ЭДМ делают большой шаг вперед к автоматической эрозии

Автоматизация процессов EDM требует большего, чем хорошее оборудование

По большей части EDM — это процесс без участия или, по крайней мере, с небольшим участием. В отличие от токарных станков с ЧПУ и обрабатывающих центров, где поломанная фреза ночью может превратиться в по-настоящему плохое утро, углубление полости пресс-формы или обрезка штампа не требуют особого ухода — почему бы вам не позволить станку работать на своем рабочем месте? после того, как все ушли домой на целый день? Если провод оборвется, электроэрозионный станок просто проденет новый. Если троде выйдет из строя, система управления сделает все возможное, чтобы восстановиться, или просто отключит все, пока ее хозяин-человек не придет на помощь. Ничего страшного.

Однако для того, чтобы электроэрозионная электроэрозионная обработка была по-настоящему легкой, требуется гораздо больше, чем автоматические заправщики и интеллектуальные схемы. Это означает инвестиции в роботов, которые не только загружают электроды в грузило, но и передают их в ближайший обрабатывающий центр и обратно для обработки. Это означает электроэрозионные станки с автоматическим удалением заготовок и возможностью смены проволоки. Это означает удаленный мониторинг, системы измерения в процессе производства и укладку деталей на поддоны. Прежде всего, это означает отличную организацию и стремление к постоянному совершенствованию. Это большие затраты времени и денег, но для тех, кто хочет заняться этим, нет никаких причин, по которым дорогие активы EDM не могут работать круглосуточно.

Взять себя в руки

Один из самых простых шагов в любом путешествии по автоматизации — поставить робота перед электроэрозионным станком грузила, где он может выполнять задачу, которая на первый взгляд может показаться странной для многих машинистов. «Многие клиенты, имеющие роботов, используют их в качестве гигантских устройств смены инструмента», — сказал Майк Быстрек, национальный менеджер по электроэрозионной обработке проволоки в MC Machinery Systems Inc. (Элк-Гроув-Виллидж, Иллинойс). «Изготовителю пресс-форм может потребоваться несколько десятков электродов для большой полости, а в производственном цехе может быть сотня или более электродов, работающих на нескольких работах, поэтому обычно для этого используется робот, а не карусельное или стоечное устройство смены инструмента».

Робот может обслуживать несколько станков, перенося электроды с электроэрозионной машины на графитовую мельницу или обрабатывающий центр. Он может доставлять электроды на координатно-измерительную машину (КИМ) для квалификации перед наладкой, доставлять готовые заготовки на эту КИМ, ждать, пока они будут измерены, и либо класть их на полку, либо возвращать на грузило для дополнительной обработки. если необходимо. Его также можно использовать для замены форм или вставок, если они соответствуют грузоподъемности робота.

«Последняя часть действительно зависит от размера заготовки», — сказал Пэт Краунхарт, менеджер по продукции MC Machinery National Sinker. «Чем больше заготовка, тем больше и дороже робот, но, как правило, все, что помещается на квадратный поддон 12 дюймов (304,8 мм), вероятно, подходит для автоматизации».

Оба согласились с тем, что использование роботов растет с электроэрозионной обработкой грузил, но Краунхарт назвал несколько причин, по которым это гораздо менее распространено на канатных машинах, и главной из них является управление пробками. «При выполнении традиционных штамповочных и штамповочных работ или деталей аэрокосмической отрасли, когда требуется удалить огромное количество материала, автоматизация обычно невозможна».

Создание лучшего магазина

Каким бы ни был тип или бренд электроэрозионного станка, те, кто автоматизировал свое оборудование, явно получают большую отдачу. Сроки выполнения меньше. Качество деталей улучшается. И несмотря на то, что поначалу может показаться огромным вложением, операционные расходы снижаются, а размер прибыли увеличивается (часто существенно) при правильном внедрении автоматизации.

Но не так быстро. По словам Джона Брэдфорда, специалиста по автоматизации VMC/EDM и менеджера по автоматизации в Makino Inc. (Мейсон, Огайо), владельцы и операторы электроэрозионных станков должны стабилизировать, а затем оптимизировать свои процессы металлообработки, прежде чем приступать к любому проекту автоматизации. Это не только проложит путь к следующему шагу, но и сделает магазин более функциональным.

«К нам часто обращаются клиенты, возбужденные шумихой», — сказал он. «Они хотят знать, как можно использовать автоматизацию, но не понимают, что сначала нужно иметь последовательный и надежный процесс — автоматизация неэффективного процесса не сделает вас более эффективным».

Менеджер линейки продуктов Makino EDM Брайан Пфлюгер сказал, что обеспечение надежных процессов начинается с наличия надежного высококачественного станка. «Без правильной машинной платформы, которая соответствует желаемому качеству детали, попытка работать в условиях отсутствия света не сработает. Масса машины, системы обратной связи по позиционированию, термическая стабильность — все это ключевые компоненты фундамента, необходимого для создания автоматизированной среды».

Грустная правда

Будь то обработка полостей, токарная обработка валов или фрезерование карманов, неудобная правда о нашей отрасли заключается в следующем:коэффициент использования автономных станков обычно не превышает 40%, и электроэрозионная обработка не является исключением. Действительно, магазины с дневным циклом или те, которые производят миллионы одинаковых изделий каждый год, имеют более высокие значения, чем эта, но тенденция к производству все более сложных деталей при меньших объемах производства, не говоря уже о постоянной нехватке квалифицированных рабочих, означает, что магазины должны автоматизировать или умереть.

Но что на самом деле означает автоматизация? Запихать как можно больше деталей на стол и позволить машине работать вхолостую — это одно из определений, хотя такой подход приводит к увеличению незавершенного производства (WIP), не говоря уже о возможности выбрасывать целую лодку деталей.

В идеальном мире правилом является поток единичных изделий. Время установки равно времени, которое требуется для изменения программ, и машине не нужен человек для выполнения этой настройки. Затраты на приспособления намного ниже, чем в только что описанном сценарии с высокой плотностью заготовок, заказчик может получить детали намного быстрее, и если это так, то никогда не бывает больше одной бракованной детали.

Для достижения этой цели необходимы воспроизводимые высокоточные инструменты, а также пакет программного обеспечения, способный управлять процессами обработки. Подумайте о каждой части информации, необходимой для настройки электроэрозионного электроэрозионного станка:расположение деталей, форма и размер каждого электрода, их орбиты, а также требования к размерам и отделке. Аналогичные требования предъявляются к КИМ, общим для любой автоматизированной ячейки, фрезерного станка и даже робота. Всем этим теперь нужно управлять автоматически, и полученный «цифровой пакет» должен сопровождать каждую деталь, когда робот перемещает ее в машину.

«Управление данными — важнейший аспект автоматизации, — сказал Брэдфорд. «Цель здесь должна заключаться в том, чтобы полностью удалить операторов из физической среды и пересадить их в виртуальную среду — сидеть перед экраном компьютера, где они могут планировать и планировать работу, писать программы и вводить свои знания в план процесса. В результате время безотказной работы значительно увеличивается по сравнению со стоянием перед станком и передачей ему этой информации вручную».

Магазины слушают. Из всего электроэрозионного оборудования, которое Макино процитировала за последний год, то, которое включало в себя автоматизацию, имело процент выигрышей почти в три раза больше, чем автономные машины. «Не говоря уже о сложности, с коэффициентами использования не поспоришь», — пояснил Пфлюгер. «Там, где автономная машина может достигать 35 % времени безотказной работы, базовая автоматизация даст вам около 60 %, а если вы добавите контроллер ячейки, вы получите 80 % или больше».

Люди

Все эти разговоры об автоматизации могут заставить операторов EDM нервничать по поводу своей работы, но Боб Янителли, президент и главный операционный директор Belmont Equipment and Technologies Co. (Мэдисон-Хайтс, Мичиган), сказал, что беспокоиться не о чем. «Роботы не могут делать все, и во многих случаях более выгодно использовать человека-оператора», — сказал он. «Например, мы работаем с аэрокосмическими компаниями в две-три смены. У них достаточно квалифицированных специалистов, поэтому срочной необходимости в автоматизации может и не быть. Тем не менее, автоматизацию следует рассматривать всякий раз, когда магазину требуется дополнительная производительность, но он не может найти квалифицированную рабочую силу, необходимую для обслуживания оборудования сверх обычного рабочего времени».

Как и в случае с другими источниками в этой статье, Янителли отметил, что 2018 год был знаменательным для автоматизации, «больше, чем любой другой», сказал он. Во многом это связано с нехваткой людей, а также с резким ростом спроса, который в настоящее время испытывают многие представители отрасли. Короче говоря, потребность в автоматизации не исчезнет в ближайшее время.

Янителли согласился с предложенными до сих пор рекомендациями по высокоточным инструментам, высококачественным расходным материалам и надежному оборудованию, но указал на одно соображение, которое можно упустить из виду:пожаротушение. «С машинами, в которых используется масляный диэлектрик, существует опасность возгорания», — сказал он. «Это может быть не такой большой проблемой, когда оператор присутствует и имеет доступ к огнетушителю, но любая операция по отключению света, работающая под водой, должна инвестировать в высококачественную систему пожаротушения. Клиенты должны уточнить коды и ограничения в местном муниципалитете, поскольку они могут различаться».

В зависимости от сложности стоимость этих систем может быть существенной, но, как и в случае с остальными инвестициями в автоматизацию, их легко оправдать. «Каждый цех уникален, и, очевидно, необходимо учитывать множество переменных, прежде чем делать большие траты на инструменты, роботов, программные системы и все остальное», — пояснил Янителли. «Тем не менее, многие из наших клиентов окупают свои инвестиции в течение двух лет, другие всего за шесть месяцев. Все зависит от приложения и того, чего вы пытаетесь достичь».

Бросить бак

Эван Сайверсон, менеджер по маркетингу в Sodick Inc. (Шаумбург, Иллинойс), призывает магазины тщательно изучить себя, прежде чем делать какие-либо инвестиции в автоматизацию. «EDM уже довольно беспилотный процесс; автоматизация только выводит его на новый уровень», — сказал он. «Главное — оценить свои требования и убедиться, что у вас есть подходящее оборудование для работы. Недавно я посетил магазин, который был убежден, что им нужна полная линейная производственная ячейка. На самом деле все, что им было нужно, — это относительно простой робот, который снабжал бы их грузило электродами. Они могли потратить гораздо больше, чем было необходимо».

Это также не обязательное условие, чтобы магазины инвестировали в новую машину — при условии, что старый электроэрозионный станок все еще механически исправен, имеет такие функции, как откидной бак для легкого доступа робота и некоторые средства удаленного мониторинга. Затем во что бы то ни стало доведите его до уровня автоматизации.

«Вы можете автоматизировать все, что хотите, но если никто не скажет вам, что что-то пошло не так или каков статус, вы потеряете драгоценное машинное время», — сказал Сайверсон. «Это одна из областей, в которой промышленный Интернет вещей (IIoT) оказывает большое влияние. Теперь гораздо проще удаленно управлять оборудованием, планировать задания и лучше отслеживать все; магазины становятся гораздо более гибкими, более эффективными, и это открывает перед людьми множество дверей».

Прямой и узкий

Сайверсон понял, что его клиенту не нужна линейная производственная ячейка, но это не относится ко всем цехам электроэрозионной обработки. Фред Хольцмахер, региональный менеджер Erowa Technology Inc. (Арлингтон-Хайтс, Иллинойс), сказал, что есть несколько веских причин для инвестиций в такую ​​систему.

«Большие цеха пресс-форм и те, кто хочет автоматизировать несколько единиц оборудования, считают, что линейные ячейки более рентабельны», — сказал он. «Предполагая, что у вас есть работа, чтобы держать робота занятым, а время цикла достаточно велико для обслуживания каждой машины, общие инвестиции сокращаются. Вы можете начать с малого и добавлять к нему по мере роста ваших потребностей, добавляя несколько футов пути к одному концу. Одного и того же робота легко использовать на грузиле, проволоке, электродном станке — на любом станке, использующем одну и ту же инструментальную платформу. А линейные ячейки обычно поставляются с контроллером ячеек, что значительно повышает гибкость планирования и простоту использования».

Этот последний пункт особенно важен для магазинов, пытающихся найти квалифицированных операторов, а в наши дни это практически все; поскольку контроллеры ячеек оснащены сложным программным обеспечением, становится проще приспосабливаться к изменяющимся рабочим нагрузкам. «Скажем, ваш клиент только что позвонил и сказал, что его линия не работает, и хочет знать, как скоро он сможет получить запасную часть», — пояснил он. «С сотовым контроллером вы просто берете следующее задание на экране и бросаете его туда, куда хотите. Программное обеспечение позаботится обо всем остальном».

Без контроллера ячейки этой повседневной деятельностью должен управлять человек — кто-то, кто понимает, какие задачи могут выполняться и где, и выходит в производственный цех и перепрограммирует робота. С помощью контроллера ячеек можно легко управлять производственными очередями с десятками или даже сотнями различных заданий и избегать дорогостоящих ошибок.

«Вы действительно получаете больше за деньги с линейной системой», — сказал Хольцмахер. «Благодаря контроллеру вы получаете более высокий уровень интеллекта, чем стандартный робот. Вы можете планировать задания на более длительный срок, и вам будет проще решать, на каких машинах какие задания выполнять и когда. Это не значит, что автономным роботам не место — мы по-прежнему продаем их много, — но линейные системы выводят вас на новый уровень».

Пить прохладительные напитки

Марк Чиккетти был там и сделал это. Прежде чем занять должность технического директора отдела электроэрозионной обработки в компании Absolute Machine Tools Inc. (Лорейн, Огайо), Чиккетти имел собственную мастерскую, где он сталкивался со многими из тех же трудностей, что и его нынешние клиенты. Его совет? Прежде чем гнаться за автоматизацией, максимально усовершенствуйте свои процессы.

«Мы начали с того, что установили одну и ту же систему крепления на каждую машину в цеху, — сказал он. «Вы можете перенести деталь или электрод с проволоки на грузило, с фрезерного станка на шлифовальный станок, с токарного станка на КИМ, и сделать это, не перемещая его».

Стандартизированная заготовка позволила Чиккетти и его команде предварительно настроить все примерно 600 заданий в месяц в автономном режиме на КИМ — больше не нужно прикасаться к станку. Это позволило им легко проверить соответствие характеристик детали данным САПР на любом этапе производственного процесса — больше не нужно использовать контрольные приспособления, больше не нужно тратить время на определение опорных точек. А поскольку теперь они всегда знали, где что находится, процессы можно было моделировать в автономном режиме, получая полученные программы и смещения, объединенные в аккуратный пакет, готовый для загрузки в станок.

Суть в следующем:стандартизированное рабочее место позволило Cicchetti увеличить использование EDM с 3500 часов в год до более чем 5000 часов без автоматизации.

«Вместо трех парней, настраивающих по две машины каждый, теперь у меня был один парень, который настраивал шесть машин и делал это примерно в пять раз быстрее», — сказал он. «Мы сделали все это без робота — если бы он у нас был, результаты были бы еще лучше».

Главное

Ирония всего этого в том, что теперь, когда Чиккетти находится по другую сторону забора, он бросает вызов владельцам магазинов и менеджерам переосмыслить свои процессы, чтобы улучшить использование оборудования и работать над автоматизацией. «Мы нередко продаем машину, а клиент возвращается за второй в следующем году», — сказал он. «Когда они говорят мне, что наработали всего 3500 часов, я предлагаю внимательно изучить их производственные процессы».

Как правило, средняя загрузка падает на второй машине и еще больше падает на третьей, пояснил Чиккетти. Но если заранее выбрать правильный инструмент, все становится упорядоченным. Это налагает дисциплину в цехе, прокладывая путь к максимальному использованию оборудования. Повторяемость гарантирована. И если автоматизация имеет смысл, магазин и его сотрудники готовы к этому.

«Вы можете добавить оборудование, вы можете добавить инструменты, но если вы не оптимизируете процессы и обязанности всех участников, вы никогда не добьетесь успеха», — сказал он. «Вся культура должна измениться. Без видения, смены парадигмы переход к автоматизированному производству будет намного сложнее. Но для тех, кто сможет этого добиться, автоматизация станет настоящим испытанием».