Управление инструментом

Управление инструментом необходимо в металлообработке , чтобы информация о инструментах имеющихся могла быть единообразно организована и интегрирована. Информация хранится в базе данных, регистрируется и применяется с помощью инструментов управления. Управление данными инструмента состоит из конкретных полей данных, графиков и параметров, которые необходимы для производства, в отличие от управления общим производственным оборудованием.

В отличие от ручных инструментов , инструмент в станках с числовым (цифровым) управлением состоит из нескольких частей, таких как режущий инструмент (который может быть цельным или состоять из корпуса со сменными пластинами ), цанги и державки с машинным конусом . Точное соединение деталей в сборку необходимо для обеспечения безошибочного производства.

Для обработки детали с помощью станка с ЧПУ (числовым программным управлением) требуется несколько сборок инструментов, которые документированы в списке. Каждый компонент, каждая сборка и каждый список имеют идентификатор, по которому находятся спецификации. Управление инструментами делится на документацию ( основные данные ) и логистику ( данные транзакций ). Документация содержит информацию, необходимую для бесперебойного и понятного производственного процесса. Можно управлять запасными частями, опытом производства и соответствующими данными. Доступно несколько функций для управления, обработки, печати и объединения с другими приложениями.

Логистика занимается планированием спроса, поставками и расположением инструментов. Сюда входит, с одной стороны, размещение на складе и закупка отдельных деталей с соответствующим отчетом о расходе. Это также позволяет планировать и координировать перемещения узлов внутри цеха.

В течение десятилетий 2000-х и 2010-х годов управление инструментами все больше переходило к универсальному, стандартному, машиночитаемому формату для кодирования информации об инструментах, что делает возможным лучшее программное обеспечение, большую автоматизацию и лучшее моделирование. ISO 13399 (Представление и обмен данными о режущем инструменте) «является международным стандартом, разработанным для того, чтобы дать промышленности общий язык для описания продуктов режущего инструмента в цифровом формате».

Основные данные

Основные данные описывают геометрические характеристики, состав и использование инструментов. Информация разделена на характеристики и инструкции по использованию. Основные данные описывают инструмент в его качественных аспектах, но не указывают количество и местоположение.

Компоненты

Образец схемы инструментов для снятия фасок

Компоненты — это отдельные элементы, которые можно объединить в сборку. Компоненты приобретаются как единое целое и хранятся в инструментальном помещении. Режущие компоненты (например, пластины ) изнашиваются во время использования, поэтому их необходимо периодически приобретать и заменять. Нережущие компоненты (например, цанги ) практически не ограничены. Их часто приобретают вместе с новой машиной. (С зажимным оборудованием обращаются как с нережущими компонентами.)

• Данные заголовка имеют единую структуру и содержат такую ​​информацию, как имя, код продукта поставщика и уникальный номер позиции. Каждому компоненту присвоен определенный тип инструмента, который определяет количество и описание необходимых полей данных. Каждый компонент также связан с категорией инструментов, принадлежащей пользовательской древовидной структуре, которая служит для поиска инструментов в соответствии с их техническими критериями без указания номера.
• Описательные данные (геометрическое значение) различаются в зависимости от типа инструмента. Поля данных указаны в списке характеристик класса. Значение полей геометрических данных поясняется схемами и рисунками. DIN 4000 рекомендует диаграммы и изображения для их пояснения. Различная графика для различных функций хранится либо в базе данных, либо вместе с компонентами через каналы передачи данных.

DXF по стандарту ISG/BMG.

Обычно используются четыре типа графических иллюстраций:

1. 2D-чертежи, например, в формате DXF в соответствии со стандартом ISG/BMG для геометрической информации.
2. в формате PDF Данные производителя инструмента в виде листа данных в разобранном виде.
3. 3D-данные (например, STEP или STL ) для использования в CAM-системах.
4. Фотографии (например, JPG ) в качестве графической информации.

• Данные резания ( скорость и подача ) сохраняются для режущих компонентов для оптимальной эффективности измельчения. Разные данные для разных материалов и методов обработки, количества оборотов, прогрессивной подачи, охлаждения и метода производства.

Инструментальные сборки

Сборка инструмента состоит из нескольких компонентов. Компонент на заднем конце должен соединять станок , а режущий компонент находится на другом конце (например, сверло или пластина ). Различные компоненты используются промежуточно (например: удлинитель, цанги) для достижения желаемой геометрии. Документация по сборке описывает, как собираются компоненты, чтобы гарантировать, что применяемая геометрия в системе CAM соответствует геометрии реальных инструментов на станке с ЧПУ.

• Данные заголовка содержат такую ​​информацию, как идентификатор, конкретный номер и назначенный класс инструмента.
• Геометрические поля вычисляются непосредственно через данные прикладных компонентов. Регулируемые инструменты (например, инструменты для чистых сверл с регулируемым диаметром) сохраняются в дополнение к данным сборки.
• Инструкции по сборке содержат спецификацию, а также данные по сборке деталей, которые важны для конкретной сборки (например: регулировочный допуск + 0,03/-0,01 мм).
• Номинальные значения для предварительной настройки служат значениями по умолчанию в процессе измерения на машине для предварительной настройки инструмента. Помимо номинальных значений геометрии можно указать точное положение инструмента и метод измерения, так что, например, для инструмента для обработки канавок необходимо измерить левый или правый угол.
• Данные резания обычно используются в качестве рекомендаций для сборки и корректируются с учетом конкретной ситуации сборки. Спецификации совершенствуются с помощью практического опыта и автоматически становятся доступными для программирования ЧПУ в системе CAM.

Списки инструментов/производственные операции

Список инструментов включает в себя все наборы инструментов, необходимые для операции обработки . Он распечатывается в виде списка выбора и используется для ввода в эксплуатацию и предоставления рекомендаций по настройке сборки. Часто инструкции и информация не связаны напрямую с инструментами (например, зажим, зажимные приспособления, название программы ЧПУ и т. д.), чтобы обеспечить возможность просмотра всех документов по операции вместе.

• Данные заголовка включают в себя такую ​​информацию, как имя, уникальный идентификатор и присвоение нужным машинам. Можно использовать комбинацию «номер детали + операция», «номер чертежа + операция».
• Список сборок содержит все узлы, необходимые для операции, а также назначенное гнездо в станке (номер Т, Револьверная головка). В этот список включены требования к сборке, действительные только для этой конкретной операции (например, минимальная длина резки). Сборки перечислены в том порядке, в котором они используются в программе ЧПУ.
• Печатная версия (список комплектации) используется для комплектации компонентов и сборки полных инструментов на выходе инструмента. Он включает необходимые компоненты и места их хранения, а также важные геометрические детали и допуски всего инструмента.

Вспомогательные таблицы

Условия соответствия компонентов инструмента

Помимо основных данных инструмента, таблицы вспомогательных данных упрощают сбор данных, используя значения, выбранные из таблицы. По сравнению с ручным вводом это обеспечивает более удобный и последовательный сбор данных.

• На обеих сторонах компонента условия соответствия указывают геометрическое условие, которому должен соответствовать другой компонент для соединения. Если у компонента справа есть условия соответствия, например, у следующего компонента слева, их можно соединить. Использование условий соответствия упрощает и делает поиск совпадающих компонентов более безопасным. При вводе компонента в базу данных для обеих сторон из таблицы подбираются правильные условия соответствия.
• перечень рабочих материалов Для назначения режимов резания необходим . Различные качества и дополнительные термины для материалов содержатся в перечне и дополнены индивидуальными обозначениями, используемыми соответствующим предприятием.
• инструментов Классификация используется для организации инструментов с технической точки зрения. Все инструменты, отнесенные к одному классу инструментов, подходят для одной и той же задачи, но имеют разные размеры. Классы инструментов организованы в виде дерева, которое адаптируется и расширяется пользователем.
• с Типы инструментов соответствующими изображениями описывают необходимые геометрические значения и места их измерения. Каждому типу инструмента присвоен список классов характеристик, которые определяют поля данных компонентов.
• Местоположение . используется для указания местоположения сборок и компонентов в логистике Они являются отражением производственной среды и включают в себя все стенды, на которых могут находиться инструменты и оборудование. Они подразделяются на места хранения, промежуточные места, подготовительно- и производственные подразделения (станки). Несколько локаций сгруппированы в отделы. Сами локации можно разделить на отдельные места. Уровень детализации и глубина структуры определяются только в той степени, в которой логистические аспекты . действительно необходимы
• Центры затрат используются в логистике для оценки использования инструментов в различных подразделениях (например, токарных работах). При снятии компонента со склада указание уточняется по его МВЗ. Центры затрат управления инструментом должны быть согласованы с центрами в системе PPS.

Данные о транзакциях (логистика)

Компоненты инструмента на складе

Логистика занимается инвентаризацией, складскими помещениями и закупками. В логистике компоненты и сборки разделены. В компонентах различают внутренний материальный поток и закупку товаров у внешних поставщиков ( контроль запасов ).

Контроль запасов комплектующих

Логистика комплектующих включает в себя, прежде всего, управление запасами , планирование потребностей, мониторинг минимальных уровней запасов. При достижении минимального уровня управление инструментами запускает процесс закупок. В логистике управления инструментами используется пользовательский интерфейс, настроенный на рабочем месте, а также интерфейсы к системам хранения и другим объектам в цехе. Требованием к скоординированному инвентаризации компонентов является наличие централизованной организации инструментов, в которой все компоненты производственной единицы хранятся в одном месте, и каждый отзыв надежно регистрируется.

Собственная логистика комплектующих

Внутреннюю логистику в основном интересует, где в данный момент находится нужный компонент и в каком центре затрат он потребляется. При этом методе расходуются только изнашиваемые детали (резка), остальные компоненты (держатели, зажимные устройства) перемещаются между инструментальным помещением, местами хранения и станком. Резервирование компонентов в отдельных центрах затрат и местоположениях происходит одновременно при их изъятии/восстановлении в инструментальном цехе . Подготовка инструментов и ресурсов инициируется производственным заказом. Он относится к списку инструментов в основных данных, в котором перечислены необходимые компоненты. Перед использованием в станке компоненты собираются в соответствии со спецификациями и рабочими инструкциями, указанными в перечне инструментов. При планировании производственных заказов будут проверяться запасы каждого компонента.

Собственная логистика сборки

Инструментальные сборки загружены

Сборки строятся из компонентов, а после использования обычно разбираются на компоненты и снова восстанавливаются. Из одной сборки можно собрать одновременно несколько экземпляров, если компоненты имеются в достаточном количестве. Логистика сборок подразумевает состояние и местонахождение этих копий.

Каждая копия сборки обычно может находиться в одном из трех состояний:

• Еще не собран (компоненты доступны как отдельные детали)
• Собранный на промежуточном хранении (например, на полке)
• Собран на станке с ЧПУ.

При планировании производственного заказа соответствующие инструменты для работы известны на основе списка инструментов. Также известно, какие узлы, необходимые для процесса обработки, уже расположены на станке. Необходимые, но еще не доступные сборки рассчитываются и печатаются в списке нетто-загрузки. Их приходится либо собирать, либо вынимать из промежуточного хранилища. При скоординированной логистике узлов можно сократить время, необходимое для обеспечения и замены узлов на станке.

Интеграция данных инструмента

Управление инструментами гарантирует эффективную и безошибочную обработку заказов. Существующие знания становятся общедоступными, и рекомендации, изложенные в основных данных, учитываются. Интеграция данных инструмента позволяет другим приложениям использовать данные инструмента, которые сохраняются с помощью управления инструментом. Приложения либо возвращаются к базе данных управления инструментами, либо данные заменяются интерфейсами. Интеграция позволяет избежать сбоев, задержек и дублирования записи данных, особенно в производстве с ЧПУ, где в производственном процессе участвуют несколько человек.

ДПМ (документация)

В системах управления данными о продукте каждого продукта (PDM) сохраняется план работы , который включает модели САПР, описание рабочих этапов и список необходимого оборудования. Подробное описание оборудования происходит в управлении инструментом, поскольку система PDM не предлагает функций, а поля данных описывают их подробно. Обычно он предлагает ссылки на внешние данные. Производственные заказы создаются с помощью системы ERP, которая связана с планом работ в системе PDM. Необходимые ресурсы, такие как программы ЧПУ, инструменты и инструкции, запрашиваются на производстве из управления инструментами. Интеграция гарантирует доступность информации в инструментальном управлении. Основной целью интеграции является систематическая нумерация документов и ресурсов.

ERP (закупки)

Система ERP планирует сырье, расходные материалы и другие ресурсы. Он тесно связан с PDM и берет на себя задачи по управлению материальными ресурсами и логистике. Что касается инструментов, то это касается расходных компонентов. Если инвентаризация компонентов ведется с помощью управления инструментами, заказы на поставку будут передаваться как заявки на покупку в систему ERP, которая выдает фактический заказ. Для этого необходимо, чтобы продукты были зарегистрированы в обеих системах под одним и тем же номером. Кроме того, все внутренние движения запасов компонентов инструментов для калькуляции могут быть переданы в систему ERP с помощью интеграции.

САМ

Системы CAM генерируют команды G-кода (программы ЧПУ) для станка с ЧПУ . Геометрия, описание и режимы резания выбираются и получаются непосредственно из управления инструментом. Это гарантирует, что все используемые инструменты документированы и соответствуют реальности в мастерской. Из системы CAM все инструменты, используемые в программе ЧПУ, автоматически сохраняются в виде списков инструментов в управлении инструментами. Это обеспечивает правильное использование инструментов во время подготовки рабочего процесса.

Системы хранения

Помимо обычных шкафов для инструментов, часто используются системы хранения, обеспечивающие оператору полку с нужным продуктом. Связь между номером позиции и местом хранения сохраняется в управлении инструментом. При заказе вывоза инструмента в зоне логистики управления инструментом система хранения работает автоматически. Альтернативно распределение мест хранения можно настроить в системе хранения. Затем удаление выполняется в системе хранения, и изменение запасов передается в систему управления инструментами.

Предварительная настройка

Предварительная настройка

При обработке позиционирования инструментов станку с ЧПУ необходимы их точные измерения. Поэтому при подключении к машине необходимо ввести длину и диаметр комплектных инструментов. Эти настройки инструментов можно измерить с помощью внешнего устройства предварительной настройки. Удобные устройства предварительной настройки принимают номинальные значения, допуски и обозначения из управления инструментом и передают измеренные значения непосредственно на станок с ЧПУ. Интеграция управления инструментом с устройствами предварительной настройки происходит в формате обмена соответствующих производителей оборудования и включает графику и информацию о методе измерения.

Каталоги инструментов

Чтобы снизить стоимость получения исходных данных о компонентах при управлении инструментом, производители инструментов предоставляют данные и графику в соответствующим образом подготовленной форме. Для технических данных в настоящее время используются форматы обмена DIN 4000 и ISO 13399. При необходимости предоставляется 2D-графика в соответствии со стандартом ISG/BMG DXF. Для 3D-графики стандарт не определен. Обычно предлагаются форматы STL и STEP , а положение оси выбирается в соответствии с применением на станке.

Мотивация для управления инструментом

Большая рентабельность инвестиций

Основной мотивацией для управления инструментами, как и для всех производственных технологий, является более высокая отдача от инвестиций за счет более высокой эффективности . Это достигается следующим образом:

Использование новых технологий

Растущие требования к дизайну и качеству в сочетании с давлением времени и затрат вынуждают компании регулярно инвестировать в более эффективное оборудование и процедуры. Современные станки с ЧПУ (то есть фрезерно-токарные станки) высокопроизводительны, однако требуют тщательной подготовки и применения. Поэтому предпосылкой их успешного использования является одновременная адаптация организации вместе с управлением необходимой оперативной информацией. Эти знания впоследствии могут быть включены в оперативные процедуры и доступны для каждой необходимой задачи. Это позволяет избежать ошибочной или неполной информации, которая может привести к остановке производства.

Предоставление правильной информации

Вновь приобретенное оборудование поставляется со специальной информацией по использованию (т. е. режимами резки с помощью инструментов). Эту информацию можно найти в документации поставщика (например, максимально допустимый диаметр инструмента для чистового растачивания). Прежде чем новое приобретение можно будет использовать, данные должны быть интегрированы в формат задачи, специфичный для компании. (т. е. точные значения настройки необходимого инструмента для чистового растачивания). Более того, эта информация должна быть доступна всем участвующим направлениям работы. (т.е. точный установленный диаметр должен быть известен отделу программирования ЧПУ и складу инструментов). Обработанная информация компании затем становится доступной в виде инструкций по данным детали (т. е. соответствующие значения резания для конкретного использования инструмента с указанным материалом) и должна управляться и интегрироваться в рабочие процессы, чтобы предотвратить потерю производственных мощностей или сокращение срока службы инструмента.

Сделайте информацию более доступной

Данные об инструментах и ​​производстве хранятся в базе данных компании и в определенном формате. Для этой цели программное приложение обеспечивает доступ ко всем отделам и используется без регистрации дублирующихся данных. Такие данные могут использоваться другими программными приложениями (например, CAM-системами, устройствами предварительной настройки инструментов, логистикой цехов). Подходящие интерфейсы интегрированы для обеспечения плавного и бесперебойного рабочего процесса. Централизованное управление данными снижает количество ошибок и остановок производства.

Ценить

Важность обмена информацией между операционными подразделениями варьируется в зависимости от типа компании. В целом можно сказать, что недостающая или неясная информация является источником ошибок, которые снижают производительность, приводят к задержкам и неэффективному рабочему процессу. Ручные интерфейсы и информация, передаваемая из уст в уста, являются потенциальными источниками ошибок и препятствиями. Особенно важны обязательные спецификации, которые применяются в сложных рабочих ситуациях, чтобы снизить вероятность повреждения оборудования, а также риски, связанные с дефектными поставками.

Ссылки

• Ханс Б. Киф, Хельмут А. Рощивал: Руководство по ЧПУ/ЧПУ 2007/2008. Хансер, Мюнхен 2007, ISBN   978-3-446-40943-9 . Чтение образца