В эпоху перехода к концепции Индустрии 4.0, автоматизации и роботизации машиностроительных производств, ключевым вызовом становится обеспечение гибкости оборудования без потери его производительности.
Применение автоматических станков с ЧПУ и роботизированных технологических комплексов (РТК) требует принципиально нового подхода к проектированию и эксплуатации вспомогательных устройств. Центром интеграции между гибким программным управлением и физическим базированием детали выступает специализированная станочная оснастка (ССО).
В классической технологии машиностроения, станочная оснастка классифицируется по степени специализации.
Таким образом, специализированная станочная оснастка занимает промежуточное положение между универсальными устройствами (типа стандартных тисков) и специальными приспособлениями, которые разрабатываются строго под одну деталь.
ССО проектируется для обработки конструктивно и технологически подобных групп заготовок и семейств деталей: фланцев, валиков, корпусов определенного диапазона размеров.
Архитектура современной специализированной станочной оснастки для автоматических систем строго разделена на два компонента:
В автоматизированном производстве специализированная станочная оснастка перестает быть просто пассивным удерживающим устройством. Она превращается в киберфизический элемент системы, управляемый контроллером станка (ЧПУ) или промышленным роботом через M-коды управления.
Для эффективной интеграции в робототехнические комплексы и автоматические линии оснастка должна обладать свойствами модульности и возможностью дистанционного управления.
Выделяют следующие основные виды специализированной станочной оснастки:
Специализированные наладочные приспособления (СНП) с автоматическим приводом.
Базовые блоки стационарно закреплены на станке и подключены к гидро- или пневмосистеме. Смена наладок под новый типоразмер детали в серийном производстве может выполняться как оператором (вручную за пару минут), так и манипулятором робота с помощью быстроразъемных соединений.
Системы нулевого позиционирования (Zero-Point Clamping Systems) — передовая разновидность ССО.
Базовые плиты с прецизионными замками монтируются на стол станка с ЧПУ. Робот-манипулятор устанавливает в эти замки технологические поддоны (паллеты-спутники) с уже закрепленными на них заготовками. Зажим и базирование происходят автоматически с точностью до нескольких микрометров.
Специализированные групповые автоматизированные патроны.
Применяются на токарных и шлифовальных станках с ЧПУ. Используют сменные зажимные кулачки или цанги. Современные РТК оснащаются патронами, в которых робот может самостоятельно заменить кулачки, выбрав их из инструментального магазина, что исключает участие человека в переналадке.
Универсально-наладочные приспособления (УНП) с сенсорной интеграцией.
Применяются в многономенклатурных гибких производственных ячейках (ГПЯ). Они снабжены регулируемыми элементами, координаты которых перестраиваются с помощью сервоприводов по команде от стойки ЧПУ.
Главная функция ССО — обеспечение однозначного базирования и надежного закрепления заготовки. Однако в роботизированных ячейках и на станках с ЧПУ на ССО возлагаются дополнительные критически важные функции:
Интеграция специализированной оснастки для станка в автоматизированное оборудование обеспечивает весомые технические превосходства над стандартными решениями.
Прежде всего, это исключение субъективного фактора и минимизация погрешности установки. Стабильное усилие механизированного зажима гарантирует повторяемость параметров от детали к детали.
Важным фактором является повышение жесткости системы СПИД (напомним, что в машиностроении СПИД — это фундаментальная аббревиатура, которая расшифровывается как единая технологическая система: Станок — Приспособление — Инструмент — Деталь).
Высокая жесткость базовых блоков специализированной оснастки для станка позволяет полностью реализовать силовой и скоростной потенциал современных станков с ЧПУ при высокоскоростном и послойном фрезеровании (HSM).
Замыкает список реализация концепции SMED (быстрая переналадка).
Использование ССО в сочетании с системами Zero-Point сокращает время подготовительно-заключительных операций с часов до десятков секунд, что позволяет эффективно обрабатывать детали партиями.
Применение ССО в роботизированных комплексах и станках с ЧПУ напрямую влияет на показатели рентабельности и эффективности производства.
Снижение затрат на технологическую подготовку производства для расширения номенклатуры. В случае с использованием ССО потребуется проектирование только простых сменных наладок, а не дорогостоящих приспособлений целиком. В результате затраты на оснащение снижаются на 60–75%.
Повышение коэффициента использования оборудования. Благодаря автоматической загрузке роботом и быстрой переналадке ССО, станок практически не простаивает. Время работы оборудования в режиме «зеленой кнопки» увеличивается до 85–90%.
Сокращение штучно-калькуляционного времени. Механизированный зажим заготовки занимает 1–3 секунды против нескольких минут ручного зажима ключом. Это ускоряет цикл выпуска изделий и снижает долю накладных расходов в себестоимости единицы продукции.
Специализированная станочная оснастка — это неотъемлемый компонент современной концепции гибкого автоматизированного производства. В сочетании со станками с ЧПУ и роботизированными комплексами ССО позволяет разрешить фундаментальное противоречие машиностроения: совместить высокую производительность и низкую себестоимость массового производства с гибкостью и многономенклатурностью мелкосерийного.
Инвестиции в интеллектуальные системы автоматизированного зажима окупаются за счет непрерывной загрузки дорогостоящего оборудования и минимизации человеческого фактора.
Компания «НИИПК РОБОДРОИД» располагает обширным опытом по модернизации производств за счет внедрения современных автоматических систем и промышленных роботов, и их интеграции с существующими производственными процессами. Это позволяет специалистам компании подбирать оптимальные решения по автоматизации участков и цехов на предприятиях различных отраслей, не нарушая существующих производственных и бизнес-процессов и обеспечивая максимально быстрый возврат инвестиций.
Закажите технический аудит, связавшись с компанией «НИИПК РОБОДРОИД» по телефону +7 (991) 999-46-11 или направив запрос по е-мейл info@robo-droid.ru
