Революция в производстве: технологии точной обработки повышают производительность цехов

Многошпиндельный токарный станок Index MS32-6 обладает новой платформой инструментальных слайдов с W-профильным интерфейсом и системой быстрой закладки для обеспечения быстрых переустановок.

Моя колонка «Chasing Threads» здесь излагает причины для этой статьи. Кратко: пока физическая Международная выставка технологий производства (IMTS) не проводится в этом месяце, поставщики ПО и оборудования готовились к представлению новых предложений примерно в это время, которые могут помочь цехам как вашему стать более эффективными и результативными операциями.

Именно поэтому я обратился к ряду поставщиков нашей индустрии точной обработки, поддерживающих выставку, чтобы услышать о трендах, которые они заметили, и о том, как их новая технология спроектирована для решения вызовов, которые эти тренды представляют. Два тренда, которые наиболее четко выделились после моих обсуждений с многими из них: автоматизация — это больше, чем робототехника, и оборудование для высокообъемной производственной обработки становится более гибким. В этих направлях ниже приведены фрагменты, представляющие технологии, которые могут позволить цехам преуспевать, настраивая свой бизнес для наилучшего обслуживания потребностей клиентов.

Автоматизация цеха приходит в различных формах

Когда некоторые слышат слово «автоматизация» в контексте её роли в среде машиностроительного цеха, робот сразу приходит на ум. Конечно, роботы для обслуживания станков становятся более распространенными в цехах. И ценность такого автоматизированного производства была особенно очевидна, когда цехи столкнулись с проблемами человеческих ресурсов в результате COVID-19. Неудивительно, что строители станков всё чаще получают запросы об опциях автоматизации, доступных с их оборудованием.

Это включает Marubeni Citizen-Cincom. Её швейцарские станки Citizen могут быть оснащены вакуумным извлечением, проводным извлечением и блоками паллетной загрузки/разгрузки для автоматизированной обработки деталей. Вакуумные системы извлекают детали из контршпинделя в вакуумный экстрактор, которые собираются во внешнем поддоне или карусели. Хорошо подходящие для медицинских применений, системы проводного извлечения спроектированы для извлечения длинных, нежных деталей и включают поддон или стол для сбора деталей. Палеттизирующие системы обеспечивают в процессе сборку и выборку компонентов, в то время как блок шатлового складского поддона может быть доступен в процессе обработки для разгрузки готовых компонентов. Также возможно автоматическое загрузание материала в шпиндель станка.

Компания также теперь предлагает автоматизированную смену инструмента для B-оси для своих швейцарских станков L20XII ATC, которые могут вмещать 13 инструментов. Инструменты монтируются на ганг-плате и могут вмещать 13 передних B-осевых инструментов (12 из которых хранятся в АСИ). Инструменты АСИ могут использоваться в сочетании с существующими токарными инструментами и перекрестными вращающимися инструментами. Их можно предустановить офлайн для быстрых наладок, обеспечивая полную обработку сложной геометрии, как это обычно бывает для медицинских имплантатов.

Магазинные прутковые загрузчики — легко внедряемые инструменты автоматизации. Например, новый Edge Patriot 880 от Edge Technologies (для диаметров 8–80 мм, доступен в 6- и 12-футовых версиях) обладает быстрозаменяемыми направляющими каналами и регулируемым роликовым устойкой опорой. Компания говорит, что он заполняет рыночную потребность в надежном, доступном решении для крупногабаритного пруткового сырья. 6-футовая версия, как говорится, полезна пользователям, желающим больше функциональности, чем у обычного короткого загрузчика, имея возможность подавать 6-футовые прутки с оттягиванием остатков.

ЧПУ-программирование также может быть автоматизировано, и DP Technology совершенствует свой движок искусственного интеллекта (ИИ) для этого. Цель — «построить интеллект» и интегрировать лучшие практики программирования, используя базу данных информации, которую опытные программисты отточили со временем.

Последняя версия ПО Esprit от DP включает такие функции, как Machine Swap, использующая концепцию цифрового двойника, при которой цифровая реплика всей обработки создается в виртуальной среде. Компания говорит, что эта способность хороша для цехов, имеющих много разных типов станков. Например, утверждается, что программа детали, созданная для ВМЦ, может быть создана для запуска работы на ГМЦ, с движком ИИ, автоматически генерирующим новый код, потому что он знает кинематику ГМЦ. Аналогично, с функцией Automatic Link, движок ИИ может создать оптимальное, безопасное связывание режущих операций, корректируя движения по мере удаления материала заготовки и изменения расстояний зазора инструмента для ускорения времени цикла.

Но компания также тесно работает со строителями станков и дилерами, чтобы постпроцессоры могли быть разработаны, не требующие ручного редактирования кода. Она говорит, что это может быть не менее большим экономителем времени для программистов.

Star CNC говорит, что с непрерывной эволюцией беспилотной обработки приходит повышенная потребность в мониторинге процесса и предиктивной аналитике для поддержки слабо или полностью беспилотной работы. Её новый софт SMOOSS-i, как говорится, позволяет удаленный мониторинг через сбор живых данных, а также статус выполнения заказов до минуты. Другие функции ПО могут помочь предвосхитить требуемое внимание оператора на основе ресурса инструмента и состояния, оставшегося доступного сырья и текущего статуса станка. Это помогает лучше определить, когда оператор должен быть у конкретного станка для лучшего управления своим временем и присутствием. Учитывая текущие рекомендации по социальной дистанции из-за COVID-19, это также может минимизировать количество людей, собирающихся в одной зоне.

Аналогично, для установления уверенности в беспилотных процессах обработки, детали должны регулярно измеряться для размерного контроля и инструменты — для обнаружения износа и поломки. SPC Innovations теперь предлагает свою систему в-станочного контроля сломанного инструмента и измерения деталей Detector. Система состоит из универсального промышленного сенсорного экрана, который можно использовать для программирования и мониторинга браздных электронных контактных датчиков с энкодерами, настроенных либо на присутствие инструмента/детали, либо на измерение детали. В-процессное измерение критических атрибутов детали позволяет автоматически изменять коррекции инструмента для компенсации износа. Она также может автоматически отбраковывать детали, признанные бракованными из-за аномалии, такой как ошибка закладки.

Новая система вмещает до 16 датчиков. Собственная материалообработка станка может использоваться для перемещения детали к датчику или может быть создан перекрестный слайд для приведения датчика к детали для измерения её диаметра, длины и многого другого. Модульный дизайн, как говорится, предлагает легкую калибровку и конфигурацию различных датчиков на основе конкретной детали и позволяет устанавливать систему на другие станки. Плюс, такой автоматический в-станочный контроль может убрать значительное количество ручной сортировки и измерения деталей, и физического контакта с деталями.

Производственное оборудование может быть гибким

Перестановочные станки — хорошо известные опции для высокообъемной обработки. Строители, такие как Gnutti, однако также проектируют свои станки с учетом гибкости. Например, его станок Piccola обрабатывает прутковое сырье в диаметрах до 13 мм. Обработка с прутка устраняет необходимость менять размеры пруткового сырья и позволяет цехам реализовать высокое использование материала, так как нет остатка прутка. Но, кроме того, станок Piccola имеет новую систему смены инструментов на множестве станций, вмещающую до шести инструментов. Это предлагает универсальность для запуска разных заказов или резервного инструмента для длительных заказов.

Hwacheon говорит, что видит повышенный интерес к автоматизированным решениям для высоко сложных деталей, таких как те, что производятся на её 5-осевом станке D2-5AX. Этот автоматический сменщик заготовок, который может быть установлен на такой станок, доступен в 8- и 20-станционных моделях и может вмещать детали с максимальным диаметром 300 мм и весом 80 кг.

Со своей ротационно-перестановочной платформой Mikron говорит, что сделала акцент на её конфигурируемости, масштабируемости и гибкости. Эти станки предлагают настоящие токарные возможности и способность иметь до трех инструментов в резании на одной станции (станок может иметь 4–24 станции). Все стандартные обработочные единицы обменяемы и очень точно репозиционируемы. Поэтому станок, настроенный для одной работы, может быть перенастроен для другой работы обменом обработочных единиц. Кроме того, доступны разные державы инструментов и на каждой единице могут быть установлены множественные инструменты.

Концепция PortaCenter от Porta также была разработана для удовлетворения потребностей высокосмешанного производства, так как компания говорит, что общий объем нужных деталей продолжает расти, но размеры партий уменьшаются. Эти стандартные модели станков имеют три 4-осевые станции обработки и одну станцию загрузки/разгрузки и предлагают — в одном блоке — альтернативу множественным обычным 4-осевым горизонтальным центрам обработки (ГМЦ). Считается, что это снижает затраты, связанные с оснасткой, инструментом, трудом, площадью пола, контролем и коммунальными услугами, обеспечивая быстрые переустановки на новые заказы. Фактически, компания говорит, что дополнительные оси A и U PortaCenter позволяют обрабатывать детали в одной установке, которые обычный ГМЦ не может. Стандартная модель PortaCenter ISO40 предлагает рабочую зону 10 дюймов, в то время как компания также предлагает модель ISO50, имеющую рабочую зону 20 дюймов для размещения более крупных деталей.

Цеха, знакомые со швейцарскими станками, также имеют выбор, когда заказы начинают давить или превышать прутковую вместимость этих станков. Doosan говорит, что её новая модель Puma TT-1300SYYB предлагает производительность, точность и гибкость для деталей, которые могут быть произведены из 2-дюймового прутка. Этот станок имеет две револьверные головки каждая с движением по оси Y, которые могут подходить к главному и контршпинделю раздельно или одновременно, последнее для операций типа pinch turning.

Для мелких деталей Index теперь предлагает свой новый многошпиндельный токарный станок MS32-6 (показан в начале этой страницы), который, как говорится, открывает опцию многошпиндельной технологии для более широкого круга цехов. Этот станок включает новую платформу инструментальных слайдов компании, использующую W-профильный интерфейс для обеспечения быстрых переустановок с точной позиционировкой. Кроме того, новая система быстрой закладки, как говорится, делает легко вводить инструменты, настроенные офлайн. Index говорит, что комбинация этих характеристик может сократить время наладки более чем на 90%, позволяя цехам достичь высокой производительности, за которой известны многошпиндельные станки, с универсальностью для запуска малых партий.

Tornos аналогично повысила гибкость своих компактных швейцарских станков SwissNano с более крупной 7-мм версией. Эта модель обладает той же тепловой стабильностью и 6-осевой кинематикой с контршпинделем, смонтированным на трех линейных осях оригинальной 4-мм модели, но также имеет удвоенную мощность шпинделя (2,5 кВт) для обработки более экзотических материалов. Плюс, два, три или четыре инструмента могут быть установлены под контршпиндель, позволяя станку выполнять операции параллельно.

Horn предлагает линейный блок W&F с интегрированной системой управления СОЖ для швейцарских станков. Этот блок имеет специально спроектированную пломбировку, позволяющую пользователю подавать высоконапорное СОЖ к державам инструментов просто путем подключения двух линий к портам блока.

Быстросменная оснастка также доступна для повышения гибкости производственных станков, таких как швейцарские, для более легкого приспособления к малым партиям. Например, Tsugami говорит, что предлагает как приводные, так и статические державы инструментов, которые могут быть предустановлены вне станка и сменены за несколько секунд, исключая вероятность ошибки оператора при наладке инструментов. Это также может сильно снизить потребность во второстепенных операциях, а также поощрять использование резервного инструмента и беспилотную обработку.

Horn сотрудничает с W&F Werkzeugtechnik для предложения линейного блока W&F с интегрированной системой управления СОЖ для швейцарских станков для более быстрых наладок. Horn говорит, что хотя это быстросменное предложение не было первым на рынке, оно решает проблемы стабильности, присущие строгим требованиям швейцарской обработки, а также адресует тесную рабочую зону, которая иначе могла бы привести к дополнительному времени на смену инструментов.

По словам компании, смена инструмента на швейцарском станке часто означает выправку режущего края и пломбировку державы инструмента, если есть внутреннее СОЖ. Выправка может быть затратной по времени, и поскольку она включает позиционирование инструмента против наружного диаметра детали, перетягивание державы также может сколотить край режущего инструмента. Вместо этого система W&F Linear — это прямой болт-он блок, адаптированный для замены инструментального блока конкретного станка пользователя. Блок имеет специально спроектированную пломбировку, позволяющую пользователю подавать высоконапорное СОЖ простым подключением двух линий к портам на блоке. СОЖ подается через блок и через HSK охлаждающие трубки в державы инструментов, которые вставляются в пломбировочные порты внизу каждой инструментальной станции.

Пломбировочные порты также обеспечивают фиксированное расстояние для установки позиции режущего инструмента. Порты служат упорами, так как держава опирается на них даже когда нет внутреннего СОЖ. Поскольку длина державы известна, а упор дает точную позицию, пользователь может установить позицию режущего края без необходимости его выправки. Смена инструментов тогда становится вопросом вытягивания одной державы, замены пластины и вставки обратно.

Смена инструментов для ЧПУ фрезерных станков не так проблематична, как у них есть автоматические сменщики инструментов (АСИ). Но для цехов, желающих использовать высокоскоростные шпиндели для обеспечения оборотов, позволяющих обычному станку выполнять микрработу — рынок, который, как говорит NSK, растет — может потребоваться некоторое вмешательство оператора.

По словам компании, мелкодиаметровые инструменты обычно требуют скоростей шпинделя 15 000 об/мин или выше, скоростей, которые обычные станки часто не могут достичь. Один тип высокоскоростного шпинделя, устанавливаемый в собственный шпиндель станка — электрическая модель. NSK говорит, что электрические шпиндели преимущественны в том, что они просто взаимодействуют с ЧПУ станка и предлагают долгую жизнь, постоянную скорость, высокую точность и хорошую повторяемость. Недостаток традиционных электрических шпинделей в том, что, хотя они могут храниться в кармане АСИ, оператор должен остановить станок, чтобы отключить электрический сигнал и пневматическую линию для охлаждения и продувки перед тем, как шпиндель может быть загружен в АСИ. Последние модели компании полностью сменяемы без необходимости вручную подключать или отключать эти элементы. Это обеспечивает гибкость для станка с низкими оборотами достичь высоких оборотов, нужных для микромеханики, когда нужно. Электрические шпиндели NSK могут достигать 80 000 об/мин.

Еще больше на горизонте (как всегда)

Эта выборка технологий — именно это, выборка. Ни одна статья не может быть настолько всеобъемлющей, чтобы коснуться всего, что ново доступно для индустрии точной обработки. Как всегда, Production Machining продолжит представлять полезное новое оборудование, ПО и концепции по мере их разработки. Мы также с нетерпением ждем продолжения более глубоких погружений в темы, упомянутые в этой статье, а также создания историй, описывающих, как передовые технологии успешно применяются в цехах как ваш. Подпишитесь на печатную копию.

Анатомия восьмишпиндельного

Во время визита в немецкое головное офис Schütte недавно, Production Machining узнала о восьмишпиндельном ACX CNC multi компании, варианте её шестишпиндельного Generation SCX CNC multi. Одной из проблем было предложить интуитивный операторский интерфейс для станка, который мог иметь до 85 осей для управления. Узнайте больше.