CNC cykly vs. CAM výstup: kratší program není vždy rychlejší obrábění
Krátký NC program působí dobře. Několik řádků, jeden cyklus, pár parametrů a stroj udělá celou operaci. Vedle toho může CAM pro stejný díl vygenerovat stovky nebo tisíce bloků pohybu. Na první pohled je snadné dojít k závěru, že cyklus je elegantnější, čistší a tedy i lepší.
Jenže délka NC programu a rychlost obrábění jsou dvě různé věci. A s tím, jak se vyvíjejí CAM technologie, je ten rozdíl stále důležitější.
Co je na CNC cyklech tak dobré
Princip cyklu je jednoduchý. CAM nebo programátor nepředepisuje každý jednotlivý pohyb nástroje, ale předá řídicímu systému několik parametrů: polohu, hloubku, bezpečnou rovinu, posuv, případně další technologické hodnoty. Samotnou trajektorii pak vytvoří CNC řízení.
U vrtání, závitování, vyvrtávání nebo dalších opakovaných operací je to velmi praktické. Program je krátký, přehledný a zkušená obsluha mu rychle rozumí.
- NC program je výrazně kratší a lépe čitelný.
- Obsluha může u jednoduché operace snadno změnit hloubku, posuv nebo bezpečnou rovinu.
- Opakované operace nepotřebují stovky téměř stejných bloků pohybu.
Historicky k tomu přistupovala ještě jedna zásadní výhoda: paměť CNC byla drahá a velmi omezená. Ušetřit několik tisíc bloků programu mělo úplně jinou hodnotu než dnes.
Krátký NC program není totéž co rychlý proces
Tady ale vzniká častý omyl. Cyklus primárně zjednodušuje zápis operace. Neznamená to automaticky, že používá nejrychlejší možnou technologii obrábění.
CNC cyklus optimalizuje zápis programu. CAM strategie může optimalizovat samotné obrábění.
Cyklus má logiku, kterou do něj vložil výrobce řídicího systému. Má určitý počet parametrů a určitý způsob, jak z nich vytvořit pohyb. Moderní CAM naproti tomu není omezený předem připravenou šablonou trajektorie. Může vytvořit dráhu přesně podle konkrétního dílu a konkrétní situace.
CAM má k dispozici mnohem víc informací
Rozdíl není jen ve výpočetním výkonu. CAM při výpočtu strategie pracuje s informacemi, které běžný CNC cyklus často vůbec nemá.
- zná 3D model součásti a její skutečnou geometrii,
- zná polotovar a zbytkový materiál po předchozích operacích,
- může znát kompletní geometrii nástroje, držáku a upnutí,
- může optimalizovat nájezdy, odjezdy, přejezdy i způsob záběru do materiálu,
- u složitých strojů může při výpočtu pracovat i s orientací nástroje a dalšími omezeními konkrétní operace.
Díky tomu nemusí používat univerzální dráhu, která musí fungovat pro široké množství situací. Může vytvořit trajektorii právě pro tento díl, tento nástroj a tento způsob obrábění.
CAM technologie se vyvíjejí rychleji než CNC cykly
To je možná největší rozdíl. Vývoj moderních obráběcích strategií probíhá především v CAM systémech. Adaptivní a dynamické hrubování, trochoidní pohyby, řízení konstantního záběru nástroje, high-feed strategie, práce se soudkovými frézami, pokročilé pětiosé dráhy, automatické vyhýbání držáku nebo optimalizace spojovacích pohybů – to všechno jsou technologie, které se jen těžko redukují na několik parametrů univerzálního cyklu.
Výrobce CNC může samozřejmě přidávat nové a stále chytřejší cykly. Jejich logika ale zůstává součástí konkrétního řídicího systému a jeho verze. CAM lze aktualizovat a rozšiřovat o nové strategie nezávisle na tom, zda výrobce řízení někdy vytvoří odpovídající cyklus.
Příklad: stejná kapsa, úplně jiná technologie
Představme si jednoduchou kapsu. CNC cyklus může dostat její rozměry, hloubku, nástroj a několik technologických parametrů. Řídicí systém podle nich vytvoří standardní dráhu. Pro běžnou operaci to může být naprosto dostačující.
CAM ale může stejnou kapsu obrábět strategií s řízeným úhlem záběru, využít větší axiální hloubku řezu, optimalizovat vstupy do materiálu, reagovat na zbytkový materiál a zkrátit přejezdy. Výsledný NC program bude pravděpodobně mnohonásobně delší. Přesto může být samotné obrábění rychlejší a zatížení nástroje stabilnější.
Počet řádků programu tedy není dobrá metrika technologické úrovně.
Kde mají cykly pořád velký smysl
Z toho ale neplyne, že by moderní CAM měl všechny cykly zahodit a všechno rozepsat do jednotlivých pohybů. To by byl opačný extrém.
U vrtání, závitování, vyvrtávání a dalších standardních opakovaných operací jsou cykly často výborným řešením. Jsou stručné, přehledné, prověřené a obsluha může jejich parametry snadno číst nebo v případě potřeby upravit. Některá řízení navíc mají velmi dobře propracované vlastní technologické funkce, které má smysl využívat.
A co velikost programu a výkon CNC?
Argument velikostí programu dnes většinou nemá takovou váhu jako v době, kdy se bojovalo o každý kilobajt paměti. To ale neznamená, že je velikost a struktura NC kódu úplně jedno.
U velmi jemných 3D a pětiosých drah může být důležitá rychlost zpracování bloků, look-ahead, vyhlazování dráhy a možnosti konkrétního řízení. Bezhlavě rozepsat každou technologii do obrovského množství krátkých lineárních pohybů proto také není ideální. Kvalitní výstup musí respektovat jak možnosti CAMu, tak možnosti CNC.
Správný postprocesor není ani pro cykly, ani proti nim
Dobře nastavený CAM a postprocesor by neměl používat cykly z principu ani je z principu odmítat. Má použít cyklus tam, kde přináší kratší, čitelnější a praktický program bez technologické ztráty. A má zachovat vypočtenou CAM trajektorii tam, kde právě ona přináší lepší obrábění.
To je zvlášť důležité u moderních víceosých a multifunkčních strojů. Hodnota CAM systému není v tom, že dokáže za každou cenu vyprodukovat nejkratší možný kód. Je v tom, že dokáže využít možnosti stroje, nástroje a technologie a převést je do spolehlivého NC programu.
Co je tedy lepší?
U jednoduché a opakované operace může být CNC cyklus nejlepší možnou volbou. U pokročilé obráběcí strategie může být naopak pevně daný cyklus omezením, protože CAM umí pracovat s více informacemi a vytvořit technologii, kterou cyklus vůbec neumí popsat.
Nejkratší NC program proto nemusí být nejrychlejší NC program. A už vůbec nemusí znamenat nejrychlejší výrobu.
Při hodnocení CAMu je mnohem zajímavější sledovat skutečný čas obrábění, využití nástroje, množství zbytečných pohybů a to, jak dobře výstup využívá možnosti konkrétního stroje. Počet řádků kódu je až někde za tím.