Pomimo wiedzy fachowej i wieloletniego doświadczenia w optymalizacji maszyn i procesów, firma e-pro-tec wciąż doświadczała kosztownych awarii narzędzi. W Göppingen produkuje się głównie bardzo twarde materiały, których skład może się znacznie różnić w zależności od partii. Dzięki inwestycji w monitorowanie procesu UT-Tm®-Basic firmy UTTec nie tylko rozwiązał ten problem, ale jest teraz również w stanie uruchomić produkcję pewnych serii podczas bezobsługowej zmiany nocnej.

Tanja i Christian Egli, dyrektorzy zarządzający firmy e-pro-tec GmbH, wywodzą się z branży produkcji wielkoseryjnej i od lat zajmują się monitorowaniem procesów oraz ich optymalizacją. Dlatego podczas wdrażania procesów seryjnych było dla nich oczywiste, że tylko dzięki monitorowaniu procesów możliwe jest bezpieczne wykorzystanie maszyn przy jak najmniejszym nakładzie siły roboczej. Konieczność monitorowania procesów szybko stała się jednak widoczna również podczas obróbki wiertnic wiertniczych z materiałów o dużej twardości. Tanja Egli wyjaśnia: „Problem nie polegał na tym, że był to bardzo twardy materiał, ale na tym, że jego skład znacznie się wahał w zależności od partii. W ten sposób stosunkowo szybko dochodziło do pękania narzędzi, nawet w przypadku kosztownych wierteł z płytkami wieloostrzowymi. Ze względu na długi czas pracy elementów istniało oczywiście również ciągłe ryzyko, że narzędzia następcze ulegną uszkodzeniu. Dlatego monitorowanie procesu stało się dla nas koniecznością“. Z przeszłości znano już wielu dostawców takich systemów monitorowania i współpracowano również z wiodącymi producentami. W firmie e-pro-tec pracuje się jednak m.in. na centrum tokarskim SMEC SL2500. Maszyny SMEC są jednak wyposażone w sterowniki Siemens 828D. Sterownik ten został opracowany dla klasy kompaktowej w dwóch wersjach – jednej do toczenia, drugiej do frezowania, które obecnie obsługujemy. Ograniczenie: można nim sterować tylko 3 plus 2 osiami. Ponadto sterowniki te są zamknięte, co uniemożliwia dostęp innym producentom. Jednak dzięki dostawcy maszyn SMEC, firmie WSF Werkzeugmaschinen, nawiązano kontakt z UTTec. Dla Uwe Schrötera, dyrektora zarządzającego UTTec, zamknięty sterownik nie stanowił jednak większego problemu. „Siemens wymaga do tego specjalnego modułu danych (SDB), który jest opracowywany i zatwierdzany przez Siemens. Zdobyliśmy ten moduł i możemy go wykorzystać w każdym Siemens 828D dla naszych systemów. Wspólnie z SMEC przetestowaliśmy następnie interfejsy i stworzyliśmy interfejs użytkownika w taki sposób, aby użytkownik miał łatwą integrację bez wielu parametrów, poleceń itp.“

Wcześniej konserwatywnie ostrożny, teraz optymalizacja danych cięcia

Od początku 2024 roku w firmie e-pro-tec korzysta się z systemu UT-Tm®-Basic i, jak twierdzą osoby odpowiedzialne, udało się dzięki temu nie tylko uratować wiele narzędzi, ale także zoptymalizować parametry cięcia. Wcześniej procesy były prowadzone raczej ostrożnie i konserwatywnie, ponieważ przy maszynie nie było na stałe wykwalifikowanego personelu, który mógłby z wyprzedzeniem wykryć ewentualne problemy. Obecnie maszyna pracuje nawet bezobsługowo podczas drugiej zmiany. System UT-Tm®-Basic jest co prawda systemem opartym wyłącznie na Profinet, służącym do odczytu danych z napędów cyfrowych. W firmie e-pro-tec stosowany jest jednak podajnik prętów, a napęd maszyny SMEC odbywa się za pomocą pasów. Dlatego firma UTTec opracowała oprogramowanie, które eliminuje ewentualne problemy związane z napędem pasowym. Oprócz tych indywidualnych dostosowań, w monitorowaniu procesów liczy się jednak wiele innych aspektów, które zapewniają niezawodność i sukces wdrożenia. Zaczyna się to już od obsługi. Dla Uwe Schrötera obsługa tego systemu jest stosunkowo prosta: „Podczas gdy w innych systemach pracuje się z dostosowanymi krzywymi uczenia się i trzeba określać parametry oraz granice za pomocą wartości liczbowych, nasz system jest sterowany za pomocą metod graficznych. Oznacza to, że widać, co się robi. Jedna z metod polega na przeprowadzeniu obróbki na maszynie, a następnie na przejeździe na pustym biegu. To właśnie jest przesunięcie punktu zerowego. Dzięki temu od razu rozpoznaje się ważne dane procesowe i graficznie ustawia monitorowanie. Oznacza to, że monitorowanie można bardzo łatwo skonfigurować“. Był to dla e-pro-tec ważny argument, ponieważ nie produkuje się tylko jednego produktu na maszynie, ale ma się do czynienia z ciągle innymi procesami, komponentami, a także pojedynczymi częściami. Podsumowując, dla Tanji Egli inwestycja w system już dawno się opłaciła: W przypadku stosowania monitorowania procesu pojawia się pytanie, jak dokładnie proces ten ma być monitorowany. Czy chodzi o proste monitorowanie pęknięć, czy też chcemy sprawdzić, czy narzędzie wchodzi w kontakt w przewidzianych miejscach? Czy chcemy ponadto zoptymalizować żywotność? Istnieje wiele przyczyn, które mogą prowadzić do pęknięcia narzędzia. W naszym przypadku może to być materiał, napęd pasowy z drganiami lub płytka wieloostrzowa, która nie jest w 100% sprawna. Ponadto staramy się wykorzystać narzędzie tak długo, jak to możliwe. Dzięki systemowi UT-Tm® Basic nie stanowi to już problemu. System wyłącza się i zgłasza zużycie płytki wieloostrzowej. Złamanie narzędzia jest oczywiście irytujące, ale nadal można sobie z tym poradzić. Jeśli jednak, jak w przypadku e-pro-tec, zdarza się to więcej niż raz i dochodzi do uszkodzenia maszyny, staje się to prawdziwym problemem. Ponieważ wyrównanie rewolweru zajmuje wiele godzin, a przy pechu zdarza się to o porze, kiedy nikt nie jest dostępny.

e-pro-tec w centrum uwagi
Pierwotnie założona jako firma świadcząca usługi w zakresie optymalizacji maszyn i procesów, w 2021 roku e-pro-tec stworzyła drugą nogę działalności w postaci usług produkcyjnych zlecanych. Głównymi obszarami były w tym zakresie produkcja prototypów i części jednostkowych. Obecnie produkowane są również małe i duże serie (100 000 sztuk rocznie/partie). Do grona klientów należą firmy z branży medycznej, budowlanej oraz chłodniczej i klimatyzacyjnej.

Ciekawe na marginesie
Standardowe systemy monitorowania procesów nie zostały uwzględnione w ramach testów porównawczych, ponieważ sterownik Siemens 828D jest zamknięty i tym samym niedostępny dla produktów innych producentów. Niewielu jest dostawców monitorowania procesów, którzy dysponują wymaganym od Siemens specjalnym blokiem danych (SDB).

Swoją drogą
Dzięki nowej Sinumerik 828D, Siemens Drive Technologies uzupełnia swoją gamę sterowników obrabiarek o model klasy kompaktowej w dwóch wersjach – jedna do toczenia, jedna do frezowania. Sterownik posiada zaawansowane funkcje CNC, takie jak transformacje kinematyczne i wydajne zarządzanie narzędziami.

System UT-Tm®-Basic zapewnia przejrzystość procesów poprzez pomiar mocy czynnej lub drgań na wrzecionie lub osiach. Zmierzone dane mogą być wykorzystane zarówno do optymalizacji parametrów skrawania, jak i do kontroli jakości.