Meningkatkan Produktivitas Pemrograman CNC dengan Perangkat Lunak dan Antarmuka Canggih

Kontrol cerdas dan cepat menyelesaikan tugas berat dengan mudah.

Teknologi manufaktur terhubung dan digitalisasi mendorong banyak inovasi besar dalam kontrol mesin CNC yang membantu bengkel logam memotong logam dan membuat bagian secepat dan seefisien mungkin. Dalam kebanyakan kasus, perangkat lunak memimpin jalan dalam membantu programmer CNC dan operator di lantai bengkel untuk dengan mudah memproduksi bagian dengan presisi tertinggi yang mungkin.

Peralatan CNC saat ini hampir dipenuhi dengan kemajuan hardware terbaru, termasuk processor yang lebih cepat, lebih banyak RAM papan untuk tugas komputasi intensif, serta opsi solid-state drive yang lebih baru yang memungkinkan waktu boot hampir segera serta operasi bebas kekhawatiran di lingkungan bengkel yang kasar.

Kemajuan perangkat lunak terbaru, namun, dengan fitur yang termasuk aplikasi manufaktur terhubung, simulasi 3D canggih, dan antarmuka pengguna berbasis sentuh, terus memberi pembuat CNC jalan terbaik untuk membedakan diri dari kumpulan.

"Perangkat lunak kontrol adalah satu-satunya tempat bagi pembuat mesin perkakas untuk memperkenalkan inovasi yang mengubah permainan," kata Michael Cope, spesialis teknis produk, Hurco Cos. Inc., Indianapolis. "Karena solusi mekanis baru dan inovatif jarang ditemukan, terutama tanpa perkenalan teknologi metalurgi baru atau sejenisnya, menawarkan perangkat lunak terdepan dan perubahan antarmuka pengguna grafis yang membuat kontrol CNC lebih powerful, lebih serbaguna, dan lebih mudah digunakan harus menjadi area di mana setiap pembuat membedakan dirinya dari kompetisi."

Bisakah Kita Berbicara?

Saat industri manufaktur melalui transformasi digitalisasi, pengembang kontrol CNC dan pembuat mesin perkakas terus menambahkan fitur dan fungsionalitas baru dengan sensor, processor, dan perangkat lunak terbaru. Di IMTS, pengembang kontrol FANUC dan Siemens, khususnya, memamerkan peralatan dan strategi baru untuk menghubungkan kontrol dan otomatisasi mereka untuk Industrial Internet of Things (IIoT) dan memungkinkan Industry 4.0.

Di booth IMTS FANUC America Corp. berbasis di Rochester Hills, Michigan, perusahaan memamerkan teknologi IIoT terbaru, termasuk sistem pemantauan dan pengumpulan data FANUC Intelligent Edge Link and Drive (FIELD) dan Zero Down Time on ROBOT-LINKi (ZDT), yang menggunakan analitik prediktif untuk membantu mencegah downtime dari kegagalan tidak terduga.

FANUC juga menampilkan fitur CNC baru, termasuk simulasi pemesinan model 3D resolusi tinggi yang ditingkatkan untuk fungsi pemesinan lima sumbu dan campuran; Series 0i-Model F Plus terbaru, generasi berikutnya dari kontrol Series 0i; dan fitur Quick and Simple Startup of Robotization (QSSR) untuk menghubungkan CNC FANUC dengan robot perusahaan. Selain itu, FANUC telah menambahkan kemampuan visi yang built-in langsung ke CNC.

"Kami melihat banyak dorongan untuk menggunakan sistem visi built-in pada CNC," kata Paul Webster, manajer rekayasa untuk unit CNC FANUC America berbasis di Hoffman Estates, Illinois. "Ini baru saja dirilis; teknologi hardware sama seperti di sisi robot, tetapi diimplementasikan secara berbeda." Sistem, yang menggunakan perangkat lunak yang berbeda dari sistem visi yang digunakan di robot FANUC, "memungkinkan implementasi visi yang fleksibel melalui CNC," kata Webster.

Tren terbaru menghubungkan mesin perkakas CNC bersama-sama dapat menawarkan produktivitas lebih tinggi dan kualitas yang lebih andal bagi produsen, kata Tiansu Jing, manajer produk CNC Sinumerik untuk Unit Bisnis Mesin Perkakas Siemens berbasis di Elk Grove Village, Illinois. "Siemens menawarkan inovasi teknis variabel untuk semua area manufaktur, termasuk yang besar seperti penerbangan dan otomotif," kata dia. "Inovasi ini tidak hanya berfokus pada meningkatkan kecepatan rekayasa pembuat mesin dengan memperkenalkan TIA portal baru yang powerful dan Safety Integrated Plus, tetapi juga 'seni' produk digitalisasi tanggal, yang menawarkan pelanggan akhir cara untuk menghubungkan, memantau, menganalisis, dan mengoptimalkan mesin mereka."

"Smart Manufacturing/Industry 4.0, yang juga disebut 'digitalisasi,' adalah pengubah permainan di manufaktur," lanjut Jing. "Dengan menghubungkan mesin bersama-sama, ada banyak kemungkinan baru yang masuk, serta model bisnis baru. Untuk menawarkan layanan yang lebih baik kepada pelanggan mereka, produsen perlu meningkatkan produktivitas dan kualitas untuk menawarkan produk yang lebih baik dalam waktu tunggu lebih pendek. Secara serupa, untuk memperkuat posisi kompetitif di pasar, perusahaan perlu mempersingkat waktu yang dibutuhkan untuk merancang produk baru."

Prajurit mesin selalu mencari cara membuat operasi pemotongan lebih mudah dan lebih cepat, tambah Jing. "Untuk berbagai jenis mesin, mereka memerlukan fitur berbeda untuk mewujudkan target ini, misalnya 'Top Surface' untuk pemesinan cetakan dan cetakan untuk kualitas permukaan yang lebih baik dalam waktu lebih singkat, dan 'Tool Manager' untuk dengan mudah mengelola semua alat untuk mengurangi downtime mesin karena kerusakan alat, dll.," kata dia.
Elemen perangkat lunak kontrol CNC telah memungkinkan penambahan rutin dan makro khusus yang mudah yang meningkatkan produktivitas baik di produsen besar maupun operasi bengkel pekerjaan yang lebih kecil.

"Produsen selalu mencari produktivitas lebih tinggi dan kualitas yang lebih baik," catat Jing.

"Dibatasi oleh bahan alat dan mekanika mesin, sulit untuk secara dramatis mempersingkat kecepatan pemotongan, jadi potensi baru untuk meningkatkan produktivitas adalah dengan manajemen yang lebih baik dari rantai nilai produksi lengkap, termasuk mendistribusikan tugas ke berbagai mesin, pengaturan alat yang dioptimalkan, simulasi sebelum pemotongan nyata untuk memverifikasi desain, dan analisis online komponen mesin, termasuk alat, dll."

"Siemens menawarkan garis produk lengkap untuk membantu produsen besar dan kecil untuk mengatur twin virtual mereka dan menganalisis produksi mereka untuk mengoptimalkan produksi dari desain produk sampai pengiriman," lanjut Jing. Perangkat lunak Siemens mencakup Manage MyMachine, Analyze MyPerformance, Analyze ToolPath dan Run MyVNCK untuk memverifikasi desain, mengoptimalkan program bagian, mensimulasikan pemotongan, dan menjaga mesin berjalan pada tingkat performa optimal, tambah dia.

Dengan menghubungkan mesin dengan Industry 4.0 dan Smart Manufacturing, industri dapat mengubah permainan dan menembus kesenjangan keterampilan yang ada di manufaktur saat ini, menurut Cope dari Hurco. "Standar baru ini memberikan kemampuan untuk mesin dan kontrol berinteraksi satu sama lain dan memiliki mesin menjadi 'helper' dalam sel manufaktur besar, di mana pekerjaan atau program tertentu dapat dikirim ke mesin perkakas berikutnya yang tersedia dan tidak bergantung pada mesin tertentu yang tersedia. Mereka juga dapat mengirim umpan balik pekerja atau mesin ke penerima email atau teks yang ditentukan."

"Memiliki kekuatan dan keberagaman bekerja dengan otomatisasi akan menjadi semakin berharga bagi bengkel semua ukuran dalam beberapa tahun mendatang," lanjut Cope. "Karena jumlah karyawan yang lebih sedikit, bengkel kecil mungkin dapat mendapat manfaat dari teknologi ini lebih dari bengkel besar karena memungkinkan mereka untuk memanfaatkan lebih banyak jam dalam sehari—bahkan tanpa peralihan kedua dan ketiga yang diperpanjang."

Di booth IMTS, Hurco memamerkan otomatisasi dengan robot kolaborasi, robot serial multi-sumbu, dan sistem palet yang menunjukkan otomatisasi untuk produksi bagian campuran tinggi/volume rendah yang ditemukan di banyak bengkel pekerjaan, kata Cope, mencatat pameran otomatisasi adalah upaya kolaboratif antara Hurco dan Erowa, Universal Robots, FANUC, Online Resources, dan Industrial Controls & Automation.

"Hurco telah mengalokasikan sumber daya rekayasa yang luas untuk menciptakan sistem kontrol gerak berbasis perangkat lunak yang dipatenkan, disebut UltiMotion," kata Cope. "Dengan UltiMotion, jumlah memori yang besar dan NC block look-ahead (semua fitur standar pada kontrol kami), semua industri mendapat manfaat tetapi akan sangat bermanfaat bagi pembuat cetakan dan bengkel penerbangan kami. Kombinasi kecepatan, throughput, dan responsivitas sumbu akan membantu memastikan pelanggan memproduksi bagian terbaik yang mungkin, dengan waktu siklus yang lebih pendek dan finishing permukaan yang luar biasa."

Setup Tunggal, Simulasi Dipuji

Bekerja lebih efisien dengan setup tunggal pada mesin multi-sumbu adalah tren di CNC saat ini, catat Gisbert Ledvon, manajer pengembangan bisnis TNC, Heidenhain Corp., Schaumburg, Illinois. "Orang ingin melakukan lebih banyak pada satu mesin jika bisa, jadi jelas lima sumbu telah berkembang jauh, tidak hanya untuk lima sumbu penuh tetapi lebih dan lebih untuk 3+2 [pemesinan] karena orang perlu tetap kompetitif," kata Ledvon. "Jika mereka terus melakukan apa yang mereka lakukan, mereka tidak akan kompetitif."

Sementara beberapa pekerjaan pemesinan kembali ke AS, pemesinan termudah tidak, tambah dia.

"Hal-hal kompleks yang kembali. Ada tren orang ingin melakukan lebih banyak dalam satu mesin perkakas, jadi itu lima sumbu atau mereka ingin melakukan aplikasi mill/turn pada mesin milling. Mereka ingin mulai masuk ke otomatisasi sedikit lebih, jadi mereka ingin fungsionalitas mudah pada kontrol mereka untuk mengelola mungkin palet changer sederhana, dan menetapkan prioritas dari itu."

Operasi pemesinan untuk skiving dan pemesinan gigi kompleks telah kembali, didukung oleh perangkat lunak yang lebih baru dalam kontrol TNC Heidenhain, tambah dia. Operasi pemesinan kompleks memerlukan pemodelan 3D yang sangat akurat dalam perangkat lunak simulasi seperti yang baru ditambahkan Heidenhain ke toolbox TNC, termasuk Dynamic Collision Monitoring.

"Meskipun Anda mungkin memiliki pemantauan tabrakan di luar, seperti dengan program CAM atau Vericut, misalnya, yang memverifikasi program Anda sehingga Anda tidak memiliki tabrakan, orang juga ingin melakukan itu pada mesin [kontrol], jika bisa," kata Ledvon. "Jika mesin dapat secara visual menunjukkan kepada mereka apakah mereka memiliki masalah tabrakan, mereka ingin melihat model 3D kinematika mesin, dan hanya memeriksa kembali bahwa jika mereka melakukan pemrograman—mereka masih ingin verifikasi itu pada mesin."

Simulasi bagian pada kontrol CNC menjadi lebih umum, dengan simulasi berbasis CNC baru yang diperkenalkan di IMTS oleh FANUC dan lainnya. Simulasi FANUC menawarkan simulasi bagian 3D penuh, catat Webster, menunjukkan badan padat bagian saat sedang melalui operasi pemesinan.

Penggunaan model padat juga tumbuh dalam tawaran pengembang CNC, catat Cope dari Hurco. "Tren yang beberapa kontrol mulai adopsi, dan yang tentu kita akan lihat tumbuh, adalah kemampuan untuk mengimpor model padat langsung ke dalam kontrol—dan untuk membuat program dari mereka. Meskipun kami telah dapat mengimpor file STL untuk digunakan sebagai geometri stok selama beberapa tahun, Hurco memperkenalkan fitur baru, 3D Import dengan 3D DXF yang ditingkatkan di IMTS 2018, yang sangat diterima oleh peserta pameran," tambah Cope. "Karena banyak pengguna menerima file model padat dari pelanggan mereka, itu manfaat signifikan untuk dapat dengan mudah memuat file itu ke dalam kontrol dan membuat program bagian tanpa kebutuhan sistem CAM."

Yang Paling Penting bagi Prajurit Mesin

Kemudahan penggunaan menempati posisi yang sangat tinggi dalam daftar keinginan sebagian besar prajurit mesin, dan pengembang CNC sedang membuat kemajuan stabil di area ini, dengan FANUC merampingkan antarmuka pengguna mereka dalam beberapa tahun terakhir dan banyak pengembang lain termasuk antarmuka layar sentuh yang lebih mudah digunakan.

"Mereka ingin kecepatan, tidak ingin menunggu, dan mereka ingin akurasi," kata Robin Cave, insinyur perangkat lunak untuk Mazak Corp. berbasis di Florence, Kentucky. "Grafis pada mesin Windows kami sangat bagus, dan mereka membantu prajurit mesin memverifikasi kode sebelum pemotongan dimulai dengan simulasi yang cukup bagus yang
menunjukkan semuanya."

Garis CNC Mazatrol Smooth Mazak, yang mencakup SmoothX, SmoothG dan SmoothC, dirampingkan oleh Mazak di Jepang sekitar tiga tahun lalu menggunakan hardware Mitsubishi dan menggabungkan sistem operasi embedded Windows 8. CNC ini menawarkan operasi intuitif untuk pengguna dengan layar sentuh yang memungkinkan penyesuaian proses bagian, catat Cave, dengan menggunakan slider bar dan masukan grafis lainnya.

"Itu kontrol yang sangat cepat," kata Cave tentang CNC Smooth, mencatat Georgia Tech telah menguji kontrol. "Itu memproses lebih cepat dari apa pun yang pernah kami buat sebelumnya, dan solid-state drives sangat membantu dengan kecepatan. Anda tidak selalu butuh banyak kecepatan, tetapi saat Anda menginterpolasi ball nose end mill, Anda perlu memproses banyak kode dengan cepat," kata Cave. "Anda menemui hal-hal seperti itu lebih banyak dalam pekerjaan cetakan dan penerbangan."

"Satu hal yang sangat besar lainnya bagi pelanggan kami adalah SMC kami—Smooth Machine Configuration kami," lanjut Cave. "Apa yang diinginkan pelanggan adalah mesin kami menjadi lebih fleksibel. Kadang mereka perlu sangat akurat, kadang tidak." SMC memungkinkan prajurit mesin untuk dengan mudah menyesuaikan slider untuk membuat mesin lebih atau kurang akurat sesuai kebutuhan kondisi pemesinan, catat dia, membantu untuk memudahkan tugas pemrograman on-machine.

Satu Platform untuk Semua

Keberagaman pemesinan adalah tren kunci bagi pengguna CNC saat ini, catat Todd Drane, manajer pemasaran Fagor Automation-USA, Elk Grove Village, Illinois. "Produsen ingin satu platform CNC yang dapat menangani setiap aplikasi yang mereka miliki di lantai manufaktur," kata Drane, mencatat ini memungkinkan pertukaran personil bengkel yang lebih baik. "Setelah mereka mempelajari satu platform CNC, integrasi ke proses baru untuk individu itu jauh lebih mudah jika platform operasi tetap sama dengan proses baru."

Di antara perkembangan terbaru, platform CNC 8065 Fagor telah dirancang dengan fitur canggih proprietary yang diperlukan untuk pemesinan kecepatan tinggi, sambil mempertahankan finishing permukaan pemesinan terbaik dan akurasi maksimum, kata Drane. Fitur Adaptive Real-Time Feed and Speed (ARFS) Fagor memungkinkan CNC untuk menganalisis kondisi pemesinan seperti beban spindle, daya servo, dan suhu ujung alat, dan menyesuaikan baik laju pengiriman sumbu serta kecepatan spindle untuk produktivitas pemesinan maksimum, tambah Drane. "Hasilnya adalah pengurangan waktu siklus, dikombinasikan dengan finishing bagian yang superior. Umur spindle dan motor servo yang diperpanjang juga tercapai serta pemanfaatan alat yang ditingkatkan."

CNC 8065 Fagor juga dilengkapi dengan fungsionalitas pemesinan High Speed Surface Accuracy (HSSA) spesifik penerbangan yang menawarkan tekanan mekanis yang dikurangi pada mesin, yang meningkatkan umur mesin perkakas. Selain itu, karena getaran mesin yang lebih rendah, mesin mampu bergerak lebih halus dan laju pengiriman yang lebih tinggi, kata Drane. "Selain itu, alat Bode diagram built-in memungkinkan pengukuran respons frekuensi mesin, sehingga memungkinkan kemungkinan untuk sebenarnya menyaring getaran mesin yang dihasilkan oleh berbagai kondisi operasi dan lingkungan."

Fagor juga menampilkan aplikasi Fagor Machining Calculator (FMC), yang tersedia di platform CNC 8060 dan 8065. Fitur ini terdiri dari database bahan untuk diproses dan operasi pemesinan (penggilingan dan penggelindingan) dan antarmuka untuk memilih kondisi pemotongan yang sesuai (laju pengiriman sumbu pemesinan dan kecepatan spindle untuk setiap operasi). Kemajuan lain dalam CNC Fagor adalah desain hardware kompak garis kontrol, kata Drane. "Di manufaktur saat ini, seperti yang dinyatakan oleh pelanggan, ruang adalah uang," catat dia. "Oleh karena itu, Fagor telah menciptakan tidak hanya CNC yang kompak, tetapi juga drive yang kompak dan bahkan motor. Ide adalah untuk memberikan solusi ramping yang sesuai dengan kebutuhan vs. pendekatan satu cetakan."