Czy Twoja firma jest gotowa na automatyzację obróbki skrawaniem?

Odwiedzając zakłady produkcyjne mam okazję poznawać ludzi z wielu środowisk, branż, pracujących na różnych stanowiskach. Ich potrzeby i opinie na temat robotyzacji oraz wykorzystania cobotów naturalnie różnią się między sobą. Można powiedzieć „co człowiek, to inna historia”, a każdej z nich słucham z ciekawością. Wśród tych firm specjalne miejsce w moim sercu zajmują zakłady obróbki skrawaniem. Przepracowałem wiele godzin programując i obsługując frezarki i tokarki numeryczne. Poprzecinane dłonie i palce, wióry we włosach, zniesmaczony wyraz twarzy żony, gdy wracam do domu cały przesiąknięty zapachem chłodziwa… ehh, bezcenne!

Część osób, które spotykam w zakładach produkcyjnych, podchodzi nieufnie do zrobotyzowania stanowiska obsługi maszyny CNC. Nie potrafią sobie wyobrazić jak głupi robot (tak, roboty są głupie – robią tylko i wyłącznie to, co im każesz) może zastąpić operatora. Oprócz ładowania i wyładowywania części, człowiek przecież mierzy komponenty, koryguje offsety i generalnie bacznie czuwa nad wszystkim, co dzieje się w trakcie obróbki.

Rzecz w tym, że robotyzacja obsługi takiego stanowiska to proces. Taki proces najlepiej wykonuje się stopniowo, a największą rolę w tej transformacji odgrywa nasz bohater – Operator.

Podstawy Udanej Automatyzacji

Przejście od obsługi maszyny CNC przez operatora do obsługi przez cobota najlepiej wykonać w kilku krokach. Udany proces automatyzacji rozpoczyna się od zrozumienia procesu (zrozumienie to słowo klucz) i zmiany w kierunku kontroli (również słowo klucz) procesu obróbki. Można to osiągnąć przez zaplanowanie działań, a nie przez wyłącznie reagowanie na zmiany i odchyłki, które operatorzy zaobserwują.

Automatyzację można wprowadzić, gdy zrozumiemy, jak długo może pracować maszyna przed koniecznością ingerencji człowieka. Następnie wprowadzimy harmonogram, który zapewni wykonanie przez operatora niezbędnych czynności w celu zagwarantowania pomyślnego procesu obróbki.

Na początku wdrażania automatyzacji człowiek jest niezbędny do nadzorowania i korekty całego procesu. Ten czas wykorzystujemy do wychwycenia wszystkich możliwych błędów, które mogą się pojawić, kiedy wreszcie zostawimy robota sam na sam z maszyną.

Gdy proces obróbki zostanie dobrze zrozumiany, ulepszony i kontrolowany, zrobotyzowane stanowisko CNC może działać 24 godziny lub więcej bez konieczności interwencji.

Poniżej znajdziesz 4 kroki, które poprowadzą Cię do udanej automatyzacji CNC.

KROK 1 – Jak wygląda obecnie stanowisko

Zacznij od oceny tego, w jaki sposób obecnie operatorzy dbają o powodzenie procesu produkcji. Jakie czynności i jak często wykonują, aby utrzymać produkowane komponenty w specyfikacji, a maszynę w świetnej kondycji? Najczęściej spotykane czynności to:

  • mierzenie elementów,
  • korygowanie offsetów zużycia narzędzi,
  • usuwanie wiórów z części, mocowań i stołu,
  • uzupełnianie chłodziwa,
  • czyszczenie zbiornika z chłodziwem i filtrów.

KROK 2 – Stworzenie harmonogramu do utrzymania i kontroli procesu

Wraz ze zrozumieniem tego, jakie czynności operatorzy wykonują, aby utrzymać poprawność produkcji, zacznij mierzyć jak często je wykonują. Na tej podstawie przygotuj harmonogram, który zapewni, że te wszystkie czynności są wykonywane regularnie, a nie wyłącznie w oparciu o intuicję lub jako reakcję na awarie.

Zazwyczaj we wstępnym harmonogramie kontroli produkcji znajdują się:

  • kontrola wykonanych komponentów,
  • kontrola zużycia i wymiany narzędzia,
  • usuwanie wiórów,
  • opróżnianie pojemników na wióry,
  • nadzorowanie poziomu i stężenia chłodziwa.

Zdaję sobie sprawę, że w warunkach ciągle zmieniającej się produkcji najtrudniejsze będzie zarządzanie cyklem życia narzędzi. Ciągle zmieniające się zamówienia na komponenty wymagają za każdym razem użycia innych narzędzi … ale czy na pewno? Ludzie bardzo często bagatelizują i nie stosują bardzo prostej zasady skutecznej produkcji – STANDARYZACJI.

Dzięki standaryzacji dostawców narzędzi skrawających oraz ograniczając ich ilość, jesteśmy w stanie w łatwy sposób zmniejszyć nasz “ból głowy” w sferze przewidywania na ile czasu wystarczy konkretne narzędzie. Gdy ilość narzędzi, na których polegamy, jest policzalna, wtedy łatwiej będzie nam przewidywać ich zużycie i konieczność wymiany.

Z pomocą przychodzą również gadżety elektroniczne, takie jak: sondy stykowe do pomiaru narzędzi i wbudowane opcje w sterowniku do zarządzania stanem narzędzi w magazynku obrabiarki.

Osobiście często stosuję obie te metody z powodzeniem. W naszym centrum obróbczym Haas w łatwy sposób można ustawić Max Spindle Load, czyli maksymalne dopuszczalne obciążenie wrzeciona. Najpierw obserwujemy na nowym narzędziu przy jakim obciążeniu dojdzie do jego złamania. Dopuszczalne obciążenie ustalamy na 75-80% tej wartości. W momencie gdy obrabiarka wyczuje, że wartość została przekroczona, wyskakuje alarm i interwencja operatora jest wymagana.

Żeby zapanować nad narzędziami o małej średnicy do cyklu obróbki dodajemy kilka linijek kodu, który przy każdej zmianie narzędzia wykona cykl pomiaru sondą narzędziową i sprawdzi, czy narzędzie jest złamane.

Dzięki takim technikom minimalizujemy drastycznie ryzyko lawinowego uszkodzenia kolejnych narzędzi, produkcji wadliwych komponentów i uszkodzenia maszyny.

KROK 3 – Wprowadzenie automatyzacji procesu

Kluczowe elementy, na które należy zwrócić na tym etapie uwagę:

  • Postępuj zgodnie z wytycznymi producenta lub integratora systemu zrobotyzowanego, dotyczącego mocowania zestawu, komunikacji z maszyną CNC i samego procesu.
  • Postaw na prostotę i niezawodność w automatyzacji procesu zamiast na prędkość.
  • Zacznij od bacznego monitorowania zrobotyzowanej obsługi maszyny. Starannie analizuj wszelkie awarie i staraj się znaleźć ich przyczynę, aby móc wprowadzić wymagane korekty i zmiany.
  • Jeżeli to możliwe, staraj się wykorzystać sondy wrzecionowe i sondy do ustawiania narzędzi. Pamiętaj, że dzięki częstym pomiarom zapewnisz sobie niezawodność obróbki i zminimalizujesz możliwe błędy.

W tym miejscu chciałbym podkreślić znaczenie prostoty i niezawodności zrobotyzowania obsługi maszyn CNC. Wprowadzając takie rozwiązanie u siebie w firmie zacznij od rzeczy prostych. Swoją pierwszą automatyzację zaprogramuj dla detali tylko na jedną operację. Na tej podstawie upewnij się, że detale są za każdym razem ładowane i wyładowywane poprawnie. Pracuj na ograniczonej prędkości i zwracaj uwagę na to, czy proces jest powtarzalny. Szczególną uwagę zwróć na to, gdzie gromadzą się wióry i w jaki sposób wpływają na mocowanie detali.

KROK 4 – Rozszerzenie automatyzacji i poprawa harmonogramu kontroli obsługi CNC

W miarę nabierania doświadczenia i eliminacji wszystkich potencjalnych problemów, spróbuj dołożyć do procesu drugą operację na tym samym detalu. Zastanów się jak, w łatwy i skuteczny sposób, obrócić detal i przełożyć go z jednego imadła do drugiego. Do tego celu może być potrzebny drugi chwytak, który będzie dopasowany do kształtu detalu po pierwszej operacji lub można wykorzystać chwytaki elektryczne. Elektryczne chwytaki adaptacyjne, takie jak: OnRobot, czy Robotiq w łatwy sposób można zaprogramować na dowolną wielkość detalu i dostosować do każdego kształtu.

Wykorzystaj wszystkie dostępne Ci sposoby, aby automatycznie usuwać gromadzące się wióry na stole obrabiarki i imadłach. Przepłukiwanie detali chłodziwem, wykorzystanie dyszy ze sprężonym powietrzem lub uchwytu czyszczącego Lang Clean-Tech to sprawdzone metody.

Zadania i cele, które musisz przed sobą postawić to:

  • Zwiększenie niezawodności procesu i wydłuż w czasie wymagane interwencje operatora.
  • Kontrola wiórów: obserwuj gdzie występują i niweluj ich gromadzenie.
  • Prewencyjne zarządzanie narzędziami: zmierz czas życia narzędzi i wykorzystaj te dane do tego, by w odpowiednim momencie narzędzie skontrolować lub wymienić.
  • Zaplanuj konserwację maszyny CNC, która uwzględnia: utrzymanie poziomu chłodziwa i olejów, wymianę filtrów, dokładne czyszczenie stołu, imadeł, uchwytów, wrzeciona oraz regularnie kontroluj dokładność pracy swojej maszyny.
  • Zmierzaj w kierunku zrozumienia, pomiaru i kontroli całego procesu, aby produkować komponenty w pełni zgodne ze specyfikacją.

Niezawodność procesu to klucz do sukcesu!

Wykorzystaj wszystkie możliwe narzędzia, które masz w swoim arsenale, aby zapewnić bezawaryjną pracę stanowiska zrobotyzowanego. W zamian za to otrzymasz bezobsługową produkcję i często dodatkową nocną zmianę.