ACM 切削加工のサイクルタイムを短縮するソフトウェア

サイクルタイムの短縮

リアルタイムに主軸の負荷をモニタリングすることにより、大きな負荷がかからない部分においては、その瞬間に許容される最高の送り速度で加工できるようになります。これによりおよそ15％から20％のサイクルタイムの短縮が可能になります。

機械/工具の保護

機械/工具の保護はACMの特徴的な技術の一つです。ACMが組み込まれた加工機であれば、切削時の速度は落とさずに、刃物が素材に進入する際の送り速度を最適な速度まで落とすことができるため、工具の衝突の可能性を低減させることができます。また、工具が異常な過負荷状態にあると判断すると自動的に機械を停止させることができるため、機械/工具の損傷を最小限に抑えます。

工具負荷の可視化

工具にかかる負担を可視化することによって、工具の交換時期や再研磨のタイミング等の判断ができるようになります。工具管理の最適化や工具寿命の向上が可能になります。

各CNCメーカーに後付け可能

SIEMENSのみならず、日本国内で多く使用されているFANUCやMITSUBISHI製にも後付け可能です。
異なったCNC機が点在している工場でも本製品で統一可能

・フライス加工
・歯切り加工
・施削加工

ACMは、航空宇宙分野や自動車産業、金型業界など様々な業界で活用されています。

例えば航空宇宙分野で使用されるランディングギアの切削加工では、切削難易度の高い部分が存在しています。このような場面において、従来はオペレーターが手動で刃物の送り量を調整していました。しかし、特に多軸加工機においては、作業員の目視では加工部位の確認がしづらく、状況が正確に把握できないため慎重にならざるを得ず、許容される最高の送り速度での加工は不可能でした。

ACMならば切削状況を常にモニタリングしているため、刃物の食いつき時だけでなく、加工中であっても、その瞬間ごとの最高の送り速度で加工ができるようになり、およそ27％の加工時間短縮につながりました。

業界別の事例では、自動車産業では約8％、発電業界では約18％、金型業界においては約21％の加工時間短縮を実現しました。

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衝突検知と自動停止

ACMはスピンドル負荷をモニタリングし、工具の異常な負荷変動を検知します。工具が異常な負荷状態にあると判断すると、自動的に機械を停止させることができます。この自動停止機能により、工具や機械の損傷を防止し、作業環境の安全性を確保します。

短いサンプリング時間

ACMは非常に短いサンプリング時間（2ms）でスピンドル負荷を監視します。これにより、工具が異常な負荷状態にあると判断すると機械を停止させ、機械や工具へのダメージを最小限に抑えます。この最適化された衝突予防機能は、安全性を向上させ、生産プロセスの中断を最小限に抑えるのに役立ちます。

動作イメージ

チタン材などの難削材料、ダイス鋼などの高硬度材料を切削加工する際は、必然的に工具にかかる負荷は大きくなります。切削の設定が合っていない場合、工具の摩耗が進み、想定より工具の寿命が短くなります。結果的に工具の費用が増加してしまうことになります。

切削工具の負荷を“コントロール”

工具寿命の可視化事例：インコネル718という、ニッケルを主体とし、炭素や鉄などを加えた合金でジェットエンジンの部品、原子力発電所の原子炉などに使われている、強度として非常に強い合金があります。工具への負荷を監視しながら、送り速度を調整することができるACMが、インコネル718切削した場合、どのような利点をもたらすかについてポーランド・ジェシュフの工科大学にて試験をしました。

事前準備

実際の試験加工を開始する前に、ACMのラーニングモードを実行しました。工具を新品の状態から始め、摩耗が進行するまで加工テストを繰り返しました。このラーニングモードにより、Load Curve（負荷曲線）が生成されました（Fig. 1の４）。このLoad Curveを基にして、下記の2つの方法を用いて工具監視をしました。

1.Monitoring of maximum load : 100ms毎に、ラーニングモードのときの最高負荷と比較というモニタリング
2.Monitoring in learning curve band : ラーニングモードのLoad Curveの上限と下限をリアルタイムに比較というモニタリング

試験結果

新しい工具と交換後、加工を開始しました。加工中において

・約10回程度【Warning Level】という上限・下限を超える警告が発生しました。
・その後2回【Alarm Level】という上限・下限を超え、ソフトウェアが機械を停止させました。
・2回目の【Alarm Level】までの加工時間は42分であることが確認されました。

工具が摩耗していくと、新品の状態よりも負荷が増加する傾向があります。
ACMの負荷監視・自動調整機能により、工具メーカーの推薦タイミング通りに工具寿命を達成しました。

SIEMENSのみならず、日本国内で多く使用されているFANUCやMITSUBISHI製にも後付け可能です。
異なったCNC機が点在している工場でも本製品で統一可能です。

NC	動作環境
Siemens
Sinumerik 840Dsl with PCU	SINAMICS S120 drive以上 PCU50.3以上 NCU 710.x以上 NCUソフトウェア version 2.7以上 HMIソフトウェア version 4.5以上
Sinumerik 840Dsl with TCU	NCUソフトウェア version 2.7以上 SP1 HMIソフトウェア version 4.5以上
Sinumerik 828	NCUソフトウェア version 4.95以上
Sinumerik 808/810/802
Sinumerik 840Dpl PCU50	Simodrive 611D以上 NCU572.x以上 NCUソフトウェアversion 06.05.11以上 HMIソフトウェアversion 06.05.15以上
Sinumerik 840Dpl PCU20
Sinumerik ONE
Fanuc ※
FANUC 0i - モデル A/B/C	使われているFanucに下記の機能が必要 1.FOCUS 2 Library A02B-0207-K737 2.LANポート (A02B-0303-J381)
FANUC 15/150 -モデル B
FANUC 15i/150i -モデル A/B
FANUC 16/18/21/160/180/210 -モデル B/C
FANUC 161/18i/21i/160i/180i/210i -モデル A/B
FANUC 30i/31i/32i - モデル A/B
FANUC 300i/310i/320i - モデル A
Heidenhain※
TNC 640/620/320	使われているHeidenhainに下記の機能が必要 1.DNCオプション(オプション#18)
iTNC 530 dual processor
iTNC 530 single processor
Mitsubishi※
M70/M70V/M700/M700VS/M700VM

リストにあるNC以外でも導入可能です。対応が異なりますのでご相談ください。

※下記のハードウェアが必要になります。
1.Siemens Power Transducer Current Sensor- PTM (シーメンス型番：6FC6540-2HP10-0YY0)
2.Siemens Data Acquisition-DAQC ACM Net (シーメンス型番：6FC6540-2HP00-0YY0)
3.PC (最低限のスペック：OS: Windows XP/7/8/10 メモリ: 1GB 容量:500MB)

シーメンス（SIEMENS）のソリューションパートナーである西部商工では、SIEMENS ACMの導入が可能です。
導入実証実験(PoC)※ も承っておりますので、まずはお気軽にご相談ください。

※ソフトウェアの使用は無料です。ソフトウェアのインストール作業費や、ハードウェア（必要な場合）の費用は別途必要です。