Будущее автоматизированной обработки:повышение точности и эффективности

ОБЗОР ОБРАБОТКИ И ОБСЛУЖИВАНИЯ МАШИН

Механическая обработка — это процесс удаления материала с металлической «заготовки» с целью придания ей желаемой сложной формы.

Обслуживание машин относится к автоматизированной работе промышленных станков на производственном предприятии, в основном с использованием систем автоматизации роботов. Хотя погрузка и разгрузка являются основной функцией систем обслуживания машин.

Часто робот выполняет другие ценные функции в системе автоматизации, например, автономную доставку деталей транспортного средства и удаление из ячейки.  Другие задачи могут быть автоматизированы и интегрированы в целостный процесс производства, включая проверку КИМ/деталей, калибровку, продувку, промывку, удаление заусенцев и финишную обработку, сортировку, лазерную маркировку, упаковку и отправку.

Преимущества систем обслуживания машин включают в себя:

1. повышение производительности
2. снижение прямых затрат труда.
3. длительная работа машины – круглосуточно и без выходных.
4. улучшение использования оборудования
5. снижение общих производственных затрат.
6. улучшение качества продукции
7. повышенная безопасность машины.
8. оперативная гибкость
9. оптимизация инвентаря

Из-за сложности, функциональности и затрат, связанных с системами обслуживания машин, большинству производителей требуется процесс утверждения капитала, прежде чем инвестировать в эти системы, где исполнительное руководство должно одобрить покупку. Обычно рентабельность инвестиций (рентабельность инвестиций) рассчитывается для оправдания покупки.  Futura Automation оснащена оборудованием, позволяющим отслеживать текущие затраты и рассчитывать рентабельность инвестиций.

https://www.youtube.com/watch?v=po7wByneVeY

ВЕРТИКАЛЬНОЕ ФРЕЗЕРОВАНИЕ – 4 или 5 ОСЕЙ?

В вертикально-фрезерном станке ось шпинделя ориентирована вертикально. Фрезы удерживаются в шпинделе и вращаются вокруг своей оси, обеспечивая размер «А».  Таблица подачи обеспечивает размеры X, Y для 3-осевого фрезерного станка и размер Z для 4-осевого фрезерного станка. Шпиндель представляет собой поворотную ось и, как правило, может быть опущен (или стол можно поднять, что дает тот же относительный эффект приближения или углубления фрезы в работу), что позволяет выполнять погружные резы и сверлить. Существует две подкатегории вертикальных мельниц:становая мельница и мельница с револьверной головкой.

Когда ось «B» также вращается, имеется 5 осей движения.  5-осевой станок предоставляет безграничные возможности в отношении размеров и форм деталей, которые можно эффективно обрабатывать. Термин «5-ось» относится к числу направлений, в которых может двигаться режущий инструмент. В 5-осном обрабатывающем центре режущий инструмент перемещается по линейным осям X, Y и Z, а также вращается по осям A и B, приближаясь к заготовке в любом направлении. Другими словами, вы можете обработать пять сторон детали за один установ.

ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ ФРЕЗЕРОВАНИЕ –

Горизонтальная фреза имеет тот же тип, но фрезы установлены на горизонтальном шпинделе (см. Фрезерование на оправке) поперек стола. Многие горизонтальные фрезы также оснащены встроенным поворотным столом, который позволяет фрезеровать под разными углами; эта функция называется универсальной таблицей. Хотя концевые фрезы и другие типы инструментов, доступные для вертикальной фрезы, могут использоваться в горизонтальной фрезе, их настоящее преимущество заключается в фрезах, установленных на оправке, называемых боковыми и торцевыми фрезами, которые имеют поперечное сечение, напоминающее циркулярную пилу, но обычно шире и меньше в диаметре.

Ключевые производители машин:

• Мазак:  ХК, МЕГА, ООН.
• Toyoda:поддоны 400, 500, 630, 850, 1000, 1250, 1600 мм.
• Hurco:HM1700i
• Haas:  Конус 40, Конус 50
• DMG Mori:NH, NHX, DMC, DMU
• Окума:  LB, LT, MULTUS.
• Мацуура:  H-Plus

ЦЕНТР ПОВОРОТА –

Токарная обработка — это процесс обработки, используемый для изготовления цилиндрических деталей, при котором режущий инструмент движется линейно, а заготовка вращается. Токарная обработка, обычно выполняемая на токарном станке, уменьшает диаметр заготовки до заданного размера и обеспечивает гладкую поверхность детали.  Токарный центр представляет собой токарный станок с числовым программным управлением (ЧПУ). Сложные токарные центры также могут выполнять различные операции фрезерования и сверления.  5-осевые фрезерные станки могут быть сконфигурированы как токарные центры, поэтому большинство производителей 5-осевых станков предлагают версию токарного центра.

Ключевые производители:

• Мазак:HQ, INTEGREX, MULTITEX, ORBITEC, QT
• Окума:РОД, MULTUS, LB, LT, LU, V40R
• Хурко:ТМ, ТМХ, ТММ
• Мацуура:  КУБЛЕКС
• DMG Mori:  NT, NTX, NZX, CTX, WASINO

МАРШРУТИЗАЦИЯ –

Фрезерный станок с числовым программным управлением (ЧПУ) — это режущий станок с компьютерным управлением, на котором обычно установлен фрезерный инструмент в качестве шпинделя, который используется для резки различных материалов, таких как древесина, композиты, алюминий, сталь, пластик, стекло и пенопласт.  Фрезерные станки с ЧПУ могут выполнять задачи многих столярных станков, таких как панельная пила, фрезерный станок и расточный станок. Им также можно резать столярные изделия, например пазы и шипы.

ЛИВЬЕВЫЕ И ЛИТЬЕВЫЕ МАШИНЫ

Литье под давлением — это процесс введения пластика (или металла в аналогичный процесс «литья под давлением») в форму.  Две половины формы зажимаются с достаточной силой, чтобы выдержать процесс литья.  После завершения литья формы разделяются и детали удаляются.  «Литник», «Ворота» и «Флэш» также потребуют удаления.  Формы для литьевых машин можно крепить как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. Большинство машин ориентированы горизонтально, но вертикальные машины используются в некоторых нишевых приложениях, таких как формование вставок, что позволяет машине использовать силу тяжести. Некоторые вертикальные машины также не требуют крепления формы. Существует множество способов крепления инструментов к плитам, наиболее распространенными являются ручные зажимы (обе половины прикручиваются к плитам болтами); однако также используются гидравлические зажимы (для удержания инструмента на месте) и магнитные зажимы. Магнитные и гидравлические зажимы используются там, где требуется быстрая смена инструмента.

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ХРАНЕНИЕ И ТРАНСПОРТИРОВКА ПОДДОНОВ

Системы управления паллетами — это средства хранения деталей в процессе обработки и автоматической подачи этих деталей на станок с помощью конвейера и, в конечном итоге, с помощью роботизированной руки (так называемой «обслуживающей») с соответствующими инструментами, которые подают деталь в станок с помощью инструментов для удержания заготовки, таких как OMIL.

Компания Trinity Automation разработала три различных уровня управления паллетами для различных вариантов использования и объемов обработки.

Trinity Automation:  AX1, AX2, AX5

AX1 — это компактная высокоскоростная система управления паллетами, предназначенная для превращения небольших обрабатывающих центров с ЧПУ в полностью автоматизированные производственные системы, идеально подходящая для серий Haas DT и DM, Fanuc Robodrill и аналогичных систем.

AX2 — это система управления поддонами среднего размера с диапазоном размеров до 16 дюймов в диаметре и 9 дюймов в высоту. Хорошо подходит для боковой загрузки Haas UMC-500 или вертикальных обрабатывающих центров, таких как Haas VF2 или YCM NXV1020A

AX5 — это более крупная система управления паллетами, хорошо подходящая для боковой загрузки Haas UMC-750 или вертикальных обрабатывающих центров, таких как Haas VF4. AX5 — это идеальное решение, которое выведет ваш обрабатывающий бизнес на новый уровень.

ОТДЕЛОЧНАЯ ОТДЕЛКА:  СНЯТИЕ ЗАФОР И ПОЛИРОВКА

Обработанные детали чаще всего требуют некоторой степени отделки перед применением или продажей.  Удаление заусенцев можно рассматривать как грубую чистовую обработку и может включать в себя шлифование или галтовку в среде.  Полировка – еще один способ отделки детали, особенно в косметических целях.  Для деталей, отлитых под давлением/литьем под давлением, также существует процесс удаления литников, заусенцев или литников.  Поддоны, используемые для транспортировки деталей в процесс обработки, также могут использоваться для транспортировки тех же обработанных деталей на станцию удаления заусенцев или полировки.

ПРОВЕРКА КАЧЕСТВА и ШМ

Многие производители также будут обязаны на 100% проверять изготовленные компоненты на предмет качества или соответствия жестким производственным спецификациям.  Для выполнения автоматизированного контроля используется ряд инструментов, в том числе машинное зрение и координатно-измерительные машины (КИМ).  Во всех случаях подача деталей в инструменты контроля и из них может выполняться автоматически с помощью манипулятора-робота.  Детали можно транспортировать на станцию контроля на тех же поддонах, которые используются для механической обработки.

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ИДЕНТИФИКАЦИОННАЯ МАРКИРОВКА

Существует несколько способов маркировки готовых деталей номерами моделей и серийными номерами.  Среди них лазерная печать, точечная обработка, RFID-метки и струйная печать (в обратном порядке популярности).

АВТОНОМНЫЕ МОБИЛЬНЫЕ РОБОТЫ (AMR)

Еще одним инструментом оптимизации производства и снижения затрат на рабочую силу является автономный мобильный робот (AMR).  Это все еще развивающаяся технология транспортировки продукции по заводским цехам без необходимости использования конвейеров или ручных вилочных погрузчиков.  AMR может переместить продукт на сторону машины из другого процесса или со стороны машины на хранение, упаковку или отправку.

КАК ВЫБРАТЬ СИСТЕМУ?*

Успех в производстве всегда будет зависеть от прибыли, иначе известной как возврат инвестиций (ROI).  Есть два элемента рентабельности или прибыли:доходы за вычетом расходов.  Расходы также можно разделить на две части:прямые и обременительные (накладные).  Прямые затраты возникают на заводе и представляют собой фактическую стоимость производства компонента.  Прямые расходы также можно разделить на две части:трудовые и капитализационные (амортизационные).  Труд включает в себя не только почасовую оплату, но и льготы, налоги на занятость и дополнительные вспомогательные расходы, включая риски для безопасности.  Для обеспечения глобальной конкурентоспособности необходимо заменить повторяющийся и простой труд, который можно заменить машиной.

Некоторые магазины по-прежнему придерживаются своих традиционных взглядов, полагая, что знакомые технологии помогут им преодолеть новые трудности. Этого не произойдет — по крайней мере, на сегодняшнем глобальном рынке. Признание новых технологий, таких как достижения в области ЧПУ, — это стратегическое решение, обеспечивающее будущую конкурентоспособность компании.

Обоснование новой технологии — это многоэтапный процесс:

Шаг 1:  Понимайте свои расходы
Используйте прозрачную систему расчета себестоимости, оцените все факторы затрат, включая прямую «все включено» или полную нагрузку на рабочую силу, оцените, как новые технологии могут улучшить денежный поток, а также рассчитайте сдельную себестоимость и влияние инвестиций в новые технологии на себестоимость продукции и рентабельность инвестиций.

Шаг 2.  Понимание потенциальных преимуществ технологии ЧПУ
Некоторые из измеримых преимуществ включают повышение производительности, сокращение времени наладки и смены инструмента, улучшение времени безотказной работы, пропускной способности, количества брака и затрат на инструменты, а также снижение затрат на техническое обслуживание и затрат на подготовку работ.

Не менее важно и то, что некоторые из нематериальных преимуществ ЧПУ включают качество, точность и улучшенное качество поверхности, независимо от навыков оператора. Это также может повысить гибкость процесса благодаря предустановленным быстросменным инструментам со стандартными пластинами и одноточечной токарной обработке вместо дорогостоящих формовочных инструментов.

Шаг 3:  Понять стоимость старого оборудования
Устаревшее оборудование означает более скромную эффективность, более длительное, чем планировалось, время установки, требующее исчезающих навыков для настройки и эксплуатации. Не менее важно и то, что старое оборудование не может статистически выдерживать допуски и производит слишком много бракованных деталей, что снижает эффективность и увеличивает стоимость материалов.

Расчет окупаемости
Существует несколько способов оценить окупаемость новых технологий. Анализ рентабельности инвестиций (ROI) может помочь вам принять правильное решение о покупке дорогой или менее дорогой машины.

Анализ рентабельности инвестиций показывает, как инвестиции повлияют на денежный поток компании, исходя из доходов и расходов, связанных с проектом. Рентабельность инвестиций указывается в процентах.

Компания, выполняющая анализ рентабельности инвестиций, должна определить норму прибыли от инвестиций на основе стоимости проекта и влияния, которое инвестиции окажут на ее денежный поток. После определения нормы прибыли компания должна определить, является ли она приемлемой нормой прибыли. Обычно приемлемой считается рентабельность в размере 20 % и выше.

Это еще не все
Однако этот метод обоснования не учитывает важные технические и стратегические аспекты поддержания конкурентоспособности. Например, качество является сегодня одним из главных приоритетов для конечных пользователей. Этот фактор является хорошим примером того, что не полностью учитывается при анализе рентабельности инвестиций. Качество зависит не только от типа используемого оборудования, но и от процесса, например изготовления деталей за один этап.

Помимо качества, существует ряд других преимуществ — нематериальных выгод, — которые окажут влияние на конкурентоспособность компании. Они могут быть столь же важными, как и влияние инвестиций на денежный поток. Учет этих других преимуществ — это долгосрочный подход к инвестициям, который может обеспечить выживание компании.

Хотя метод анализа рентабельности инвестиций традиционно использовался для анализа крупномасштабных многолетних проектов, его также можно использовать для анализа целесообразности покупки станка для мелкосерийного производства большого количества разнообразных деталей в течение ряда лет. Показанный пример был очень простым, и существует множество дополнительных факторов, которые вы, возможно, захотите принять во внимание, например, налоговые последствия в отношении новой техники.

Наконец, рентабельность инвестиций не обязательно совпадает с рентабельностью и конкурентоспособностью. Рентабельность зависит от стоимости часа машины, рассматриваемой к покупке, и от влияния нематериальных выгод. В зависимости от решения компании о капитальных вложениях влияние на денежный поток может сильно отличаться от долгосрочной конкурентоспособности и прибыльности.

Возможна высокая рентабельность инвестиций и низкая рентабельность, но верно и обратное.

Посмотрите на покупку новой машины с обеих точек зрения. Проведите анализ рентабельности инвестиций, а также посмотрите на долгосрочный эффект инвестиций. Хотя рентабельность изначально может быть выше, если рассматривать машину по более низкой цене; Благодаря долгосрочным выгодам покупка станка более высокого качества может быть наиболее выгодным выбором для производителя прецизионных деталей.

*Спасибо Джеффу Рейнерту из Index Systems за статью, опубликованную по адресу:https://www.americanmachinist.com/cad-and-cam/article/21892337/justifying-investment-in-cnc-technology



Повысьте эффективность производства с помощью решений Modula для линейного хранения данных Разблокируйте 100% раздел 179 «Расходы на роботизированную автоматизацию» в США.