Добавление осей ЧПУ-обработки снижает производственные затраты — вот как

Официально! Добавление дополнительных осей в ваш процесс обработки может сделать его более эффективным и снизить затраты. Вот почему это работает.

В мире производства всё постоянно меняется. Приходят новые технологии, старые улучшаются, и нам нужно обновлять процессы, чтобы не отставать.

Одним из недавних изменений является увеличение числа осей, используемых в ЧПУ-обработке. Согласно текущим трендам, новейшие технологии делают многоосевую обработку еще более доступной, чем когда-либо.

Но вы можете спросить: действительно ли больше осей — лучше?

Ну… да.

Добавление дополнительных осей в процесс обработки может принести кучу выгод, включая повышенную эффективность и снижение затрат.

Дополнительные оси можно добавить либо инвестированием в многоосевой ЧПУ-станок, либо с помощью роботизированной обработки.

Какой вариант лучше? Чтобы ответить, сначала посмотрим на проблемы традиционной обработки.

5 проблем традиционного 3-осевого ЧПУ

Традиционно ЧПУ-станки имеют 3 программируемые оси, часто X, Y и Z. Они позволяют сверлить, фрезеровать или иным образом преобразовывать деталь в 3 измерениях. Некоторые станки с уменьшенным числом осей (например, гравировальные) также имеют только 2D или 2,5D возможности.

3D-обработка отлична для многих распространенных операций в производстве. Однако только 3 оси могут быть очень ограничивающими.

Вот 5 проблем, возникающих с традиционными ЧПУ-станками:

1. Требует больше установок

Меньше осей — больше установок. Если ваши продукты не требуют только крайне простой обработки, вероятно, вам нужно менять позицию и/или ориентацию деталей для выполнения всех необходимых резок.

Каждая дополнительная установка напрямую влияет на производительность обработки. Это особенно проблематично при малых партиях (которые становятся более распространенными), где до 90% времени обработки может уходить на установки.

2. Больше ручного времени

Больше установок не просто снижают производительность станка. Они также снижают производительность рабочих. Каждая установка требует от человека затратить свое ценное время на задачу, не создающую добавленной стоимости. Они могли бы потратить это время продуктивнее в другом месте.

Оптимизацию переустановок может помочь сократить это время, но гораздо эффективнее убрать как можно больше ручного времени.

3. Нужен индивидуальный оснастка

3-осевые станки ограничены в ориентации, под которой они могут подходить к детали. Если операция обработки требует немного смещенной ориентации, это часто означает необходимость проектировать и изготавливать индивидуальную оснастку.

Индивидуальные оснастки нормальны для очень больших партий. Однако они могут добавить огромное количество работы для каждой установки. Это может значительно увеличить время на деталь и стоимость.

4. Увеличение шагов на операцию

Любой производитель согласится: чем меньше шагов обработки, тем лучше. Многие принципы в практике Design for Manufacture (Проектирование для производства) посвящены упрощению операций обработки и снижению числа необходимых шагов обработки.

3-осевые станки часто ненужно увеличивают количество шагов по сравнению с технологиями обработки, имеющими больше степеней свободы.

5. Увеличение времени цикла и стоимости продукта

Все вышеперечисленные проблемы могут негативно влиять на общий производственный процесс, приводя к увеличению времени цикла и более высокой стоимости продукта. Каждый раз, когда техник тратит свое ценное время на новую установку, и каждый раз, когда должна быть сделана индивидуальная оснастка, это может напрямую влиять на итоговую прибыль.

Почему дополнительные оси снижают затраты

Все более популярное решение этих проблем — добавление дополнительных осей в операцию обработки.

Есть два способа достичь этого, которые мы опишем ниже, но сначала посмотрим, почему больше осей может снизить затраты.

«Сладкая точка» 6 степеней свободы

Мы часто думаем о мире как о 3-мерном. Но в реальности для полностью гибкой обработки требуется 6 измерений:

• 3 позиционных измерения (X, Y и Z)
• 3 вращационных измерения (Rot[X], Rot[Y] и Rot[Z])

Эти 6 значений — минимальное число степеней свободы (DoF), необходимых для подхода к любой точке рабочей зоны под любым углом.

ЧПУ-станки с 3, 4 или даже 5 осями всегда будут ограничены, потому что они не достигают этой «сладкой точки» 6 DoF.

5 способов, как дополнительные оси снижают затраты

Добавление дополнительных DoF в операцию обработки может снизить затраты несколькими способами:

1. Нужна только одна установка (так называемые Done-in-one setups).
2. Ручное время оператора сокращается до минимума.
3. Индивидуальная оснастка обычно не требуется.
4. Сокращает и упрощает шаги обработки.
5. Уменьшает время цикла для продукта.

Все эти факторы помогают сократить производственное время и стоимость.

Сколько осей можно добавить?

Поскольку 6 DoF требуются для полностью гибкого станка, следующий вопрос: как добавить эти DoF и сколько можно добавить?

Есть 2 варианта для добавления дополнительных осей в вашу обработку:

1. Многоосевые ЧПУ-станки.
2. Роботизированная обработка.

Вот сколько осей можно добавить с каждой технологией:

С ЧПУ-станками

Когда мы говорим о ЧПУ-станках, мы обычно имеем в виду три самых распространенных типа станков, доступных сейчас:

1. Традиционный 3-осевой ЧПУ
2. 4-осевой ЧПУ
3. 5-осевые ЧПУ-станки

Хотя начинают появляться другие станки на рынке (например, этот 6-осевой станок, о котором сообщали в 2019 году), 5 осей — самый распространенный «верхний предел».

С роботизированной обработкой

Альтернатива ЧПУ — использовать роботизированную обработку. Это подразумевает установку инструмента обработки на промышленный робот.

С этой настройкой базовая конфигурация имеет 6 DoF, так как это стандарт для промышленных роботов. Однако есть возможность для гораздо большего числа осей в вашей установке роботизированной обработки за счет добавления столько дополнительных осей, сколько вы хотите!

Хотя вы никогда не можете увеличить DoF выше 6, добавление большего числа осей так позволяет гораздо большее рабочее пространство и большую гибкость.

Что лучше: ЧПУ или роботизированная обработка?

Текущий тренд к многоосевой обработке делает 5-осевые станки более популярными. Однако есть недостатки использования ЧПУ-станков по сравнению с роботизированной обработкой.

Два главных недостатка многоосевых ЧПУ-станков:

• Они негибки — Нельзя просто добавить дополнительную ось, как с роботизированной обработкой.
• Они огромные! — С ЧПУ, чем больше осей, тем больше станок обычно становится.

В конечном счете, выбор технологии за вами, но стоит упомянуть, что роботизированная обработка может даже превосходить ЧПУ-станки в некоторых случаях.

Роботизированная обработка действительно может упростить вашу жизнь по сравнению с использованием многоосевых ЧПУ-станков.

Как вы считаете, многоосевые ЧПУ-станки по сравнению с роботизированной обработкой? Расскажите в комментариях ниже или присоединитесь к обсуждению в LinkedIn, Twitter, Facebook, Instagram или на форуме RoboDK.