van het buigen niet zomaar standaard kon gebeuren. Van de bestaande buigprincipes en machines komen er maar een paar in aanmerking voor automatisering.

3.4.1 Strijkbuigen Een al in bedrijf zijnde machine is de geautomatiseerde strijkbuigmachine, die werkt volgens het principe van figuur 11. De neerhouder is verticaal verplaatsbaar en dient bij het buigen naar beneden als neerhouder (a) en bij het buigen naar boven als tegenbuigwang (b en c). Ret C-frame, de wangenhouder is eveneens verticaal verplaatsbaar en zorgt er samen met de tegenbuigwang voor dat de zetting wordt uitgevoerd. De buigwangen geven na voltooiing van de zetting nog een extra nadrukking waardoor de gewenste zethoek wordt verkregen. De machine is uitgerust met een roterend plaatpositioneersysteem waardoor de plaat in de gewenste hoek en op de gewenste lijn gebogen wordt. De numerieke besturing zorgt naast het op de juiste wijze (positie en hoek) positioneren van de plaat ook voor de aansturing van het buigproces. Verder moet ook de lengte van de


22

-

-

a b c figuur 11:

Het strijkbuigprincipe. 1 = onderste tegenbuigwang. 2 = neerhouder. 3 wangenhouder, 4 = bovenste buigwang en 5 = onderste buigwang

= C-frame;

neerhouder kunnen varieren, zeker wanneer rekening gehouden moet worden met eerder gemaakte buigranden zoals bij het buigen van een bakje". De reeds gebogen opstaande II

randen moeten vrij blijven van de neerhouder tijdens het buigen van de laatste opstaande kant. Hiervoor is een programmeerbare plaatneerhouder ontwikkeld. Het gereedschap wordt hierbij vanuit de bestoring samengesteld uit neerhouder elementen; dat wi! zeggen uit een aantal segmenten met gelijke dwarsdoorsnede en verschillende breedten. De segmenten aan beide uiteinden zijn door uitsparingeil eventueel aangepast aan de reeds uitgevoerde buigbewerkingen aan de plaatranden. Vooral bij snel wisselende, kleine produktseries kan een dergelijke optie van groot nut zijn. Duidelijk is dat met strijkbuigen alleen hoeken binnen bepaalde grenzen en geen afrondingen gebogen kunnen worden.

3.4.2 Kantbuigen Een systeem waarmee een grotere verscheidenheid aan buigvormen gemaakt kan worden is het kantbuigen, ook weI kanten genoemd. In figuur 12 zijn een aantal mogelijke buigvormen van een kantpers weergegeven.

Er zijn al een aantal machines op de markt die het buigproces automatisch uitvoeren. Deze maken gebruik van een plaatwisselaar die platen uit een voorraad of van een vorige


23

figuur 12: Aantal mogelijkheden die een kantpers biedt

machine pakt, onder de pers positioneert en vervolgens de pers aanstuurt. Nadeel is dat dit tot nog toe slechts met ren gereedschap kan gebeuren. Het wisselen van gereedschappen moet nog handmatig gebeuren. Hierdoor worden vaak meerdere machines met. verschillende stempels opgesteld, of wordt eerst een serle met de ene bewerking gedaan om na een gereedschapwissel de volgende bewerking te ondergaari.

Het probleem bij het automatiseren van gereedschapwissels is het aantal en de omvang van de benodigde gereedschappen.· Omdat plaatprodukten vaak een behoorlijke lengte hebben moeten de gereedschappen ook een grote lengte hebben, wat de hanteerbaarheid niet ten goede komt. Ook zal er met speciaal gereedschap gewerkt moeten worden. Om punt- en groefgereedschap eenvoudig en snel te wisselen moeten de traditionele rijen met klembouten worden vervangen door een eenvoudig te lossen kleminrichting. Hiervoor heeft onder andere de finna Wila een hydraulisch systeem ontwikkeld waardoor de omsteltijden van de machine aanzienlijk afnemen. Het automatisch wisselen van de gereedschappen geeft nog problemen en kan nog niet zo snel gebeuren dat een werkstuk op de buigbank met meerdere gereedschappen bewerkt kan worden. Hierdoor is het noodzakelijk bij het ontwerp van een produkt rekening te houden met de buigvonnen, waarbij zo min mogelijk gereedschappen nodig zijn.

3.5 Lasmachines Een volgende stap in het fabricageproces om van een plaat tot een samengesteld 3Dprodukt te komen is het aan elkaar lassen van gevonnde plaatprodukten. Er bestaan vele verschillende lastechnieken die allemaal hun eigen complexe problemen hebben bij de procesbeheersing. Een aantal technieken worden geautomatiseerd toegepast, waarbij vaak:

CNC-machines in de pfaatverwerkende-industrie

24

robots worden ingezet. Het programmeren van deze robots is produktspecifiek en vergt veel tijd. Hierdoor blijft een deel van het lassen aangewezen op handwerk en vakmanschap. In de plaatverwerkende-industrie wordt veel gebruik gernaakt van puntlassen. Vanwege de

beperkte dikte van de produkten is puntlassen hier de aangewezen verbindingstechniek. Daarnaast heeft puntlassen het voordeel dat het proces door zijn betrekkelijke eenvoud makkelijk te mechaniseren is. Naast het positioneren van boven- en onderelectrode ten opzichte van het werkstuk met behulp van een X-Y tafel of een robotarm kunnen procesparameters zoals aandrukkracht, voordruktijd, lastijd, nadruktijd, stroomsterkte, aantallaspulsen en de pauzetijd hiertussen numeriek bestuurd worden. Zo kunnen van punt tot punt lassen met verschillende eigenschappen gelegd worden. Hiennee is een constantere kwaliteit verzekerd en wordt uitval en afkeur van samenstellingen van dure halffabrikaten beperkt. Het automatisch puntlassen vereist weI een goede inklemming van de halffabrikaten ten opzichte van elkaar in een lasmal.

3.6 Transportsystemen Er bestaan ook verscheidene automatische transportsystemen voor de aanvoer van platen, de doorvoer van halfprodukten en de afvoer van gerede produkten. Hierdoor is het in principe mogelijk de fabricage van produkten uit plaat onbemand uit te voeren. Van magazijn tot de afvoer van de eindprodukten kan alles numeriek bestuurd plaatsvinden. Er moeten weI vaak aparte gereedschappen, zoals klemmen voor bepaalde produkten of produktgroepen ontwikkeld worden. Hierdoor is onbemande fabricage voor kleine series van specifieke produkten vaak niet rendabel.

25


4. Toekomstige ontwikkelingen Hoewel er al veel mogelijk is op gebied van numerieke besturing in de plaatverwerkende industrie staat er de komende tijd nog veel te gebeuren. Op het gebied van het bewerken van vlakke plaat zullen de verschillende snijtechnieken verder verbeterd worden. Zo is er al sprake van high speed lasers, waarmee de snijsnelheid opgevoerd zou kunnen worden tot 100 tot 250 mlmin [13]. Hiermee zou lasersnijden op alle gebieden (ook voor continue massaproduktie) economisch interessant worden en het ponsnibbelen naar de achtergrond kunnen verdrijven. De buigmachines zullen nog verder geautomatiseerd, gestandaardiseerd en verbeterd worden ten einde een nog betere produktiesnelheid en -beheersing te behalen.

Ook op het gebied van CAD-CAM staat er nog veel te gebeuren. Uit een onderzoek naar een koppeling tussen CAD-systemen en plaatverwerkende machines [14] is gebleken dat een volledige koppeling (nog) niet mogelijk is. WeI is reeds door het in acht nemen van een aantal regels een snellere produktie mogelijk, waarbij de werkvoorbereidingen aanzienlijk verkort worden en de kans op fouten ook aanmerkelijk kleiner wordt.

Met een volledige CAD-CAM koppeling wordt het mogelijk om de NC-programma's direct door het CAD-CAM pakket te laten genereren, waardoor deze programma's zonder menselijke tussenkomst uit de tekening van het uiteindelijke produkt gegenereerd worden. Via een directe verbinding tussen het CAM-systeem en het produktiecentrum wordt het programma verstuurd. Dit (onbemande) produktiecentrum bestaat uit CNC-gestuurde machines,

laadrobots,

transportbanden,

gereedschapbewaking en

een

automatische

meetinrichting, waarbij een goed functionerende koppeling tussen al deze machines van zeer groot belang is. Zo wordt de tijd tussen het ontwerpen van het produkt en het moment waarop het produkt gereed is tot een minimum beperkt, waardoor een optimale flexibiliteit, kwaliteit produktiesnelheid en machinebezetting gewaarborgd blijft.


Literatuur [1]

Kaas E.A., Stakenborg M.I.L., CAD/CAM/CAE in de werktuigbouw. Kluwer, Deventer, 1990.

[2]

Kief H.B. NC/CNC Handbuch '93/94. Carl Hanser Verlag Miinchen Wien, Ober-Ramstadt, 1993.

[3]

Reijers L.N., Haas H.J.L.M. de, Flexibele Produktie Automatisering, deel 1 Numerieke besturing. De Vey Mestdagh BV, Middelburg, 1988.

[4]

Odendaal I.H., Fysische bewerkingen en verbindingstechnieken. Diktaatnr 4512, Technische Universiteit Eindhoven, Eindhoven, 1988.

[5]

CNC-besturingen en lasersnijden in de plaatbewerking. In: F werktuigbouwkunde, september 1991.

[6]

Westra J., Ponsnibbelmachines en plaatbewerkingscentra. In: MB, juni 1993.

[7]

Flexibele produktie met kantpers blijkt haalbaar. In: Mechanische Technologie, november 1992.

26

CNC-machines in de plaatverwerkende-indusfrie

[8]

Beukering, L. van, trendsetters in de dunne-plaattechnologie op Euroblech '92. In: Mechanische Technologie, december 1992.

[9]

Kranen, E.W. van, Lasersnijden of ponsnibbelen? In: Polytechnisch tijdschrift werktuigbouw, juni/juli 1992.

[10]

Langeveld, L.H., e.a., Waterstraal vergeleken met andere snijtechnieken. In: Polytechnisch tijdschrift werktuigbouw, april 1993.

[11]

Super-plasmasnijden: voor wie lasersnijden te duur vindt. In: Polytechnisch tijdschrift werktuigbouw, oktober 1992.

[12]

Oonk, D.J.H., Nederland is niet te klein voor grote series. In: Metaal en kunststof, 21, 19 oktober 1992.

[13]

High speed lasers in coil processing. In: Sheet metal industries, vol 70, no 4, April 1993.

[14]

Verhoeven-Koekkoek G.A.T.C., Het realiseren van een CADCAM-koppeling t.b.v. plaatbewerkingstechnieken. Rapportnr.: WPA 1507, Technische Universiteit Eindhoven, Gilze, juni 1993.

[15]

Bewerken van dunne staalplaat Stichting Centrum Staal Nederland, Rotterdam, mei 1989.

[16]

Pustjens, J.H.A., Puntlassen met robots in de auto-industrie In: Lastechniek, jaargang 54, november 1988

27

CNC-machines in de plaatverwerkende industrie

Recommend Documents