Artykuł

Automatyzacja stanowiska obróbkowego – System 3R

Automatyzacja stanowiska obróbkowego – System 3R

Automatyzacja stanowisk obróbkowych, niezależnie od rodzaju produkcji: jednostkowej czy seryjnej, jest faktem. Automatyzacja, w tym robotyzacjastanowiska obróbkowego ma na celu:

• zmniejszenie kosztów wytwarzania, podniesienie zyskowności;

• zapewnienie stałego cyklu ustalenia przedmiotu obrabianego i jego odbioru w ramach danego procesu technologicznego;

• skrócenie czasu obsługi przedmiotu obrabianego;

• podwyższenie jakości warunków BHP;

• podwyższenie jakości procesu obróbkowego – lepsza niezawodność i powtarzalność;

• podwyższenie wydajności – możliwość pracy 24/7 – przeważnie 20 h przez 7 dni w tygodniu;

• minimalizowanie czynności ze strony operatora, szczególnie przy uciążliwych warunkach pracy – skrócenie czasu uruchomienia obróbki;

• integracja w ramach zautomatyzowanych linii produkcyjnych;

• monitorowanie procesów produkcyjnych;

• zwiększenie elastyczności i zdolności technologicznych;

• integrację różnego rodzaju maszyn technologicznych i stanowisk obróbkowych;

• obsługę produkcji zarówno jednostkowej jak i seryjnej.

Automatyzacja stanowisk obróbkowych obejmuje systemy automatyzacji oraz oprogramowanie umożliwiające obsługę procesów załadowczych i rozładowczych przedmiotów obrabianych, palet oraz narzędzi.

System 3R oferowany przez GF Machining Solutions zapewnia oprzyrządowanie do ustalania i mocowania przedmiotów obrabianych (systemy paletyzacji) w ramach wszystkich technik wytwarzania: frezowania, toczenia, wgłębnej i drutowej obróbki elektroerozyjnej (EDM), szlifowania, teksturowania laserowego, , a także podczas kontroli wymiarowej na maszynach CMM (ilustracja 1). Ponadto, dostępne są systemy automatyzacji, pozwalające na transfer przedmiotów obrabianych oraz narzędzi pomiędzy poszczególnymi urządzeniami (obrabiarki, CMM, stacje myjące i suszące).

System paletowy został zaprojektowany do elastycznego stosowania w ramach produkcji jednostkowej i małoseryjnej przedmiotów o różnych kształtach (dla zabiegów frezowania oraz toczenia) w przemyśle narzędziowym, przy obróbce form i matryc oraz przy obróbce precyzyjnej. Aluminiowa paleta GPS 240 ma masę 4 kg i współpracuje z czterema króćcami zaciskowymi zapewniającymi siłę mocowania od 30 do 80 kN. Masa przedmiotu obrabianego może wynosić do 100 kg. Dostępne są też inne systemy paletowe jak Macro, Macro Nano, Macro Magnum, Matrix, Dynafix czy Delphin. Powtarzalność ustalenia w systemie paletowym Systemu 3R wynosi 2 μm (0.5 μm w wersji Macro Nano i Matrix). Ustalanie i mocowanie przedmiotów obrabianych z wykorzystaniem systemu paletowego istotnie usprawnia przepływ między stanowiskami obróbkowymi, niezależnie od rodzaju maszyn technologicznych (np. obrabiarki CNC, wiertarki konwencjonalne, stanowiska obróbki ręcznej). Stosowanie palet przyczynia się do redukcji czasu pomocniczego w ramach normy czasów technologicznych (m.in. ustalenie i zamocowanie przedmiotu) od 0,5 h do 0,75 h na przedmiot.

Uchwyty mocujące elektrody oraz oprzyrządowanie do ustalenia i zamocowania przedmiotów obrabianych umożliwiają zmniejszenie błędów obróbkowych poprzez wykorzystywanie referencyjnych systemów mocowania (pozycjonowania). W przypadku wgłębnej obróbki elektroerozyjnej EDM System 3R obsługuje zarówno zmianę elektrod jak i przedmiotów obrabianych. Sztandarowym rozwiązaniem w tym zakresie jest automatyczny zmieniacz elektrod i przedmiotów o nazwie WorkPartner 1+. (ilustracja 2). Przykładem może być forma dla tworzyw sztucznych, która przechodzi pełny proces technologicznych będąc ustalona i zamocowana na jednej palecie (frezowanie zgrubne, kształtujące, wykańczające, wgłębna obróbka elektroerozyjna EDM).

Przy drutowej obróbce EDM stosowane uchwyty, listwy i imadła umożliwiają swobodny dostęp dysz roboczych do przedmiotu, co podnosi wydajność cięcia. Sam przedmiot obrabiany może być ustalony i zamocowany na oprzyrządowaniu poza drutową wycinarką EDM (np. na stacji do tzw. presettingu). Jako inne rozwiązania, mogą być stosowane wymienne ramy, stanowiące zaawansowany system paletowy do jednoczesnego załadunku dużej liczby przedmiotów.

Ważną rolę w ramach rozwiązań Systemu 3R odgrywają systemy referencyjne pozwalające na dokładne i powtarzalne przenoszenie przedmiotów oraz narzędzi (np. elektrod) na paletach pomiędzy poszczególnymi obrabiarkami. Dzięki zastosowaniu powtarzalnych systemów mocujących nie są konieczne każdorazowe pomiary bazujące. Uzyskuje się skrócenie czasów przygotowawczo-zakończeniowych i tym samym podwyższenie wydajności.

Uchwyty obróbkowe odgrywają bardzo ważną rolę w UOPN (Układ Obrabiarka Przedmiot Narzędzie), gdyż zapewniają ustalenie i zamocowanie przedmiotu. Ustalenie przedmiotu to bazowanie stykowe nadające określone położenie przedmiotu obrabianego na kierunkach znaczących w procesie obróbki. Zamocowanie polega na przyłożeniu siły mocującej. System 3R zapewnia stosowalność systemu referencyjnego dla różnych rodzajów obróbek, od mikrokroobróbki po przedmioty wielkogabarytowe.

Właściwie dobrane uchwyty obróbkowe dla danej techniki wytwarzania, czego przykładem jest oprzyrządowanie technologiczne System 3R, powinny zapewniać optymalny dostęp narzędzi do przedmiotu. Kryterium stanowi zapewnienie zdolności obróbki (frezowanie, drążenie wgłębne EDM) oraz minimalizowanie błędów obróbkowych. Oprzyrządowanie projektowane jest tak, by móc obsługiwać przedmioty o różnych gabarytach, od bardzo małych, za pomocą uchwytów Macro Nano, po wielkogabarytowe (do 10 t), za pomocą uchwytów w systemie Delphin Big.

5-osiowe frezarskie centra obróbkowe CNC produkowane przez GF Machining Solutions są z reguły dostępne do wyboru w konfiguracji ze zintegrowanym uchwytem mocującym palety (ilustracja 3) lub z klasycznym stołem teowym. Rozwiązanie ze zintegrowanym stołem paletowym zapewnia wymaganą sztywność i dokładność UOPN oraz zajmuje mniej miejsca niż nakładany uchwyt palet.

Wszelkie konstrukcje oprzyrządowania (m.in.: imadła, płyty magnetyczne, uchwyty centrujące; dedykowane do obróbki z najwyższą precyzją, a także tłumiące drgania uchwyty VDP) są opracowane z uwzględnieniem automatyzacji stanowiska obróbkowego.

Monitorowanie procesów produkcyjnych polega nie tylko na monitorowaniu procesów obróbkowych, co stanowi odrębne zagadnienie technologiczne, lecz także na dokładnej kontroli położenia danego przedmiotu obrabianego.

Istotną zaletą przy wdrażaniu automatyzacji stanowiska obróbkowego jest zdolność układu sterowania obrabiarki CNC do obsługi pods ystemów instalowanych w ramach automatyzacji.

Paletyzacja (ilustracja 1), uchwyty obróbkowe, systemy referencyjne projektowane są z założenia pod automatyzację stanowiska obróbkowego, w tym s tosowanie robotów przemysłowych.

GF Machining Solutions oferuje usługi automatyzacji z wykorzystaniem urządzeń transferowych i oprogramowania System 3R, zapewniając wysoki poziom integracji i elas tyczności wobec wymagań użytkownika (ilustracja 5).

Wdrożenie zrobotyzowanego stanowiska obróbkowego wiąże się z wdrożeniem zarządzania programami NC, obsługą zleceń, obsługą gniazda obróbkowego oraz monitorowaniem przebiegu procesu produkcyjnego. Dostarczany jest komplementarny zestaw oprogramowania: WorkShopManager.

5-osiowe frezarskie centrum obróbkowe CNC Mikron MILL S 600U wyposażone w system paletowy, robota przemysłowego realizującego zadania załadowczo-rozładowcze oraz wieżę narzędziową, stanowi samodzielne gniazdo obróbkowe. Zastosowano indeksowany stół obrotowy, magazyn z 10 pozycjami dla palet GPS 240, magazyn narzędziowy ze 170 gniazdami. Modułowość poszczególnych podsystemów zapewnia wysoką elastyczność i możliwość rozbudowy.

Uwzględnienie odpowiedniej strategii uzbrojenia obrabiarek w ramach gniazda oraz właściwości zastosowanych podsystemów umożliwia niemal nieprzerwaną pracę takiego gniazda obróbkowego.

Komplementarne podejście GF Machining Solutions w obszarze automatyzacji, wykorzystujące System 3R, oprzyrządowanie opracowane z myślą o automatyzacji w zestawieniu z jednoczesnym projektowaniem obrabiarek stanowi unikalne podejście do zapewniania coraz większych wymagań jakościowych. Integracja procesów konstrukcyjnych, zdolność wymiany informacji w ramach jednej struktury organizacyjnej wydatnie podnosi skuteczność i efektywność konstrukcji w zakresie szeroko rozumianej automatyzacji stanowisk obróbkowych. Podstawą efektywności Systemu 3R jest właśnie komplementarne uwzględnienie trzech wzajemnie zależnych obszarów technologicznych z optymalizacją procesu obróbkowego (ustalenie i zamocowanie przedmiotu; system referencyjny; automatyzacja).