Tekniset edistysaskeleet ovat nopeuttaneet tuotteiden päivityksiä ja korvaamista, mikä on johtanut yhä monipuolisempiin kuluttajien vaatimuksiin ja kasvavaan suuntaukseen tuotteiden monipuolistamiseen ja pienempiin{0}}erätuotantoon. Sopeutuakseen tähän muutokseen CNC-laitteiden (Computer Numerical Control) merkitys yrityksissä on yhä tärkeämpi. Sen merkittävä etu on perinteisiin sorviin verrattuna sen vahva sopeutumiskyky osien muutoksiin. Osien vaihtaminen edellyttää vain vastaavan ohjelman muokkaamista ja yksinkertaisten säätöjen tekemistä leikkaustyökaluihin laadukkaiden osien valmistamiseksi, mikä tarjoaa kilpailuetua kustannussäästöissä. CNC-työstökoneiden suorituskyvyn täysimääräinen hyödyntäminen edellyttää kuitenkin paitsi hyvän laitteiston (kuten korkealaatuisten{5}leikkaustyökalujen ja työstökoneiden tarkkuuden) lisäksi ohjelmistoa: ohjelmointia, joka sisältää järkevien ja tehokkaiden koneistusohjelmien luomisen eri osien ominaisuuksien perusteella. Vuosien ohjelmointiharjoittelun ja opetuksen aikana olen tehnyt yhteenvedon joistakin ohjelmointitekniikoista.
Vaikka CNC-sorvit tarjoavatkin tavallisiin sorveihin verrattuna erinomaisen työstöjoustavuuden, tietyntyyppisten osien tuotannon tehokkuudessa on silti tietty aukko. Siksi CNC-sorvien tehokkuuden parantaminen tulee ratkaisevan tärkeäksi, ja ohjelmointitekniikoiden järkevällä soveltamisella erittäin tehokkaiden koneistusohjelmien luomiseksi on usein odottamattomia vaikutuksia työstökoneiden tehokkuuden parantamiseen.
1. Joustava vertailupisteasetus
Kun leikkuutyökalu lähestyy tankoa, koordinaattiarvo pienenee, ilmiö tunnetaan työkalun etenemisenä; päinvastoin, koordinaattiarvo kasvaa, ilmiö tunnetaan työkalun perääntymisenä. Työkalu pysähtyy, kun se palaa alkuasentoonsa, jota kutsutaan referenssipisteeksi. Referenssipiste on keskeinen käsite ohjelmoinnissa. Jokaisen automaattisen jakson jälkeen työkalun on palattava tähän asentoon valmistautuakseen seuraavaan sykliin. Siksi työkalun ja karan todelliset asemat on ennen ohjelman suorittamista säädettävä koordinaattiarvojen mukaisiksi. Referenssipisteen todellinen sijainti ei kuitenkaan ole kiinteä. Ohjelmoijat voivat säätää viitepisteen sijaintia osan halkaisijan, käytettyjen leikkaustyökalujen tyypin ja lukumäärän perusteella ja lyhentää työkalun joutokäyntiä, mikä parantaa tehokkuutta.
2. "Osien jakaminen kokonaisuudeksi" -menetelmä
Pienjännitteisissä-sähkölaitteissa on lukuisia lyhyitä tapin-muotoisia osia, joiden pituus---halkaisijasuhde on noin 2-3 ja halkaisijat enimmäkseen alle 3 mm. Pienten geometristen mittojensa vuoksi tavallisilla instrumenttisorveilla on vaikeuksia puristaa niitä, mikä heikentää laatua. Jos ohjelmoidaan tavanomaisesti, vain yksi osa koneistetaan per työkierto. Lyhyt aksiaalinen mitta aiheuttaa työstökoneen karan toistuvan edestakaisen liikkeen alustan ohjausrataa pitkin, mikä johtaa kiristysistukan jatkuvaan toimintaan. Ajan myötä tämä johtaa työstökoneen ohjausradan liialliseen kulumiseen, mikä vaikuttaa koneistuksen tarkkuuteen ja saattaa tehdä koneesta käyttökelvottoman. Lisäksi istukan toistuva käyttö voi vahingoittaa ohjauselektroniikkaa. Näiden ongelmien ratkaisemiseksi karan syöttöpituutta ja holkkiistkan käyttöväliä on lisättävä tuottavuutta heikentämättä. Siksi on ajateltavissa työstää useita osia yhdellä työkierrolla. Tässä tapauksessa karan syöttöpituus olisi useita kertoja yksittäisen osan pituuteen nähden saavuttaen mahdollisesti maksimikaran kulkumatkan, kun taas holkkiistkan toimintaväli pidentyisi vastaavasti useita kertoja. Vielä tärkeämpää on, että yhdelle osalle aiemmin vaadittu apuaika jakautuu nyt useiden osien kesken, mikä vähentää merkittävästi kunkin osan apuaikaa ja parantaa siten tuotannon tehokkuutta. Tämän saavuttamiseksi sovelsin tietokoneohjelmoinnin pääohjelmien ja aliohjelmien käsitteitä. Jos kappaleen geometriaan liittyvät komentokentät sijoitetaan aliohjelmaan, kun taas työstökoneiden ohjaukseen ja kappaleen leikkaamiseen liittyvät komentokentät sijoitetaan pääohjelmaan, pääohjelma kutsuu aliohjelman kerran kullekin koneistettavalle kappaleelle. Koneistuksen jälkeen se hyppää takaisin pääohjelmaan. Aliohjelman kutsujen lukumäärä vastaa työstettävien osien määrää, mikä on erittäin edullista jokaisessa työkierrossa työstettävien osien määrän lisäämiseksi tai vähentämiseksi. Tällä tavalla kirjoitetut koneistusohjelmat ovat myös suhteellisen yksinkertaisia ja selkeitä, mikä helpottaa muokkaamista ja ylläpitoa. On syytä huomata, että koska aliohjelman parametrit pysyvät vakiona jokaisessa kutsussa, kun taas karan koordinaatit muuttuvat jatkuvasti, aliohjelmassa on käytettävä suhteellisia ohjelmointikäskyjä yhteensopivuuden varmistamiseksi pääohjelman kanssa.
3. Vähennä työkalun joutokäyntiä
Työstökoneiden tehokkuuden parantamiseksi työkalun liiketehoa on parannettava. Työkalun tyhjäkäyntiliike tarkoittaa matkaa, jonka työkalu kulkee lähestyessään työkappaletta ja palaamalla viitepisteeseen leikkauksen jälkeen. Työkalun joutokäynnin vähentäminen parantaa työkalun liiketehokkuutta. (Piste----pisteohjattujen CNC-sorvien kohdalla vaaditaan vain korkea paikoitustarkkuus, ja paikannusprosessi voi olla mahdollisimman nopea; työkalun liikeradalla työkappaleeseen nähden ei ole merkitystä.) Työstökoneen säädön kannalta työkalun alkuasennon tulee olla mahdollisimman lähellä tankoa. Ohjelmoinnin kannalta käytettävien työkalujen määrä tulee minimoida osan rakenteen mukaan, jotta työkalut jakautuvat tasaisesti asennuksen aikana ja vältytään häiriöiltä tankovaraston lähellä. Lisäksi koska työkalun todellinen alkuasema muuttuu, työkalun referenssipistettä on muutettava ohjelmassa sopeutumaan todelliseen tilanteeseen. Samanaikaisesti nopeiden pisteen paikannuskomentojen käyttö voi minimoida työkalun tyhjäkäynnin ja parantaa siten koneistuksen tehokkuutta.
4. Optimoi parametrit, tasapainota työkalun kuormitusta ja vähennä työkalun kulumista.
