MISKOLCI EGYETEM Gépgyártástechnológiai Tanszék Miskolc - Egyetemváros
A FORGÁCSOLÁSI ADATOK MEGHATÁROZÁSA SZOFTVEREKKEL
OKTATÁSI SEGÉDLET Összeállította: Dr. Szabó Sándor
A forgácsoló megmunkálásokhoz kapcsolódó tervezéseknek egyik aktuális részfeladata a műveletelemek végrehajtásához szükséges adatok meghatározása. Az adatmeghatározás egyik korszerű módszere a számítástechnikai lehetőségek alkalmazására épül. Az éltartam adatot is kezelő szoftverek jelentősége kiemelkedő.
Miskolc, 2004.
2 BEVEZETÉS A forgácsolási adatok meghatározása a gyártáselőkészítés, ill. a gyártástervezés egyik fontos, rendszeresen megújításra szoruló részfeladata. A helyes megoldás alapvetően kihat a gyártott termék minőségére, a megmunkálás gazdaságosságára és a forgácsolási folyamat megbízhatóságára [1]. Jelentőségének megfelelően számos változat alakult, ill. fejlődött ki a forgácsolási technológia fejlesztései során és vált napjainkra a számítógéppel segített megoldások egyik igen hasznos részévé.[2-5]. Az oktatási segédlet azokat a lehetőségeket kívánja bemutatni, amelyek a szerszámgyártó vállalkozásokhoz kötődnek - tehát „garantáltak / időszerűek / megbízhatóak” - , a szerszámok azonosítóit tudják kezelni - tehát „specifikáció szerintiek / segítségükkel rendelhetőek” - és szerszáméltartam adatot is szolgáltatnak. Ezen utóbbi jelentősége kiemelendő, hiszen ennek segítségével alapozható meg a munkaidőhöz kötődő „szerszám-folyam”, mint kiszolgáló segédfolyamat, a forgácsoló főfolyamathoz [6]. Elsőként a minimális jellegzetességeket bemutató szoftvereket tekintjük át, majd pedig az átfogóbb korszerű szoftver-technológiai követelményeket is teljesítő változatokat [7]. Végezetül a kezelési / szolgáltatási jellemzők értékelését - a használati tapasztalatokat foglaljuk össze. 1. JELLEGZETES ALAPSZOFTVEREK A napjainkban is használatos programhordozón meglévő legrégibb szoftver egy jellegzetes nyitó részlete látható az ábrán ( korábbi változatok ma már nem használhatóak bemutatás ill. elemzés céljaira sem különféle informatikai okok miatt ). E közel tizenöt éves szoftver - esztergálás esetére - már kielégíti a bevezetőben kitűzött minimum követelményeket, az alábbiak szerint: • SECO cég az egyik legrégebbi vállalkozás forgácsolószerszámok körében, • legalább egy – „közismert” - azonosítót használ bemenő adatként (input(1)), • szerszáméltartam adatot is használ bemenő adatként (input(3)). Már előzetesen rögzíthető, hogy elsősorban a két utolsó követelmény fejlesztése jelenti majd a további szoftver változatokat, fokozatosan bővített szolgáltatásokkal és felhasználói lehetőségekkel. Az alapszoftverként választott változat még „egér” kezelésére alkalmatlan, kursor mozgatók és egyéb billentyűzeti elemek használata szükséges a futtatáshoz. Három bemenő adatot igényel a szoftver, Input(1): a forgácsolóél anyaga mint az látható az input-részleteken. Ezen lehetőségek összhangját a szoftver biztosítja. Ennek segítségével tehát nem fordulhat elő, hogy olyan választást indítunk, Input(2): a megmunkálandó anyag(csoport) amelyhez nem tartozik eredmény (output). Elsődleges fontosságú e tekintetben a forgácsolóél és a megmunkálandó anyag összhangja. Esetünkben is csak a megjeleInput(3): a szerszáméltartam nített anyagcsoportok munkálhatók meg a „TP05” forgácsolóél minőséggel. Ha meg kívánjuk tudni, hogy az anyagcsoport belső tartalma mi, akkor választható a „H” karakter input(2)-ként. Ennek hatását e helyen továbbiakban nem mutatjuk, később még majd visszatérünk egy korszerűbb szoftvernél, amely részletesebb információkat szolgáltat az anyagjellemzőkről.
3 Az output értékek - mint az látható az ábrákon - két részletben származtathatók és közös jellemzőjük a „többértékű” megjelenítés. Természetesen ezek összhangban vannak a majdani lehetséges felhasználási változatokkal, amelyek szűkíthetők lennének input adatokkal. Az elsőn a forgácsolósebesség értékei, míg a máOutput(1): a forgácsolósebességek sodikon a további forgácsolási adatok, úgymint: • az előtolások, • a fogásmélységek, • a teljesítmény igények (esetünkben egy) láthatók. Példánkban nagyolásra nincs adat, hiszen a forgácsolóél anyaga ezt forgácsolósebességben nem teszi lehetővé. Csak simító(finom) és félsimító(közepes) megmunkálási változatra van javasolt érték a további körülmények (pl.: a megmunkálandó anyag(csoport) konkrét minősége ) három foOutput(2): a további adatok kozata szerint. A végső választást a második output részlet segíti konkrét forgácsoláshoz beállítható „adat-hármas” és nagyobb előtolásoknál (esetünkben egynél) a szükséges teljesítmény - igény megjelenítésével. Az értékek vizsgálata azt mutatja, hogy ezek rendszerint a felső forgácsolósebesség tartományhoz kapcsolódnak, tehát „nehezebb” forgácsolási körülményre értéküket ( praktikusan a forgácsoló sebesség értékét elsőként ) csökkenteni szükséges. Végezetül megállapítható, hogy az alapként - egyfajta kiindulásként - választott szoftver minimális inputokkal már értékes output adatokat szolgáltat „kötött / determinisztikus” formában, ill. lehetőségekkel. A további szoftver fejlesztések ezen kötöttségeket igyekeztek feloldani és modern, felhasználó-barát kezelő felületekkel kerülhettek(kerülhetnek) az alkalmazókhoz, ma már internetről is elérhetően és térítésmentesen(!). Egy legfrissebbnek minősíthető („mini”) szoftverváltozat - egyfajta mai alapszoftver, ugyancsak a „SECO” - tól - az ábra szerinti „ablakú”. Mint az látható „calkulator”-ként minősíti maga a kifejlesztő is, pedig a már előzőekben ismertetett szoftver szinte valamennyi szolgáltatását bővebben / praktikusabban nyújtja a felhasználó rendelkezésére. Előnye az előzőhöz képest, hogy több „átírható” inputból „egyértékű” outputot szolgáltat, viszont jelentős hátránya a szükséges teljesítmény-érték meghatározásának elhagyása. ( További részletezéstől tapasztalataink szerint itt eltekinthetünk ! ) Megjegyezhető még, hogy a fentiekben bemutatott két változat részletekbe menő elemzése a számítástechnika fejlődésének, a jellegzetességeknek a bemutatására is kitűnő lehetőség.
4 2. INTEGRÁLT SZOFTVEREK A kezelhetőségük és a szolgáltatásuk sokasága miatt minősíthetők ezen modern szoftverek az „integrált” jelzővel. Tulajdonképpen minden „katalógus” forgácsolószerszám technológiai adatai meghatározhatók segítségükkel, egységes keretek között és kezelői lépésekkel. Elsőként a SANDVIK cég vonatkozó eredményeit mutatjuk be, mivel a WINDOWS környezetű változatokkal tudomásunk szerint már 1990-óta mértékadók a témakörben. A „nyitó” részlet, a „kezdő” és a „fő” munkafelület látható az alábbi ábrákon. A két utóbbit részletezzük a továbbiakban, mintapélda - szerűen. „nyitó” A „kezdő” munkafelületen már a megnyitás első részletei után elemezhetők az input jellemzők. Megtörtént tehát annak beállítása, hogy „esztergálás” esetét választottuk(1) és „file”- nyitással megjelenítettünk egy korábbi szerszámválasztás azonosítóinak mentését (2). Segítségükkel „kezdő” tehető aktívvá az alsó sor funkció gombjai, vagyis a szoftver 1 4 2 további szolgáltatásai. Viszonylag gyorsan eredményre lehet jutni, ha a „diagrammos” ikont(3) választjuk, a „lapka – azonosítók” jelölése után(4). Ezek hatására a forgácsolás vár3
„fő” 5
7
6
ható körülményei állíthatók be, a fenti - stabilitási / forgácsleválasztási - lehetőségek közül. „OK” - hatására jelenik meg a már hivatkozott „fő” munkafelület („örökölt” inputokkal!). Saját feladatunkra átírhatók : a megmunkált anyagminőség(5), az átmérő, ill. hossz(6) értékei, valamint szabályozhatók a technológiai adatok és a számított jellemzők kívánt összhangja(7).
5 Szükség esetén még a szerszámanyag módosítása is lehetséges, legördítéssel és választással . A választás támogatható információ kezdeményezésével (eszközsor „i” ikonnal), ami az ábra szerinti részletet eredményezi. Természetesen csak a lapkaváltozatnál szóbajöhető keméyfém minőségek kerülnek megajánlásra, az ISO szerinti beazonosítással (,ami közismertnek tekinthető ! ). A megmunkált anyagminőség beállítása feladat szerintire, többféle módon lehetséges. Mindig kezdeményezhető az eszközsor „CMC” ikonnal, melynek hatására az ábra szerinti esetek közül választhatunk: • nemzetközi azonosítókkal, • anyagcsoportokkal, • közvetlen kereséssel, • COROMANT (CMC) jellel. Általános érvényűen a nemzetközi azonosítók ajánlhatók ( pl.: DIN szerintiek ), miután a konkrét választéksor jelenik meg („kettős kattintással” ). Kijelölés után ( pl:. C60 ) a keménység szokásos értéke tudható meg - átírhatóan -, és az anyagcsoport megnevezése, „CMC” azonosítója ( pl.-ban : 01.3 ). „OK” - val érvényesíthető a megmunkált feladat szerinti anyagminőség beállítása. A nemzetközi azonosítók között találhatók meg a forgácsoló technológusok gyakran használt „számosztályozása” is, a:
A megmunkálási anyagminőség további beállítási lehetőségeit nem részleteznénk, értelemszerűen azok is alkalmazhatóak konkrét szoftver - használati feladat esetén. Viszonylag egyszerű feladatnak minősíthető a megmunkálni kívánt átmérő és hossz értékeinek beállítása, hiszen „kurzor” segítségével történő választás után átírhatók a mennyiségek. Mindezek - tehát az „örökölt” inputok saját feladatunk szerinti beállítása - után térhetünk rá a technológiai adatok és a számított jellemzők kívánt összhangjának kialakítására. Ez a fajta „pontosítás” nagy szakértelmet kíván és megemlíthető még, hogy szinte egyedülálló szoftver lehetőség ismereteink szerint. Technikailag könnyen végrehajtható ezen részfeladat, hiszen az előzőekben bemutatott „fő” munkafelületen 7-tel jelölt „mezők” mozgathatók ( az „egér” lenyomott bal - billentyűzetével ). A mozgatás előtt egy „általános(közepes)” ajánlatot láthatunk, míg a mozgatással minden kijelzett mennyiség „on-line” szabályozható. A fontosnak minősíthető szempontok az alábbiak: • fogásmélység(ap) megváltoztatása: a ráhagyásérték miatt ; ill. a teljesítmény(P) és a forgácsleválasztási intenzitás(Q) kihasználásáért; • előtolás(f) módosítása, a felület várható érdességéhez(Ra , ill. Rt); • forgácsolósebesség(vc) szabályozása: az éltartam(T), a beállítható fordulatszám(n), a forgácsolási idő, ill. az éltartam alatt elkészíthető leválasztások száma miatt.
6 Az eddigi ismertetés kiidulásaként - a viszonylag gyors eredmény bemutatása érdekében - egy korábbi szerszámválasztás azonosítóit használtuk, amit adott esetben módosítani, beállítani szükséges. Erre igen sokféle lehetőség van, sajnos „kódrendszerek (részben ISO szerintiek)” ismeretét is igényli a választás. A lehetőségek közül a grafikai eszközökkel támogatottat mutatjuk a továbbiakban, egyfajta „fa” struktúra kibontásával ( például a „kezdő” munkafelület, „ diagrammos” ikonjával kezdeményezett megnyitás és a „kettős kattintásokkal” történő tovább haladással). Minden szerszámválasztás kódlehetőségeket eredményez, lapka esetén például az alábbi részletűt ( pl.:a „fa” struktúra után):
⇐ Megjelöltük a már korábbiakban szerepelt változatot(⇐) és a részletből következően hat új változatot emeltünk ki a továbbiakra. Néhányukról bemutatjuk az áttérés főbb indítékát: • az általános használatú(PM jelű) lapkáról át kívánunk térni az elsősorban simításhoz ajánlottra(PF jelűre), • a lapka csúcssugarát( 0.8 ) módosítani szükséges( 0.4-re, vagy 1.2-re ), • a lapkaméret (12) változtatása szükséges ( pl,: 09-re). A választás a kódlehetőségek közül kijelölhető, „iterálható” a közbenső futtatásokkal is véglegesnek minősített megoldásig. Néhány szerszámválasztást segítő részletet mutatunk az alábbiakban különösebb magyarázat nélkül, bízva szemléletességükben és a szoftverhasználat közbeni megismerhetőségükben.
7 Az előzőekben az esztergálásra vonatkozó jellemzőket mutattuk be, továbbiakban néhány más lehetőséget is szemléltetünk és röviden elemezzük. Elsőként egy síkmarási választás kezdő ajánlatát mutatjuk, amihez a már bemutatott lépések értelemszerű alkalmazásával juthatunk. Fő szoftveres újdon3 ságok az alábbiak: 1 • látható és kinagyítható a 2 szerszám vázlata(1), 4 • közvetlenül módosítható a munkadarab és a szerszám helyzetének szimmetrikussága(2), • szerszám fordulatszám(n) és előtolósebesség(vf) változtatható a már bemutatott „online” módon(3), főként a forgácsolósebesség(vc), a fogankénti előtolás(fz) és a teljesítmény(Pc) szabályozásához, • az adatok egy része felülírható, ill. részben léptethető, a pontosabb szabályozáshoz(4). A további részletek fúrásra vonatkoznak külön bemutatva a választás eredményét: • a vázlatot és az adatokat, • az alkalmazási értékeket , a már bemutatott lépések értelemszerű alkalmazásával származtatottan. Sajnos csak külön jeleníthetők meg, de így mód van a „CAD” lehetőségek(1) megemlítésére is. A választott fúrószerszám javasolt alkalmazási értékei közül a hűtő-kenő folyadék mennyisé1 gére(q) és nyomására(p) vonatkozót emeljük ki(2). Ez az érték az „on-line” módon végzett szabályozás(3) során tapasztala4 taink szerint nem változik. A megmunkálás sajátosságaként 3 az előtolásirányú forgácsolóe2 rő (Ff) és a forgácsolási nyomaték (Mc) is meghatározásra kerül. Sajnos csak a szerszámtest kódban(4) szereplő „013” részlet utal a fúró méretére. Nagy hiánynak minősíthető az utóbb bemutatott eredményeken, hogy az éltartam adat szolgáltatása elmarad, tehát a szoftver jelenlegi változata csak esztergálásra nyújt éltartam irányértéket. A szoftver további lehetőségeinek ismertetésétől eltekintünk, ill. a használatra bízzuk a megismerést. Tapasztalataink szerint a ma már bevált szoftverkezelési módszerek alkalmazása semmiféle gondot nem okoz.
8 Egy másik integrált szoftvernek minősíthető változat „fejrésze” a „SECO” cégtől, az alábbi:
Marás, esztergálás, fúrás és menetesztergálás technológiai adatainak meghatározására szolgál, a következő főbb jellemzőkkel: • irányértékeket, adat tartományokat, ill. értékpárokat szolgáltat; • archíválási lehetőség nincs, tehát minden inputot be kell állítani esetenként; • jól áttekinthetők, „ablak” rendszerűek a szoftver munkafelületei; • sajnos az éltartam adat kezelését nem valósították meg az alkotók. Továbbiakban néhány fontosnak ítélt részletet mutatunk röviden, főként azokból a lehetőségekből, amelyek újdonság jellegűek. Igen hasznos technológusi segítség a szerszám vá„fő” lasztásához a „könnyű választás” funkció(1). Használatával a majdani alkalmazás keretei érvénye1 síthetők, megállapodások szerint a 3*3-as „SECOLOR”-mező(2) segítségével. Ma már ez a lehetőség számos helyen, különféle változatban megtalálható. Példánkon az acél – átla2 gos (első sor középső) van aktíválva, tehát értelemszerűen az ajánlott váltólapka azonosítók jelennek meg az „ablakban”. „OK”-val érvényesíthető a választás a „fő” munkafelületen és minden „ablak” „on-line” módon a javasolható értékekre áll be. Szinte egyedülálló szolgáltatása a szoftvernek menetesztergálás esetén az „NC” kódolási funkció. Megfelelő választások és menet alapadatok megadása után érvényesíthető. Mintegy „alprogram-rész” hasznosíthatók a koordináta értékek(1) a megfelelő mondatszám sorszámának konkretizálásával. Az eredmény kinyomtat1 ható, de nem menthető. Végezetül a megmunkált anyag kiválasztási részleteit mutatjuk, praktikussága miatt:
9 3. INTERNETES KAPCSOLATOT HASZNÁLÓ SZOFTVEREK Az internetes kapcsolatot használó szoftverek között az ISCAR cég változatát mutatjuk röviden, egyfajta figyelemfelkeltés érdekében, mivel magyar nyelvű részletekkel is indítható. Szinte minden cég fejleszti napjainkban ezeket a változatokat, tehát számíthatunk arra, hogy a közeljövőben a legfrissebbek és a legmegbízhatóbbak lesznek. Ma még az átviteli vonalak megbízhatósága, a folyamatos fejlesztés – tehát nem működtethető adott pillanatban – zavarja a használatot. A „lezárt” változatok letölthetően, ill. CD - n is megtalálhatóak. Egy „nyitó” részlet az alábbiak szerinti:
A „fő” munkafelületet – kitöltetlenül – szemlélteti az alábbi kép:
Szinte minden eddigi „input” / „output” jellemző megtalálható a képeken, amelyeknek az elemzésére nem térnénk ki, a mindenkori futtatással megismerhetők a részletek, az esetleg beépített új változók, ill. jellemzők.
10 3. A SZOFTVEREK ALKALMAZÁSI TAPASZTALATAI Csak azokra a tapasztalatokra térünk ki röviden, amelyeket az oktatás keretei között ismertünk meg. Szélesebb körű elemzés az oktatási segédlet kereteit meghaladja. Elsőként említjük, hogy szinte valamennyi szoftver kisebb nagyobb jelölés („kódolás”) technikai ismeretet feltételez, az inputok és az outputok terén egyaránt. Tapasztalataink szerint a nagyobb gondot az jelenti, ha az inputok között kerül elő egy ilyen természetű probléma. A jelölések magyarázata, méginkább grafikus(,tehát nyelvi kötöttség nélküli) értelmezésének lehetősége csak az újabb változatoknál tapasztalható. A vizsgált szoftverek között jelentős különbség figyelhető meg abban a tekintetben, hogy hány „lépéssel” juthatunk el az inputok, ill. az outputok „végére”, és netán ezek kötött sorrendűek, vagy igény szerint alkalmazhatóak. A tendencia azt mutatja, hogy az integrált munkafelület(monitor-kép) jellegű változatoké a jövő. Ezen megoldásnál együtt láthatók a szoftver „keretei” és fokozatos pontosítással juthatunk eredményhez. Ez az „on-line” módszer a védelmi kommentárok kezelését is segíti. A szoftverek általában gyakorlati igényeket elégítenek ki és sajnos oktatást, e szakterület megismerését segítő didaktikus részleteket nem tartalmaznak. Valószínű, hogy ezek megjelenése megtérülne az elterjedésük növekedésével, az esetleges szoftver használati bonyodalmak ellenére. Szinte mindegyik szoftver gyenge pontja a futtatás dokumentálhatóságának, valamint archíválhatóságának változata. Túlságosan leegyszerűsítettek a megoldások, szinte minden esetben az általános célú felhasználói szoftverek alkalmazására is sort kell keríteni. Végezetül kitérünk annak megemlítésére is, hogy a szoftverek hatalmas adatbázisokat tesznek lekérdezhetővé és ezek felvetik a további felhasználhatóság kialakításának változatait. Vagyis célszerű futtatási variációkra alkalmazhatók a matematikai statisztika, a valószinűségszámítás, a kísérlettervezés és a fuzzy(-neuro) módszerek egyes részletei. Ezen módszerek az eredeti szoftver forgácsolási adatait „kiterjeszthetik” új feltételekre, amelyekre egyébként költséges kísérleteket kellene végezni az alkalmazás kereteinek ajánlásához. Természetesen minden esetben gondosan meg kell határozni a megbízhatósági jellemzőket is. IRODALOM 1. 2. 3. 4. 5.
Dr. Dudás Illés: Gépgyártás-technológia I.-IV.; Miskolci Egyetemi Kiadó, 2000.- 2004. Bálint Lajos: A forgácsoló megmunkálás tervezése; Műszaki Könyvkiadó, Bp., 1958. Dr. Fridrik László: Forgácsolás I.( három részű jegyzet) ; Miskolci Egyetemi Kiadó, 1992. Szerzői kollektíva : Mikroszámítógépes TAUPROG modulok; GTI Kiadvány, Bp., 1984. Dr. Szabó S., Horváth M.: Technológiai paraméterek meghatározása COROGUIDE szoftver segítségével; ME-GTT Oktatási segédlet, Miskolc, 1996. 6. Dr. Szabó Sándor: Forgácsoló rendszerek szerszámozása; ME-GTT Oktatási segédlet, Miskolc, 1991. 7. Szoftver ismertetők, ,www.coromant.sandvik.com , www.secotools.com , www.iscar.hu Miskolc, 2004. október
