Automatyzacja frezowania obwiedniowego może opierać się na autoloaderze współpracującym ze stacją załadunkowo-rozładunkową albo na kompletnym gnieździe z robotem i dodatkowymi operacjami technologicznymi.

Dobór rozwiązania zależy przede wszystkim od:

• geometrii i masy detalu,
• wielkości produkowanych partii,
• wymaganego czasu cyklu,
• częstotliwości zmian asortymentu,
• planowanego czasu pracy bez bezpośredniej obsługi,
• liczby operacji wykonywanych przed lub po frezowaniu.

W prostych i powtarzalnych aplikacjach autoloader może być rozwiązaniem szybszym, tańszym i łatwiejszym w utrzymaniu niż robot. Robot staje się szczególnie korzystny wtedy, gdy jedno urządzenie ma obsługiwać kilka maszyn albo przekazywać detal pomiędzy frezowaniem, gratowaniem, fazowaniem, myciem i znakowaniem laserowym.

Zakres automatyzacji może obejmować:

• automatyczny cykl frezarki,
• autoloader,
• pojedynczą stację załadunkowo-rozładunkową,
• stacjonarną lub obrotową stację magazynową,
• dedykowany manipulator,
• robota przemysłowego,
• automatyczne mocowanie detalu,
• gratowanie, fazowanie i szczotkowanie,
• mycie części,
• znakowanie laserowe,
• transport pomiędzy kolejnymi operacjami.

W prostszej aplikacji wystarczająca może być frezarka EIFCO wyposażona w autoloader współpracujący ze stacją załadunkowo-rozładunkową. Przy większej różnorodności detali albo konieczności połączenia kilku operacji Tradensa może dostarczyć kompletne gniazdo obejmujące frezarkę obwiedniową EIFCO, robota oraz stacje i maszyny Tecnomacchine.

Najważniejsza zasada pozostaje taka sama:

Najpierw należy ustabilizować proces frezowania, mocowania i kontroli jakości, a dopiero później automatyzować przepływ części.

Automat może dokładnie powtarzać zaprogramowane ruchy, ale nie usunie problemów wynikających z niestabilnych półfabrykatów, nadmiernego bicia, zanieczyszczonych powierzchni bazowych, nieprzewidywalnej trwałości freza ani niewłaściwego odprowadzania wiórów.

Automatyczna produkcja małych kół zębatych na frezarce obwiedniowej CNC EIFCO przy pomocy autoloadera, stacji załadunkowo rozładunkowej i przenośnika łańcuchowego.

Najważniejsze wnioski

Obszar	Najważniejszy wniosek
Dobór automatyzacji	Przy jednym powtarzalnym detalu lub jednej rodzinie podobnych części autoloader ze stacją załadunkowo-rozładunkową może być korzystniejszy niż robot
Frezarka obwiedniowa EIFCO	Może pracować w automatycznym cyklu oraz zostać wyposażona w autoloader współpracujący ze stacją załadunkowo-rozładunkową
Kompleksowe gniazdo	Tradensa może połączyć frezarkę EIFCO z robotem, stacją i maszynami Tecnomacchine
Operacje dodatkowe	Gratowanie, fazowanie, szczotkowanie, mycie i znakowanie laserowe można realizować poza frezarką
Wykorzystanie frezarki	Frezarkę obwiedniową warto przeznaczyć przede wszystkim do produkcji kół zębatych i wielowypustów
Kontrola jakości	Podstawą uruchomienia produkcji automatycznej jest ręczny pomiar i zatwierdzenie pierwszej części
Identyfikacja części	Odczyt kodów kreskowych, Data Matrix i RFID nie stanowi obecnie standardowego zakresu oferowanego gniazda
Autonomia	Zależy od pojemności stacji, liczby części obrabianych w jednym zamocowaniu, trwałości freza, odbioru wiórów, mediów i planu kontroli
Opłacalność	Należy analizować koszt kompletnego gniazda oraz koszt jednej dobrej części

Jakie poziomy automatyzacji frezowania obwiedniowego można zastosować?

Automatyzację można wdrażać etapami. Pozwala to dopasować zakres inwestycji do wielkości produkcji, budżetu, dostępnej powierzchni oraz rzeczywistych ograniczeń procesu.

Frezarka obwiedniowa z automatycznym cyklem

Podstawowy poziom automatyzacji nie wymaga autoloadera ani robota.W zależności od konfiguracji frezarka może realizować:

• automatyczne zamykanie drzwi,
• automatyczne mocowanie detalu,
• pełny cykl frezowania obwiedniowego,
• programowany shifting freza,
• monitorowanie obciążenia wrzeciona,
• automatyczne zwolnienie mocowania po zakończeniu cyklu.

Operator ręcznie ładuje półfabrykat i odbiera gotową część, ale nie wykonuje dodatkowych czynności podczas frezowania.

Takie rozwiązanie może być wystarczające przy:

• małych i średnich partiach,
• częstych zmianach asortymentu,
• detalach wymagających regularnej kontroli,
• długim czasie skrawania w stosunku do czasu załadunku,
• produkcji, w której operator podczas cyklu obsługuje również inne maszyny.

Frezarka EIFCO z autoloaderem i stacją załadunkowo-rozładunkową

W przypadku powtarzalnej produkcji frezarka obwiedniowa EIFCO może zostać wyposażona w autoloader współpracujący ze stacją załadunkowo-rozładunkową.

Autoloader odpowiada za automatyczne przemieszczanie detali pomiędzy stacją i frezarką, natomiast stacja pełni funkcję uporządkowanego magazynu półfabrykatów oraz miejsca odbioru gotowych części.

W zależności od rodzaju produkowanego elementu autoloader może podawać jeden detal albo kilka części przeznaczonych do wspólnej obróbki w jednym zamocowaniu. W przypadku wałów, zębników i wielowypustów najczęściej ładowany jest jeden element. Przy cienkich kołach zębatych możliwa jest natomiast obróbka pakietowa kilku części zamocowanych razem na wspólnym trzpieniu.

W zależności od rodzaju produkowanego elementu autoloader może podawać:

• jeden detal przeznaczony do obróbki w pojedynczym zamocowaniu,
• kilka części tworzących pakiet obrabiany wspólnie,
• przygotowany wcześniej pakiet detali,
• części układane kolejno na trzpieniu przed rozpoczęciem cyklu.

W przypadku wałów i wielowypustów w jednym zamocowaniu najczęściej obrabiany jest jeden detal. Przy kołach zębatych, szczególnie cienkich kołach o takiej samej geometrii, możliwe może być ułożenie kilku części pakietowo i wykonanie ich w jednym przejściu freza ślimakowego.

Liczba kół w pakiecie zależy między innymi od:

• szerokości pojedynczego koła,
• całkowitej szerokości pakietu,
• dostępnego przesuwu osiowego,
• długości roboczej freza,
• konstrukcji trzpienia i mocowania,
• wymaganej sztywności pakietu,
• możliwości prawidłowego docisku wszystkich części,
• odprowadzania wiórów,
• wymaganej jakości uzębienia.

W zależności od aplikacji w jednym zamocowaniu może być obrabianych przykładowo pięć, sześć albo siedem kół, ale liczba ta każdorazowo wymaga sprawdzenia na podstawie konkretnego detalu, freza i mocowania.

Kompletny układ może realizować:

• pobranie pojedynczego półfabrykatu, kilku części albo przygotowanego pakietu ze stacji załadunkowej,
• podanie detalu lub pakietu do strefy roboczej frezarki,
• umieszczenie jednej części w uchwycie albo kilku kół na wspólnym trzpieniu,
• automatyczne zamocowanie pojedynczego detalu lub całego pakietu,
• odebranie gotowej części albo pakietu po zakończeniu frezowania,
• odłożenie gotowych detali do części rozładunkowej stacji.

Obróbka pakietowa może znacząco zwiększyć liczbę kół wykonywanych w jednym cyklu. Nie oznacza jednak, że czas wykonania pakietu będzie równy czasowi obróbki jednej części. Większa całkowita szerokość obrabianego uzębienia wydłuża drogę roboczą freza, dlatego wydajność należy obliczać na podstawie rzeczywistego czasu cyklu całego pakietu.

Automatyczne frezowanie pakietu kół łańcuchowych przy załadunku stacją załadunkowo-rozładunkową w jednym zamocowaniu na frezarce obwiedniowej CNC EIFCO.

Jeden detal czy pakiet kilku kół w jednym zamocowaniu?

Sposób pracy autoloadera zależy od rodzaju produkowanej części.

Pojedynczy detal

W przypadku wałów, zębników i wielowypustów autoloader najczęściej pobiera jeden półfabrykat, umieszcza go w uchwycie frezarki, a po wykonaniu uzębienia odkłada gotowy detal do części rozładunkowej stacji.

Jeden cykl frezarki odpowiada wtedy obróbce jednej części.

Pakiet kół zębatych

Przy odpowiednio ukształtowanych kołach zębatych możliwe jest zamocowanie kilku części na wspólnym trzpieniu i obrobienie ich w jednym przejściu freza ślimakowego.

Autoloader może:

• pobrać wcześniej przygotowany pakiet,
• pobrać kilka kół jednocześnie,
• układać kolejne koła na trzpieniu przed rozpoczęciem cyklu.

Liczba kół w jednym zamocowaniu zależy między innymi od:

• szerokości pojedynczego koła,
• całkowitej szerokości pakietu,
• długości i sztywności trzpienia,
• dostępnego zakresu ruchu osiowego,
• długości roboczej freza,
• możliwości prawidłowego docisku wszystkich części,
• odprowadzania wiórów,
• wymaganej jakości uzębienia.

W zależności od aplikacji w jednym zamocowaniu może znaleźć się przykładowo pięć, sześć lub siedem kół. Dokładna liczba musi jednak zostać określona na podstawie konkretnego detalu, mocowania, freza i zakresu pracy maszyny.

Obróbka kilku kół w jednym zamocowaniu zwiększa liczbę detali wykonywanych w jednym cyklu. Czas pakietu nie jest jednak równy czasowi obróbki jednej części, ponieważ frez musi przejść przez większą łączną szerokość uzębienia.

Kompleksowe gniazdo z robotem i stacjami Tecnomacchine

Przy większej różnorodności detali albo konieczności połączenia kilku operacji Tradensa może przygotować kompletne gniazdo obejmujące:

• pionową lub poziomą frezarkę obwiedniową CNC EIFCO,
• robota przemysłowego,
• stacjonarną albo obrotową stację załadunkowo-rozładunkową Tecnomacchine,
• automatyczne mocowanie detalu,
• osobną maszynę Tecnomacchine do gratowania, fazowania i szczotkowania,
• stację mycia części,
• stację znakowania laserowego,
• transport pomiędzy kolejnymi operacjami,
• stację odbioru gotowych części.

Robot może pobierać półfabrykat ze stacji, przekazywać go do frezarki EIFCO, a następnie przenosić wykonaną część do maszyny gratowania i fazowania, mycia oraz znakowania laserowego.

Kompletne gniazdo jest szczególnie korzystne, gdy:

• jedno urządzenie ma obsługiwać kilka maszyn,
• detal wymaga zmiany orientacji,
• po frezowaniu wykonywane są dodatkowe operacje,
• produkowane są różne części,
• potrzebne są oddzielne miejsca odkładania,
• planowana jest późniejsza rozbudowa stanowiska,
• należy ograniczyć ręczny transport międzyoperacyjny.

Dokładna konfiguracja musi uwzględniać czas cyklu każdego urządzenia. Robot, stacja albo maszyna do gratowania nie powinny stać się nowym wąskim gardłem ograniczającym wydajność frezarki.

Załadunek i rozładunek kół zębatych robotem Yaskawa w produkcji zautomatyzowanej uzębień.

Autoloader czy robot – które rozwiązanie wybrać?

Robot jest bardziej elastyczny, ale nie oznacza to, że będzie najlepszym rozwiązaniem w każdej aplikacji.

Kryterium	Autoloader ze stacją załadunkowo-rozładunkową	Robot ze stacją Tecnomacchine
Typowa liczba detali	Jeden detal lub niewielka rodzina	Większa różnorodność
Liczba operacji	Najczęściej sama frezarka	Frezowanie i operacje dodatkowe
Czas przeładunku	Krótki i powtarzalny	Zależny od liczby ruchów
Elastyczność	Ograniczona	Wysoka
Powierzchnia	Mniejsze wymagania	Większe gniazdo
Koszt inwestycji	Niższy	Wyższy
Przezbrojenie	Może wymagać zmiany gniazd lub prowadnic	Najczęściej wymaga zmiany programu i chwytaka
Możliwość rozbudowy	Ograniczona	Duża
Obsługa kilku maszyn	Zazwyczaj nie	Tak
Typowa produkcja	Powtarzalna seria	Gniazdo wielooperacyjne
Liczba części w jednym cyklu	Jeden detal albo pakiet kilku kół	Jeden detal lub pakiet, zależnie od chwytaka i projektu gniazda

Istotną zaletą dedykowanego autoloadera może być szybkie podawanie kilku kół przeznaczonych do obróbki pakietowej. W takim procesie wydajność należy analizować zarówno w cyklach na godzinę, jak i w liczbie gotowych detali przypadających na jeden cykl.

Kiedy wybrać autoloader ze stacją?

Autoloader ze stacją załadunkowo-rozładunkową będzie zwykle najlepszym rozwiązaniem, gdy:

• produkowany jest jeden typ części,
• partie są długie,
• półfabrykaty mają stabilną geometrię,
• położenie pobierania jest zawsze takie samo,
• nie jest wymagana obsługa innych maszyn,
• najważniejszy jest krótki takt,
• dostępna powierzchnia jest ograniczona.

Kiedy wybrać robota?

Robot jest korzystniejszy, gdy:

• jedno urządzenie ma obsługiwać kilka stanowisk,
• detal trafia z frezarki do gratowania, mycia albo znakowania,
• produkowane są różne rodziny części,
• konieczne jest obracanie lub orientowanie detalu,
• wymagane są różne miejsca odkładania,
• planowana jest rozbudowa gniazda,
• proces obejmuje kilka następujących po sobie operacji.

Wybór powinien wynikać z przepływu procesu, a nie z założenia, że bardziej rozbudowane rozwiązanie jest automatycznie lepsze.

Co może dostarczyć Tradensa?

Zakres projektu może zostać dopasowany do konkretnej rodziny detali, wymaganej wydajności oraz dostępnej powierzchni.

W zakresie frezowania obwiedniowego Tradensa może dostarczyć:

• frezarkę obwiedniową CNC EIFCO,
• dobór konstrukcji pionowej lub poziomej,
• frez ślimakowy,
• trzpień narzędziowy,
• mocowanie detalu,
• automatyczny uchwyt,
• autoloader EIFCO ze stacją załadunkowo-rozładunkową,
• system podawania pojedynczych detali lub pakietów kół,
• mocowanie do pojedynczego detalu albo obróbki pakietowej,
• przygotowanie frezarki do współpracy z robotem i zewnętrznymi stacjami Tecnomacchine.

Dobór maszyny powinien uwzględniać nie tylko średnicę i moduł uzębienia, ale również długość detalu, jego masę, sposób mocowania, wymaganą jakość, czas cyklu i planowany poziom automatyzacji.

Szczegółowe informacje o maszynach znajdują się na stronie frezarek obwiedniowych CNC EIFCO.

W zakresie kompletnego gniazda produkcyjnego

Tradensa może połączyć frezarkę EIFCO z:

• robotem przemysłowym,
• stacją załadunkowo-rozładunkową Tecnomacchine,
• magazynem stacjonarnym lub obrotowym,
• maszyną do gratowania i fazowania,
• stanowiskiem szczotkowania,
• urządzeniem do mycia detali,
• stacją znakowania laserowego,
• stacją odbioru gotowych części.

Pozwala to stworzyć spójny przepływ produkcyjny, w którym detal jest automatycznie przekazywany pomiędzy kolejnymi operacjami.

Takie rozwiązanie nie musi oznaczać jednej dużej maszyny wykonującej wszystkie operacje. W wielu przypadkach bardziej ekonomiczne jest połączenie kilku wyspecjalizowanych urządzeń wspólnym robotem.

Automatyzacja frezarek pionowych i poziomych

Pionowa frezarka obwiedniowa

Pionowa konstrukcja jest najczęściej stosowana do:

• kół zębatych,
• pierścieni,
• krótkich zębników,
• ślimacznic,
• kół łańcuchowych,
• kół pasowych,
• pakietów cienkich detali.

Pionowa orientacja części ułatwia współpracę z autoloaderem i stacją załadunkowo-rozładunkową, szczególnie gdy detal może być odkładany poziomo na palecie, trzpieniu albo w odpowiednio przygotowanym gnieździe.

W zależności od geometrii części system może pobierać detal:

• ze stacji z gniazdami,
• z magazynu obrotowego,
• z przenośnika,
• z palety,
• z dedykowanego stosu lub trzpienia.

Pozioma frezarka obwiedniowa

Pozioma konstrukcja jest szczególnie korzystna przy:

• długich wałach,
• wielowypustach,
• zębnikach,
• kilku uzębieniach wykonywanych na jednym detalu,
• częściach wymagających konika,
• detalach podpieranych podtrzymką.

Automatyzacja długich elementów jest bardziej wymagająca niż podawanie krótkich kół. System musi kontrolować:

• prawidłowe wprowadzenie wału do uchwytu,
• podparcie części podczas przeładunku,
• zamknięcie konika,
• położenie podtrzymki,
• ugięcie detalu,
• bezpieczeństwo przemieszczania długiego elementu.

W takich projektach system podawania, konstrukcja chwytaka i mocowanie detalu muszą być analizowane razem.

Automatyczne mocowanie i kontrola osadzenia detalu

W procesie ręcznym operator może zauważyć, że część została nieprawidłowo osadzona. W procesie automatycznym odpowiedzialność tę przejmują czujniki i logika sterowania.

W zależności od aplikacji należy kontrolować:

• obecność detalu,
• osiągnięcie pozycji bazowej,
• prawidłowe zamknięcie uchwytu,
• skok elementu mocującego,
• ciśnienie hydrauliczne lub pneumatyczne,
• położenie konika,
• zamknięcie podtrzymki,
• brak przeszkód w strefie obróbki.

Bardzo ważne jest oczyszczanie powierzchni bazowych. Nawet niewielki wiór pozostawiony pomiędzy detalem i oporą może spowodować:

• nadmierne bicie,
• zmianę położenia uzębienia,
• nieprawidłowy wymiar kontrolny,
• brak pełnego zamknięcia uchwytu,
• wykonanie serii części poza tolerancją.

Stanowisko automatyczne powinno więc uwzględniać przedmuch albo inne oczyszczanie uchwytu przed załadunkiem kolejnego półfabrykatu

Wióry i chłodziwo jako część projektu automatyzacji

Stabilność automatycznego gniazda zależy nie tylko od systemu podawania.

Wióry mogą powodować:

• zanieczyszczenie powierzchni bazowych,
• blokowanie uchwytu,
• problemy z zamykaniem drzwi,
• niewłaściwe odkładanie części,
• gromadzenie materiału w chwytaku,
• przepełnienie przenośnika,
• zatrzymanie kolejnych cykli.

Przed wdrożeniem automatyzacji należy sprawdzić:

• kierunek odprowadzania wiórów,
• wydajność przenośnika,
• pojemność pojemnika,
• miejsca wymagające przedmuchu,
• filtrację chłodziwa,
• kontrolę poziomu chłodziwa,
• działanie odciągu mgły olejowej,
• częstotliwość wymaganej obsługi.

Jeżeli pojemnik na wióry wymaga opróżniania co godzinę, stacja zawierająca zapas części na cztery godziny nie zapewni czterech godzin rzeczywistej pracy bez ingerencji operatora.

Trwałość freza ślimakowego i shifting w produkcji automatycznej

Czas pracy automatycznej jest ograniczony trwałością freza ślimakowego.

Przed uruchomieniem dłuższej serii należy określić:

• ile części frez wykonuje pomiędzy ostrzeniami,
• jak wykorzystywana jest jego długość robocza,
• po ilu detalach wykonywany jest shifting,
• które strefy freza zostały już wykorzystane,
• kiedy należy zaplanować wymianę narzędzia,
• jaka zmiana obciążenia powinna wywołać alarm.

Programowany shifting pozwala rozłożyć zużycie na większej długości roboczej freza. Nie zastępuje jednak kontroli jego stanu ani prawidłowo określonej trwałości.

Proces nie powinien rozpoczynać wielogodzinnej pracy automatycznej, jeżeli pozostała trwałość freza jest krótsza niż przewidywany czas wykorzystania półfabrykatów znajdujących się w stacji załadunkowej.

Przy obróbce pakietowej trwałość narzędzia należy odnosić zarówno do liczby cykli, jak i liczby wykonanych kół. Jeden cykl może odpowiadać obróbce kilku detali, ale jednocześnie frez pracuje na większej łącznej szerokości uzębienia. Nie należy więc porównywać trwałości wyłącznie na podstawie liczby zamocowań.

Szczegółowe informacje o narzędziach, parametrach i shiftingu znajdują się w artykule Frezowanie obwiedniowe kół zębatych i wielowypustów.

Mycie detali w automatycznym gnieździe

Po frezowaniu, gratowaniu i szczotkowaniu na części mogą pozostawać:

• chłodziwo,
• olej,
• drobne wióry,
• pył po obróbce,
• pozostałości po szczotkowaniu.

W kompletnym gnieździe detal może zostać automatycznie przekazany do stacji mycia Tecnomacchine.

Mycie może przygotowywać część do:

• dalszego pomiaru,
• znakowania laserowego,
• montażu,
• obróbki cieplnej,
• zabezpieczenia antykorozyjnego,
• pakowania.

Zakres mycia należy dobrać do rodzaju zanieczyszczeń, wymaganej czystości, geometrii detalu oraz czasu cyklu pozostałych urządzeń.

Nie każda aplikacja wymaga takiego samego procesu. Inne wymagania będzie miało wstępne usunięcie chłodziwa, a inne przygotowanie powierzchni pod trwałe znakowanie lub montaż.

Znakowanie laserowe kół zębatych i wielowypustów

Po wykonaniu uzębienia i oczyszczeniu części detal może zostać przekazany do stacji znakowania laserowego Tecnomacchine.

Laser może nanosić między innymi:

• numer katalogowy,
• numer seryjny,
• numer partii,
• datę produkcji,
• oznaczenie zmiany,
• tekst techniczny,
• logo,
• kod wymagany przez klienta.

Znakowanie może zostać zintegrowane z maszyną wielostanowiskową albo z kompletnym gniazdem obsługiwanym przez robota.

Należy jednak rozróżnić:

• znakowanie części – naniesienie informacji na powierzchnię detalu,
• automatyczną identyfikację części – odczyt oznaczenia i wykorzystanie go do wyboru programu lub śledzenia produkcji.

Pierwsza funkcja może zostać zrealizowana w ramach rozwiązania Tecnomacchine. Automatyczny odczyt i integracja z systemami klienta wymagają osobnego projektu.

Jeden z elementów gniazda do obróbki kół zębatych - maszyna do gratowania, fazowania i laserowego znakowania kół zębatych od Teccnomachine.

Przykładowy przepływ detalu z autoloaderem

Sposób pracy autoloadera zależy od tego, czy w jednym cyklu obrabiany jest pojedynczy detal, czy pakiet kilku kół zębatych.

Załadunek pojedynczego detalu

Typowy cykl dla wału albo wielowypustu może wyglądać następująco:

• Operator uzupełnia stację pojedynczymi półfabrykatami.
• Autoloader pobiera jeden detal.
• Uchwyt i powierzchnie bazowe są oczyszczane.
• Detal zostaje umieszczony w uchwycie frezarki EIFCO.
• Układ potwierdza prawidłowe zamocowanie.
• Frezarka wykonuje wielowypust albo uzębienie.
• Autoloader odbiera gotową część.
• Detal zostaje odłożony do części rozładunkowej stacji.
• Autoloader pobiera kolejny półfabrykat.

Załadunek pakietu kół zębatych

Przy obróbce pakietowej cykl może wyglądać następująco:

• Operator uzupełnia stację pojedynczymi kołami albo przygotowanymi pakietami.
• Autoloader pobiera określoną liczbę części lub gotowy pakiet.
• Trzpień oraz powierzchnie bazowe są oczyszczane.
• Koła zostają umieszczone pakietowo na trzpieniu.
• Cały pakiet zostaje automatycznie dociśnięty i zamocowany.
• Układ potwierdza prawidłowe położenie i zamknięcie mocowania.
• Frezarka obrabia wszystkie koła w jednym przejściu.
• Autoloader odbiera gotowy pakiet.
• Koła zostają odłożone do części rozładunkowej stacji.
• Cykl jest powtarzany dla kolejnego pakietu.

Sposób pobierania, układania i rozładowywania kilku części musi być zaprojektowany indywidualnie. Autoloader może pobierać wszystkie koła jednocześnie albo układać je kolejno na trzpieniu, zależnie od konstrukcji części, chwytaka i stacji.

Przykładowy przepływ detalu w kompletnym gnieździe z robotem

Kompletne gniazdo może działać w następującej kolejności:

• Operator uzupełnia stację załadunkową półfabrykatami.
• Robot pobiera detal.
• Powierzchnie bazowe i uchwyt są oczyszczane.
• Część zostaje umieszczona w uchwycie frezarki EIFCO.
• Układ potwierdza prawidłowe mocowanie.
• Frezarka wykonuje koło zębate lub wielowypust.
• Robot odbiera gotową część.
• Detal trafia do maszyny Tecnomacchine.
• Wykonywane jest gratowanie, fazowanie i szczotkowanie.
• Robot przekazuje część do stacji mycia.
• Oczyszczony detal trafia do znakowania laserowego.
• Gotowa część zostaje odłożona do stacji rozładunkowej.

W tym samym czasie frezarka może obrabiać kolejny półfabrykat, jeżeli czasy poszczególnych operacji i wydajność robota zostały prawidłowo zbilansowane.

Takie rozwiązanie pozwala wykorzystać każde urządzenie zgodnie z jego przeznaczeniem:

• frezarkę EIFCO do wykonywania uzębień,
• maszynę Tecnomacchine do gratowania i fazowania,
• stację mycia do oczyszczania części,
• laser do trwałego znakowania detalu.

Jak dobrać pojemność stacji i liczbę detali w jednym zamocowaniu?

Pojemności stacji nie należy analizować wyłącznie jako liczby dostępnych miejsc. Trzeba również uwzględnić, ile części jest pobieranych przez autoloader i obrabianych podczas jednego cyklu frezarki.

W zależności od procesu mogą występować dwa podstawowe warianty.

Obróbka jednego detalu w cyklu

W przypadku wałów, zębników i wielowypustów autoloader najczęściej pobiera jeden półfabrykat, umieszcza go w uchwycie, a po wykonaniu uzębienia odkłada gotową część do stacji rozładunkowej.

W takim procesie:

• jeden półfabrykat odpowiada jednemu cyklowi,
• liczba części w stacji odpowiada liczbie możliwych cykli,
• czas pracy wynika bezpośrednio z liczby przygotowanych detali.

Orientacyjny czas pracy można obliczyć jako:

Ta = Ns × tc

gdzie:

• Ta – orientacyjny czas pracy do wykorzystania półfabrykatów,
• Ns – liczba półfabrykatów w stacji,
• tc – pełny czas cyklu jednego detalu.

Przykład:

• 20 wałów w stacji,
• czas cyklu jednego wału: 3 min.
• Ta = 20 × 3 min = 60 min

Stacja zapewnia w takim przypadku około godzinę pracy do wykorzystania przygotowanych półfabrykatów.

Obróbka kilku kół w jednym pakiecie

W przypadku kół zębatych możliwe może być ułożenie kilku części na wspólnym trzpieniu i obrobienie ich podczas jednego przejścia freza.

W takim procesie należy rozróżnić:

• liczbę pojedynczych kół w stacji,
• liczbę kół tworzących jeden pakiet,
• liczbę pełnych pakietów możliwych do przygotowania,
• czas obróbki jednego pakietu.

Liczbę pełnych cykli można obliczyć jako:

Nc = Ns / k

gdzie:

• Nc – liczba pełnych cykli lub pakietów,
• Ns – liczba pojedynczych półfabrykatów w stacji,
• k – liczba części obrabianych w jednym zamocowaniu.

Jeżeli liczba części nie jest podzielna przez wielkość pakietu, należy uwzględnić tylko pełne pakiety albo zaplanować osobny cykl dla pozostałych detali.

Orientacyjny czas pracy wynosi:

Ta = Nc × tp

gdzie:

• Ta – orientacyjny czas pracy,
• Nc – liczba możliwych cykli pakietowych,
• tp – pełny czas cyklu jednego pakietu.

Przykład:

• 84 koła w części załadunkowej stacji,
• 6 kół obrabianych w jednym zamocowaniu,
• czas pełnego cyklu jednego pakietu: 4,5 min.

Liczba pakietów:

Nc = 84 / 6 = 14 pakietów

Orientacyjny czas pracy:

Ta = 14 × 4,5 min = 63 min

W ciągu około 63 minut wykonanych zostanie 84 koła, o ile wcześniej nie wystąpi konieczność wymiany freza, pomiaru, opróżnienia części rozładunkowej albo ingerencji wynikającej z alarmu.

Jeżeli stacja przechowuje już gotowe, wcześniej przygotowane pakiety, obliczenia można prowadzić bezpośrednio na podstawie liczby pakietów, a nie liczby pojedynczych kół.

Co jeszcze ogranicza czas autonomicznej pracy?

Niezależnie od sposobu załadunku autonomia może zostać wcześniej ograniczona przez:

• konieczność wymiany freza,
• pozostałą trwałość narzędzia,
• zaplanowany pomiar kontrolny,
• czas potrzebny na założenie lub dociśnięcie pakietu,
• zapełnienie części rozładunkowej stacji,
• zapełnienie pojemnika na wióry,
• niski poziom chłodziwa,
• alarm autoloadera,
• nieprawidłowe zamocowanie części,
• konieczność oczyszczenia trzpienia lub powierzchni bazowych.

Rzeczywisty czas pracy bez ingerencji operatora wyznacza element, który jako pierwszy wymaga obsługi.

Czy możliwa jest praca bez stałej obecności operatora?

Tak, ale wymaga spełnienia określonych warunków.

Proces powinien posiadać:

• zatwierdzoną pierwszą część,
• przewidywalną trwałość freza,
• właściwie zaprogramowany shifting,
• automatyczne i kontrolowane mocowanie,
• skuteczne oczyszczanie baz,
• odpowiednią pojemność stacji załadunkowo-rozładunkowej,
• sprawny odbiór wiórów i chłodziwa,
• procedury reagowania na błędy,
• ustalony plan pomiarów,
• możliwość bezpiecznego zatrzymania.

Nie należy utożsamiać zastosowania autoloadera albo robota z całkowicie bezobsługową produkcją przez całą dobę.

Operator nadal odpowiada między innymi za:

• uzupełnianie półfabrykatów,
• odbiór gotowych części,
• pomiary,
• wymiany frezów,
• obsługę narzędzi do gratowania,
• uzupełnianie mediów,
• czyszczenie stanowiska,
• reakcje na alarmy,
• zmianę partii.

Automatyzacja ogranicza udział pracy ręcznej w każdym cyklu, ale nie eliminuje konieczności nadzorowania procesu.

Jak system powinien reagować na błędy?

Zdarzenie	Zalecana reakcja
Brak detalu w stacji	Ponowna próba albo kontrolowane zatrzymanie
Nieprawidłowe pobranie	Odłożenie części i powtórzenie chwytu
Nieprawidłowe położenie	Ponowne osadzenie albo zatrzymanie
Brak potwierdzenia zacisku	Zakaz uruchomienia cyklu
Wiór na powierzchni bazowej	Przedmuch i ponowne osadzenie
Przeciążenie wrzeciona	Przerwanie procesu i alarm
Brak pozostałej trwałości freza	Zakończenie bieżącej części i wezwanie operatora
Pełna część rozładunkowa stacji	Wstrzymanie pobrania kolejnego detalu
Alarm autoloadera	Bezpieczne zatrzymanie przeładunku
Alarm maszyny do gratowania	Zatrzymanie przekazywania kolejnych części
Alarm mycia lub znakowania	Odłożenie detalu w bezpiecznym miejscu albo zatrzymanie
Brak możliwości odłożenia części	Bezpieczne zatrzymanie systemu

Prawidłowo zaprojektowana automatyka nie powinna kontynuować produkcji za wszelką cenę. Musi zatrzymać proces w kontrolowany sposób, zanim powstanie seria niezgodnych części albo dojdzie do uszkodzenia narzędzia, detalu lub maszyny.

Jak obliczyć opłacalność automatyzacji?

Korzyści z automatyzacji mogą wynikać z:

• ograniczenia ręcznego załadunku,
• możliwości obsługi kilku maszyn przez jednego operatora,
• wykorzystania dodatkowych godzin produkcyjnych,
• zmniejszenia transportu międzyoperacyjnego,
• skrócenia oczekiwania pomiędzy operacjami,
• ograniczenia zapasu produkcji w toku,
• powtarzalnego czasu przeładunku,
• poprawy ergonomii i bezpieczeństwa,
• połączenia frezowania, gratowania, mycia i znakowania w jeden przepływ.

Od korzyści należy odjąć:

• koszt autoloadera i stacji albo robota,
• chwytaki i oprzyrządowanie,
• automatyczne mocowanie,
• system bezpieczeństwa,
• integrację sterowania,
• maszyny do operacji dodatkowych,
• stację mycia,
• znakowarkę laserową,
• uruchomienie,
• szkolenie,
• serwis,
• części zamienne,
• czas przezbrojenia automatyki.

Uproszczony okres zwrotu można obliczyć jako:

Okres zwrotu = całkowity koszt inwestycji / roczna korzyść netto

Roczna korzyść netto powinna uwzględniać wyłącznie tę dodatkową wydajność, którą zakład może rzeczywiście wykorzystać.

Jeżeli frezarka nie jest wąskim gardłem albo przedsiębiorstwo nie ma dodatkowych zleceń, sama możliwość wykonania większej liczby części nie oznacza jeszcze rzeczywistej korzyści finansowej.

Kiedy rozbudowana automatyzacja może się nie opłacać?

Rozbudowane gniazdo może mieć ograniczony sens, jeżeli:

• produkowane są pojedyncze, bardzo zróżnicowane części,
• każda część wymaga indywidualnej kontroli,
• partie są krótsze niż czas przygotowania automatyki,
• półfabrykaty mają niestabilną geometrię,
• proces wymaga regularnej interwencji operatora,
• trwałość freza jest nieprzewidywalna,
• frezarka nie ogranicza wydajności zakładu,
• nie ma wystarczającej powierzchni,
• dodatkowa produkcja nie będzie wykorzystana,
• koszt chwytaków i oprzyrządowania jest nieproporcjonalnie wysoki.

W takich przypadkach lepszym rozwiązaniem może być:

• automatyczny cykl frezarki,
• hydrauliczne mocowanie,
• automatyczne drzwi,
• autoloader EIFCO z pojedynczą stacją załadunkowo-rozładunkową,
• ręczny załadunek połączony z obsługą kilku maszyn.

Etapy przygotowania projektu automatyzacji

1. Określenie rodziny detali

Należy przekazać:

• rysunki,
• masę części,
• materiał i twardość,
• wielkości partii,
• produkcję roczną,
• sposób dostarczania półfabrykatów.

2. Analiza procesu frezowania

Trzeba ustalić:

• typ frezarki,
• frez ślimakowy,
• mocowanie,
• czas cyklu,
• trwałość narzędzia,
• strategię shiftingu,
• sposób odprowadzania wiórów.

3. Wybór poziomu automatyzacji

Należy porównać:

• automatyczny cykl maszyny,
• autoloader EIFCO ze stacją załadunkowo-rozładunkową,
• robot ze stacjonarną lub obrotową stacją Tecnomacchine,
• kompletne gniazdo wielooperacyjne z dodatkowymi maszynami.

4. Określenie operacji dodatkowych

Trzeba wskazać, czy gniazdo ma obejmować:

• gratowanie,
• fazowanie,
• szczotkowanie,
• mycie,
• znakowanie laserowe,
• wiercenie,
• odkładanie części do różnych stref.

5. Zaprojektowanie mocowania i chwytaka

Należy określić:

• powierzchnie bazowe,
• miejsce chwytania,
• orientację części,
• siłę zacisku,
• przedmuch,
• sposób potwierdzenia obecności.

6. Ustalenie kontroli jakości

Standardowo trzeba określić:

• sposób pomiaru pierwszej części,
• częstotliwość kontroli kolejnych detali,
• postępowanie po wymianie freza,
• procedurę po wykryciu części niezgodnej.

7. Zdefiniowanie zakresu mycia i znakowania

Należy ustalić:

• rodzaj zanieczyszczeń,
• wymagany poziom czystości,
• miejsce mycia w kolejności procesu,
• dane nanoszone laserem,
• powierzchnię znakowania,
• wymaganą trwałość i czytelność oznaczenia.

8. Zdefiniowanie granic dostawy

Trzeba jednoznacznie ustalić, kto odpowiada za:

• frezarkę,
• autoloader i stację,
• robota,
• mocowanie,
• gratowanie i fazowanie,
• mycie,
• znakowanie laserowe,
• system bezpieczeństwa,
• automatyczny odczyt oznaczeń,
• komunikację z MES,
• automatyczny pomiar.

9. Próba i odbiór

Odbiór powinien obejmować:

• uzgodniony czas cyklu,
• prawidłowe mocowanie,
• serię kolejnych dobrych części,
• załadunek i rozładunek,
• przekazywanie detali pomiędzy urządzeniami,
• działanie operacji dodatkowych,
• reakcje na błędy,
• bezpieczne zatrzymanie,
• uzgodniony czas pracy bez uzupełniania stacji.

FAQ – automatyzacja frezowania obwiedniowego

Czy autoloader jest lepszy od robota?

Przy jednym powtarzalnym detalu często tak. Autoloader ze stacją może być szybszy, tańszy, bardziej kompaktowy i prostszy w utrzymaniu. Robot zapewnia większą elastyczność i możliwość obsługi kilku operacji.

Czy frezarka EIFCO może zostać wyposażona w autoloader ze stacją załadunkowo-rozładunkową?

Tak. Jest to podstawowy wariant automatyzacji dla jednego powtarzalnego detalu albo niewielkiej rodziny podobnych części. Autoloader wykonuje przeładunek pomiędzy frezarką i stacją, natomiast stacja magazynuje półfabrykaty oraz odbiera gotowe detale.

Czy stacja załadunkowo-rozładunkowa jest częścią autoloadera?

Tak. W opisywanym rozwiązaniu autoloader współpracuje ze stacją, z której pobiera półfabrykaty i do której odkłada gotowe części. Autoloader jest mechanizmem przeładunkowym, natomiast stacja pełni funkcję magazynu i bufora.

Czy Tradensa może dostarczyć kompletne gniazdo z robotem?

Tak. Gniazdo może obejmować frezarkę EIFCO, robota, stację Tecnomacchine oraz urządzenia do gratowania, fazowania, szczotkowania, mycia i znakowania laserowego.

Czy jeden robot może obsługiwać frezarkę, gratowanie, mycie i znakowanie?

Tak, jeżeli zasięg robota, układ stanowisk i czasy cykli zostały właściwie dobrane.

Czy gratowanie i fazowanie warto wykonywać na frezarce?

Nie zawsze. W wielu przypadkach bardziej ekonomiczne jest zastosowanie oddzielnej maszyny Tecnomacchine. Pozwala to pozostawić frezarkę do produkcji kół zębatych i wielowypustów.

Czy Tecnomacchine może wykonać mycie i znakowanie laserowe?

Tak. Operacje mycia i znakowania laserowego mogą zostać włączone do kompletnego gniazda wraz z gratowaniem i fazowaniem.

Czy znakowanie laserowe automatycznie identyfikuje detal?

Nie. Nanosi ono informację na część, ale automatyczny odczyt kodu i wykorzystanie go do wyboru programu wymagają osobnego systemu.

Czy automatyczny pomiar uzębienia jest dostępny w standardzie?

Nie. Podstawą uruchomienia procesu jest ręczny pomiar i zatwierdzenie pierwszej części. Automatyczny pomiar i przekazywanie korekcji wymagają osobnego projektu.

Czy gniazdo może identyfikować części przez Data Matrix lub RFID?

Nie jest to obecnie standardowy zakres oferowanego rozwiązania. Taki system powinien zostać przygotowany przez klienta albo zewnętrznego integratora.

Czy automat eliminuje operatora?

Nie. Ogranicza ręczne przeładowywanie każdej części. Operator nadal wykonuje pomiary, uzupełnia materiał, wymienia narzędzia, reaguje na alarmy i nadzoruje proces.

Dobór automatyzacji frezowania obwiedniowego

Planujesz frezarkę obwiedniową z autoloaderem i stacją albo kompletne gniazdo produkcyjne z robotem?

Prześlij:

• rysunki detali,
• materiał i twardość,
• masę części,
• wielkości partii,
• planowaną produkcję roczną,
• wymagany czas cyklu,
• sposób dostarczania półfabrykatów,
• oczekiwany czas pracy bez uzupełniania stacji,
• wymagania dotyczące gratowania i fazowania,
• wymagania dotyczące mycia,
• zakres znakowania laserowego,
• dostępne miejsce na stanowisko.

Na tej podstawie możemy przeanalizować:

• dobór pionowej lub poziomej frezarki EIFCO,
• dobór freza ślimakowego i mocowania,
• dobór autoloadera EIFCO ze stacją załadunkowo-rozładunkową,
• pojemność i układ stacji,
• zastosowanie robota,
• dobór stacji Tecnomacchine,
• przepływ detali,
• integrację gratowania, fazowania i szczotkowania,
• integrację mycia,
• integrację znakowania laserowego,
• warunki pracy automatycznej po zatwierdzeniu pierwszego detalu.

Prześlij detale do analizy automatyzacji

Powiązana oferta

Frezarki obwiedniowe CNC pionowe i poziome EIFCO

Pionowe i poziome frezarki do produkcji kół zębatych, wielowypustów, wałów uzębionych i ślimacznic, z możliwością zastosowania autoloadera ze stacją załadunkowo-rozładunkową lub integracji z robotem.

Maszyny do gratowania, fazowania i automatyzacji produkcji kół zębatych Tecnomacchine

Maszyny do gratowania, fazowania, szczotkowania i wiercenia oraz stacjonarne, obrotowe i zrobotyzowane stacje do automatyzacji produkcji. Gniazda mogą zostać rozbudowane o mycie i znakowanie laserowe.

Frezy ślimakowe nasadzane i trzpieniowe

Frezy dobierane do detalu, materiału, frezarki, wymaganej wydajności i strategii shiftingu.

Powiązana wiedza

Kiedy wymiana frezarki obwiedniowej konwencjonalnej na CNC się opłaca?

Analiza wydajności, kosztów, organizacji produkcji i możliwości wykorzystania nowoczesnej frezarki CNC.

Frezarka obwiedniowa CNC a konwencjonalna – case study

Porównanie procesu, w którym czas frezowania dwóch części skrócono z 4,13 do 1,35 min.

Frezowanie obwiedniowe kół zębatych i wielowypustów

Techniczny przewodnik dotyczący procesu, parametrów, frezów ślimakowych, mocowania, shiftingu i diagnostyki problemów.