Kuinka syntyy identtinen digitaalinen kaksonen
Kehittyneet työkaluteknologiat ja -strategiat tehostavat eri tavoin itse työstöä, mutta niistä on paljon etua myös valmistusprosessin suunnitteluvaiheissa. Aiemmin manuaalisesti suoritettujen työvaiheiden, esimerkiksi työkalun osien valinnan ja kokoamisen, digitalisointi voi merkittävästi tehostaa koneistusta ja parantaa prosessivarmuutta. Työkalutietoihin liittyvä virhealttius vähenee, ja dataa voidaan hyödyntää myös tarkkoihin digitaalisiin mallinnuksiin. Niistä on tullut modernin koneistusprosessin vakiovaihe, jolla estetään virheet itse työstön aikana. Nykyaikainen simulointiprosessi voidaan integroida kokonaan CAM-ohjelmistoon, jolloin siitä tulee yksinkertaisesti oma, pari klikkausta vaativa valikkokäskynsä.
Lastuavien työkalujen osia, kuten pitimiä, jyrsimiä ja teriä, ei käytännössä yleensä käytetä yksinään vaan erilaisiksi työkalukokoonpanoiksi koottuna. Työkalukokoonpanojen luominen on CAM-ohjelmoijalle usein melko työläs vaihe, johon liittyy monia virhemahdollisuuksia, eikä vähäisimpänä kokoonpanon osien epäoptimaalinen valinta. Lisäksi työkalukokoonpanojen mallintamiseen voi kulua jopa tunninkin verran työaikaa. Mutkikkaan työkappaleen valmistus puolestaan saattaa vaatia esimerkiksi 25 työkalukokoonpanoa, joten kyseessä on yrityksille merkittävä aika- ja kustannustekijä.
Haasteena ei ole itse kokoonpanon luominen – se onnistuu nykyaikaisessa CAM-ohjelmassa muutamassa sekunnissa syöttämällä vain asianmukainen kuvaus ja parametrit, esim. työkalun halkaisija ja pituus. Sen sijaan työstön simulointiin tarvittava työkalun mallinnus ei ole läheskään suoraviivaista. Jotta työkalukokoonpanosta saadaan CAM-järjestelmään mahdollisimman tarkka malli, suunnittelijan pitää ensin haeskella tarvittavat tiedot osien toimittajien tuoteluetteloista, ladata 3D-mallitiedostot ja koota ne CAD-ohjelmistossa. Vasta sitten kokoonpano parametreineen päästään luomaan CAM-järjestelmässä.
Kohti helpompaa prosessia
Näissä koneistuksen valmisteluvaiheissa on selvästikin yksinkertaistamisen varaa. Tarvitaan ketterämpi prosessi, jossa työkalujen osien valintasuositukset ja kokoonpanon luominen voidaan integroida suoraan CAM-ohjelmistoon. Näin säästetään aikaa ja karsitaan suunnitteluvaiheista pois virhemahdollisuuksia.
Optimaalinen, integroitu ratkaisu antaa CAM-ohjelmoijalle mahdollisuuden koota vaikkapa jyrsin suoraan suositelluista pitimistä, teristä ja muista tarvittavista osista. Käyttäjä pystyy valitsemaan haluamansa tietolähteen, esimerkiksi digitaalisen tuoteluettelon tai pilvipalvelun, jonka tiedot päivittyvät koko ajan automaattisesti. Kun ohjelmistoon on syötetty työkappale, haluttu menetelmä, materiaalitiedot jne., käyttäjä saisi valitulle työkalulle sopivan lastuamisnopeuden ja syötön yhdellä klikkauksella.
Yksi tällainen ratkaisu on Sandvik Coromantin CoroPlus® ToolGuide, joka kytkeytyy CAM-ohjelmistoon avoimen ohjelmointirajapinnan (API) välityksellä. Lyhyesti sanottuna CoroPlus ToolGuide auttaa löytämään tiettyyn työhön sopivan työkalun. Se listaa kaikki työhön sopivat työkalut siten, että taloudellisin vaihtoehto on ylimpänä. Samalla näytetään suositeltu koneistusprosessi ja lastuamisarvot.
Listan generoi algoritmi, joka sovittaa yhteen valitun tehtävän ja käyttöolosuhteet ja niihin sopivat Sandvik Coromantin työkalut. Algoritmi sisältää tiedot eri tehtäviin soveltuvista koneistusprosesseista, ja työkalujen tuotetiedot vastaavasti sisältävät koneistusprosessit, joihin kukin työkalu sopii. Olennaista on, että kaikki data voidaan syöttää CoroPlus® ToolLibraryyn, jossa voidaan luoda vakioituja työkalukokoonpanoja vietäväksi CAM- tai simulointiohjelmistoon.
Työkalutiedot helposti
Tuottavaan CAM-prosessiin tarvitaan digitaalista työkaludataa, joka yleensä tallennetaan ns. työkalukirjastoiksi. Yleensä järjestelmien työkalukirjastot ovat kuitenkin lähtökohtaisesti tyhjiä. Tähän on useita syitä, joista olennaisimpia ovat työkaludatan hankala saatavuus ja päivitysongelmat. Lisäksi työkaludatan siirtoformaatille on vasta hiljattain saatu alalle yhteinen standardi.
Maailmassa on tällä hetkellä arviolta 1,2 miljoonaa konepajaa, joita kaikki CAM-toimittajat, konevalmistajat ja työkalutoimittajat ovat tähän asti palvelleet käyttäen kukin omia nimikejärjestelmiään ja tietorakenteitaan. Siksi oli tarpeen kehittää ISO 13399 -standardi. Sandvik Coromantin, Ruotsin kuninkaallisen teknillisen korkeakoulun KTH:n ja muiden alan toimijoiden kehittämä ISO 13399 määrittelee nyt maailmanlaajuisesti tunnustetulla tavalla, miten lastuavien työkalujen ominaisuuksia tulee kuvata.
Kansainvälinen standardi määrittelee vakioidulla tavalla työkalun ns. parametrit kuten pituuden, leveyden ja säteen. Aiemmin eri valmistajat saattoivat esimerkiksi viitata halkaisijaan kukin omalla merkinnällään, vaikkapa D3, D1 ja DC2. ISO 13399 sen sijaan määrää, että halkaisija on valmistajasta riippumatta DCX.
Samalla ISO 13399 yksinkertaistaa työkaluja koskevaa tiedonsiirtoa. Kun alalla on käytössä yhteiset parametrit ja määritelmät, työkalutietojen siirto ohjelmistosta toiseen tulee helpoksi.
CoroPlus ToolLibrary käyttää ISO 13399:n mukaista tietorakennetta ja on avoin kaikkien valmistajien työkaluille, joten enää ei ole tarvetta tulkita paperiluetteloiden merkintöjä ja syöttää mittoja manuaalisesti.
Vuoren varma järjestelmä
CoroPlus ToolLibrary antaa CAM-ohjelmoijille mahdollisuuden käyttää minkä tahansa ISO 13399 -standardia noudattavan valmistajan työkaluluetteloita ja rakentaa työkalukokoonpanoja pelkäämättä yhteensopivuusongelmia. Tulokset ovat välittömästi nähtävissä 2D- ja 3D-muodossa, ja kaikki työkalutiedot ovat digitaalisesti tallennettavissa. Järjestelmään tallennettuja työkalukokoonpanoja voi helposti viedä suoraan CAM- tai simulointiohjelmiin. Kaikki työkalutiedot on esiasetettu, ja mukana ovat myös 3D-mallit.
Käyttäjiltä saadun palautteen mukaan prosessi on niin tehokas ja helppo, että se lyhentää työkalukokoonpanon luomisesta simulointiin kuluvaa aikaa vähintään 50 %. Lisäksi se parantaa oleellisesti varmuutta siitä, että kokoonpanoon valitaan heti alusta pitäen sopivimmat työkalut. Tietenkin tarkan työkaludatan ansiosta myös mallien muoto on todenmukaisen ja tarkkuus niin hyvä, että törmäysriskit voidaan välttää simuloinnin avulla.
Koneistuksen valmisteluvaiheissa helposti saatavissa oleva tarkka työkaludata on äärimmäisen tärkeä apu CAM-ohjelmoijien päivittäisiin haasteisiin. Uusimmat digitaaliset ratkaisut, kuten CoroPlus ToolGuide ja CoroPlus ToolLibrary, korostavat entisestään, kuinka paljon helpommiksi ja nopeammiksi koneistuksen valmisteluvaiheet voidaan saada. Kumpikin on osa Sandvik Coromantin CoroPlus®-ratkaisuvalikoimaa, joka auttaa konepajoja valmistautumaan teolliseen internetiin.
