五轴加工有多种自动化方法,无论车间使用机器人还是托盘更换器,其好处往往比许多人认为的更容易实现。

自动化在整个机械加工行业变得越来越普遍。它之所以有效,是因为时间很宝贵,当机械师或操作员可以解决更高级别的问题时,没有人希望熟练的员工执行简单的任务。虽然高产量机器的回报很容易想象,但越来越多的商店正在将相同的概念应用于他们的五轴机器。

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Methods Plus-K
自动化系统中的机器人移动快速更换载体,无需将单个工件编程到控制系统中。像这样的解决方案使实施自动化比许多商店担心的要简单得多。

五轴加工最大限度地减少了完成组件所需的设置数量和手动干预,与三轴机器相比,能够以更少的设置生产复杂零件。虽然五轴作业往往是高混合和小批量的,但将自动化集成到五轴机器中可以使其能够在熄灯状态下运行、增加正常运行时间并提高投资回报率 (ROI)。

然而,在投资自动化之前,店主和经理应该彻底考虑他们的选择。他们需要回答重要的问题:期望的结果是什么,投资回报率是多少,什么最适合手头的流程?

实现投资回报率

对一些人来说,自动化带来的价格标签可能不是首发。“我认为有些人认为这比实际更难,他们错误地认为这会花钱,”FANUC America Products for Methods Machine Tools的副总裁 Thomas Saur 解释道。“投资回报通常不到 18 个月,有时不到一年。”

为任何机器添加自动化将增加机器的正常运行时间和吞吐量,并最终导致熄灯。在制造过程中,机器停下来更换零件或设置的每一秒就是机器制造芯片的一秒钟。由于五轴机器通常是一项特别大的投资,因此减少停机时间对于提高盈利能力至关重要。

YASDA PX30i 方法机床

i YASDA PX30是一款多功能五轴加工中心,配备独立的多托盘堆垛系统。该机床设计用于处理高难度材料,例如硬化钢、铬镍铁合金和钛。

Maruka USA 位于新泽西州 Pine Brook 的技术中心的销售和运营总监 Nick Giannotte 说,如果机器没有自动化,用户基本上就会把钱留在桌子上。Giannotte 说:“一台机器的成本越高,运行该机器尽可能多小时、尽可能多天的回报率就越重要。” 他补充说,自动化可以降低高端机器的运营成本。

对于为航空航天、国防和通信行业制造产品的 Command Technology, Inc.,自动化带来了立竿见影的投资回报。该公司用两台Kiwa KH-4500 HMC替换了六台 VMC,配备六工位托盘更换器和 220 个刀库。这笔购买立即开始获得回报。现在,只需一个机器周期即可同时加工所有装配组件。准确性提高了,生产时间减少了,公司能够在生产中增加大部分无人值守的第二、第三和周末班次。据所有者 George Braswell 称,“这将每次组装的时间和成本减少了至少 60%。”

雅斯达 PX30i

YASDA PX30i 的 APC 内部外观。APC 使制造商能够自动装载复杂零件的工件,甚至有助于熄灯制造。

“归根结底,这只是简单的数学运算,”Saur 补充道。“证明熄灯加工或任何自动化的合理性应该不难。”

无论是添加自动托盘更换器 (APC)、扩展自动工具更换器 (ATC)、集成机器人,还是寻求设计定制单元,结果都是一样的:更长的正常运行时间,最终,更多的零件.

APC、ATC 和机器人

一旦一家商店致力于投资自动化,问题就变成了从哪里开始。这取决于商店的目标和现有能力。“我们必须提出很多问题,”Methods 的技术支持总监 Bernie Otto 说。“有很多变数。”

具有较长周期时间的高混合/小批量设置可能会选择 APC 来处理各种零件而无需人工干预,而低混合/大批量车间更有可能集成机器人来移除零件并将库存插入机器。“规则总是有例外,但一般来说,这就是你开始的地方,”奥托说。

那些希望添加或扩展 APC 的人需要确定托盘和工具的正确组合。Otto 解释说,制造商可以探索新的设置或实施冗余工具,以实现更长时间的熄灯加工。

一个关键方面是从一开始就确定 ATC 需要多少容量。Otto 说:“60 和 120 工具之间的价格差异并没有那么大。过渡到以后处理更多工作要容易得多。”

OKK Corp VC-X500 方法

OKK的VC-X500是一款五轴机床,设计时考虑到了可访问性。OKK 的许多加工中心都设计有可扩展的 ATC,这是许多制造商最终采用的选项。

KIWA Machinery Co. Ltd. 和 OKK Corp. 提供的机器具有可扩展的 ATC。根据 Otto 的说法,用户经常在现场修改这些模型,以在短短一天半的时间内将他们的工具数量翻倍。“一旦您拥有更多工具,您通常不会回头,因为您看到了冗余工具和不同工具的好处,”Otto 说。

自动化单元可以为任何企业打开一个选择世界。单元本身可以与不同的机器配置和设置配对,以最大化占地面积。同时,零件可以从旋转木马、虎钳、托盘、旋转储料器、多抽屉系统和进/出输送机等系统装载/卸载。

Methods 的 Saur 经常收到很多关于机器人臂端工具的问题。他说,与知识渊博的自动化集成团队合作至关重要。此外,许多商店可以制造用于定制作业的臂端工具。

OKK VC-X500 方法机床

OKK 的 VC-X500标配 60 把刀具
ATC,但商店可以选择在购买后扩大刀具数量。许多商店在亲身体验后完全接受了设置多个工作和冗余工具的好处。

而且,自动化可以适用于任何制造商,甚至是单班制车间。“那种‘我需要大批量生产’的想法是老派的想法。你不需要它来实现自动化,”Maruka 的 Giannotte 说。商店只需要正确的程序和正确的单元。问问 Tempco Electric Heater Corp 的机械车间经理 Matt Mayfield。

“我们大多是小批量生产,”他在 2019 年的一次客户推荐中告诉 Methods。“我的机器上的平均运行量是 5 件。” 2019 年,他的公司在该车间的 Nakamura-Tome AS-200 上增加了一个自动化单元。由于机器在夜间熄灯,他的团队每天早上都会打开车间以储存成品零件。

“这让事情变得更容易了。它肯定会减少大量材料的移动,”梅菲尔德说。

编程和工具:无需组装

一旦店主计算了数字以实现自动化的好处,他们应该与供应商合作确定正确的程序和工具,以充分利用设置。幸运的是,编程自动化比编程五轴机器要容易得多。“编程是最简单的事情,”X-Cell Tool & Mold, Inc. 总经理 Jim Cummings 说,“没有大型编程可以让机器人工作。”

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Methods Plus-K 自动化系统是一种紧凑型机器人选项,可以添加到中型床身 FANUC
RoboDrill。它不仅可以更换零件托架,还可以更换刀架,以进一步增强 RoboDrill 的功能。

卡明斯从经验中讲。20 年前,当他将机器人添加到车间的 EDM 功能中时,他开始了解集成自动化。在他目前的车间 X-Cell Mold 中,Cummings 拥有两台五轴 YASDA 机器,第三台正在生产中。通过数十年的集成自动化,他学到了一些关键的东西。

“你必须根据你的商店习惯使用的托盘来设置托盘,”卡明说。“例如,机器人有一个 3R 托盘,但您必须将整个车间使用的工具安装到该托盘上。”

可靠的结果

多年来,卡明斯已经看到一些相同的误解在商店中流传,即自动化会产生不准确的产品。虽然卡明斯在职业生涯早期曾持有同样的想法,但看到最终结果改变了主意。“现在的系统几乎完美无缺,”他说。

自动化消除了由人工干预引起的错误的可能性。此外,它使您的机器能够生产从第一个零件到第 10,000 个零件的高公差零件。“自动化似乎永远不会崩溃,”卡明斯说。

X-Cell 继续投资新技术,推出第三台 YASDA 机器i PX30,该机器结合了极高的精度和简单的自动化,这要归功于可容纳 314 个工具的 ATC 和带有 33 个托盘的 ACP。作为主要服务于医疗行业的模具车间,满足高公差和交货时间至关重要,这使得“完美”自动化成为必要。

在冠状病毒在美国爆发期间,X-Cell 的任务是在 10 周内为呼吸机组件制造四个双注塑模具。“没有两个 YASDA 和自动化,这是不可能的,”卡明斯说。“我们被客户称赞为唯一准时的商店之一。”

关键要点

  • 实现投资回报: 自动化应该提供快速的投资回报。五轴机器是一笔巨大的投资,自动化可以通过无人值守的机器运行来最大化您的投资回报率,在更短的时间内完成更多的工作。
  • 确定要自动化的内容:进行研究,找到经验丰富的自动化集成商并查看您的选择。没有一刀切的解决方案,因此与一家能够识别您的能力和需求的公司合作,为您提供可能的最佳解决方案。
  • 自动化的方法有很多: 无论您服务于哪个市场或经营规模有多大,您几乎可以自动化商店的任何方面。可以以各种方式配置单元和机器人,以最大限度地提高吞吐量和占地面积。APC 可以轻松集成到任何设置中,而一些品牌,如 KIWA 和 OKK,允许在现场扩展 ATC。
  • 自动化比您想象的要容易:集成和编程很简单。机械车间可以制造定制的臂端工具以满足他们的需求,经验丰富的集成商将与车间合作以快速实施解决方案。
  • 眼见为实:自动化日复一日地为组件提供高公差,减少人为错误和昂贵的人工干预。一旦芯片在下班时间飞得更快,每天生产更多零件,店主就会认识到自动化的好处。

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