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串联加工理念 打造CNC数位资料处理流程
 

【作者: 陳念舜】2017年06月22日 星期四

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然而,就资料处理技术而言,工厂通常仍只是公司内部网路边缘化的孤岛。专业CNC数控系统大厂海德汉公司(HEIDENHAIN)正以其「串联加工(Connected machining)」的功能组件,来改变制造流程,支援将网路里控制器与企业中所有生产单元连结起来,实现制造过程中的一致性数位订单管理。其优点包括:简单存取资料、省时工作流程和透明加工程序,进而减少了无效工作量。



图一
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在使用串联加工时,不仅让TNC控制器支援完全数位化的订单管理生产,也提供了一套允许所有与公司生产有关资讯交换的解决方案。在今年TIMTOS叁展时,因应工厂人员与机台间适时适当的讯息沟通,将是未来实现德国工业4.0的必要条件,诉求将透过TNC控制器,协助台湾工具机制造厂商打造智慧机台,并提供终端使用者许多增加生产效益的智慧制造解决方案。


海德汉公司资深产品经理Thomas Gsodl表示,基於现代加工业者对於数位化要求越来越强烈,业者所提供的数位制造重点应涵括:1.水平面整合,从工件、刀具等前期准备到实际加工结束,都能维持无纸化过程;2.垂直面整合,须能掌控流程中机器、制程报告,以及纪录等资讯,感测器为其中关键技术的核心;3.整合工程,系以虚拟机台模拟实际切削过程,确保首度生产就成功;4.交错面整合,关键技术则是云端运算、无线应用。


Thomas Gsodl进一步分析,目前金属切削自动化发展约可依自动化、工件复杂度程度,建立不同关联性。「当全自动化量产达一定规模时,无论是高或低复杂度的工件都能加工;惟若遭遇小批量客制化生产时,就只能以部分自动化来加工高复杂工件。」因此,针对小批量客制化加工,必须特别具备高度弹性。透过在厂内数位化排程,有效减少从办公室或外部刀具、夹治具、工件设定,到机器流程中间重覆路径的次数、时间,以有效管控生产流程。若在制造过程中产生突发状况,生产计画也应该尽可能在最短时间内重新调整及排程。「在资源有限的空间与时间条件下,提供正确数据即为关键因素。」


但他也坦言:「现阶段主要面临的挑战,是很难从CNC控制器取得CAD、刀具库、程式码、夹治具、工程图面、材料特性等数位资料。」针对客户小批量弹性加工,TNC控制器应有效整合Automation、Intelligence、Information共3方资讯,以确保生产过程流畅。达到数位资讯传递无纸化,以快速排除意外变化、准确弥补CAM加工不足的表面品质。


为满足工业4.0时代对於客制化及弹性制造要求越来越高,海德汉还提出「串联加工」解决方案,以便於使用资料,达成数位化流程,既节省作业时间也更透明。所提供的工具包含:远端桌面管理员Remote Desktop Manager、延伸萤幕Extended Workspace,以及HEIDENHAIN DNC、生产监控软体State Monitor


数位化串联加工 满足少批量弹性生产需求


其中,在垂直整合时选配「远端桌面管理员功能」,即可搭配IPC,通过区域网路,直接使用外部PC的系统资源,实现於TNC控制器上使用一具或是更多搭载Windows作业系统的PC应用程式,包括CAD/CAM软体、生产计画系统,或能直接收取Email、使用ERP/MES程式等,让使用者快速又方便地发挥数位化、智慧化整合的最大效益。Thomas Gsodl进一步指出,因应串联加工须能联网使用,TNC控制器内建Firefox浏览器,允许使用者透过网际网路存取、沟通资讯,即可使用ERP、PDA、MES等Web-based程式;进而透过网页、行动装置浏览机台生产效率,取得刀具、订单管理资讯,制定保养计画。如使用者可通过网路直接与订单处理部门连线,编辑与订单相关资讯,如在MES/ERP介面显示作业完成讯息而节省时间。


且当使用者可直接从TNC控制器开启CAD/CAM所需资料时,也能向所有过程叁与者发送反??讯息,包括制程中有关切削数据,以及接下来进给设定的变更。在进行「整合工程」时,针对资料整合应用,TNC控制器与CAM软体沟通已成未来趋势,尤因为串联加工让生产流程更透明顺畅,可用於控制器管理刀具寿命。CAM软体则能取得工件原点的表格,产出程式;得知机台行程范围限制;并自动产生NC-code,传送到控制器。现也有越来越多CAM软体商将存取TNC控制器资料,列为主要功能之一。


如今还加入了「延伸萤幕功能」,让使用者不必受限於萤幕太小,而须频繁切换TNC执行程式与IPC生产管理画面。现在只要透过Ethernet连接第二台萤幕与控制器,再经TNC操作系统将之设定为附加萤幕,就能在TNC控制器保留原有执行程式,并延伸显示生产流程与资讯,於第二萤幕上开启PDF、3D数据、DXF文件或远端桌面管理员,让使用者一目了然,同时处理机台与订单管理流程,提升整体作业效率。另承袭海德汉亲近使用者的风格及优异的性能,首度推出TNC 620/TNC 640触控面板控制器。让使用者可以使用熟悉便捷的方式进行多点式触控式面板操作,具有坚固耐刮、防反光、允许使用手套操作及侦测掌心等特色。


至於HEIDENHAIN DNC,则只要使用者开启选配的#18指令,就能允许TNC控制器与外部PC沟通资料,包含搜集机器及生产资料系统(MDE/BDE)、工作和刀具管理资讯都传递到外部装置,才能进一步利用。对於具有自动装载设备的应用或机器人,都能透过DNC介面提供的功能,协助实现智慧工厂。藉此实现机台与制造IT系统的垂直整合,提高制造透明度,即时支援订单管理,具有足够弹性完成少批量订单。


经此串联加工後,使用者将能先提供厂内机台已调整好的切削进给等资料,以执行加工程式。导致加工时间比初始计划快速,确保工件成品可更快速从机台移出;并通知出货部门,好让产品更快准备完成,避免流程链内未知的阻碍而快速出货,提供更多计划其他订单的空间。


TIMTOS结合实机叁展 展现智慧制造解决方案


在今年叁加TIMTOS发表的智慧制造解决方案,包含利用该公司开发语言套件RemoTools SDK及相关资料库、范例及程式码,可让使用者在Windows环境开发客制化PC生产监控软体工具StateMonitor,得以在生产过程中轻松读取机台数据的整合介面。Thomas Gsodl表示,如过去进行外部刀具量测仪器和设定,都须以手动输入,难免出错。现在则能经自动量测後,直接输入控制器刀具表,达到全自动化省时目的。还能用来提供虚拟控制器的所有资讯,加上RemoteTools模拟切削而提高成功率,减少试误浪费的时间。


且由於State Monitor属Web-based软体,只要输入IP即可透过网路浏览器连线,不会受到时间、环境、器材影响,可协助使用者检视并取得所有生产资讯;使用HEIDENHAIN DNC的API,让软体开发人员存取TNC控制器资料。StateMonitor还能快速浏览并搜集机台生产资讯,经由监控机台状态、侦测进给百分比设定及使用历程等数据,来评定机台可利用率及稼动率;若在夜间无人时停机,也能透过e-mail、SMS传讯通知适当人员;并於不同机台汇出CSV、PDF等档案格式,可提供End User自行开发或特殊的软体分析或评估应用。


在现场共连线控制包含2台五轴加工中心机在内的5具海德汉控制器,展示其读取机台生产相关资料、快速浏览机器状态、监控机台稼动率;检视与评估在不同时段机器间的状态历程、Email传递指定机台的异警讯息、汇出生产资料等强大功能。Thomas Gsodl表示,该软体现仍与德国及世界各地客户密集合作回??需求,以提供更符合实务要求及效益的机台监控项目及软体功能,预计在今年EMO展後上市。适用於尚未培植自有IT程式开发人员的台湾中小企业直接使用;若客户有能力自行开发,也能透过该公司所提供之开发套件,设计差异性的客制化介面。


此外,考量工业4.0智慧机台的必要条件,就是要在单机上整合加工与量测制程。海德汉也在搭载TNC 640控制器及ETEL TMK高转速/高扭力直驱马达的铣车复合加工中心机上实际展示控制器内建的3D曲面量测功能,只须透过对话式量测循环指令Cycle 444,就能指定待测工件於空间中的任一定点;并藉由该公司新款接触式探针TS 460量测,让单机也能完成复杂量测,提升机台智慧等级与附加价值。


同时发表ETEL 高速高扭力转定子TMK及新一代性能加强的TMB+五轴直驱马达,提供机械制造商更多元选择及资源。并於世贸一馆发表该公司高精度编码器、智慧型检测仪器,以及高效率切削解决方案:动态精确,在主轴转速不变状态下,满足高精度及品质要求;动态效率,提高机台重切削能力与材料移除率,在现场搭配TNC 640控制器的五轴加工中心机上,展示智慧量测功能。


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