La produzione robotizzata non si limita a una singola applicazione di lavorazione meccanica. Un programma robotico può includere sezioni di braccio in alluminio, piastre di montaggio in acciaio, basi in ghisa, parti dell'effettore finale in acciaio inossidabile, alloggiamenti per riduttori, staffe per motori, sedi per cuscinetti, supporti per sensori e piccoli componenti di precisione. Questi componenti variano per dimensioni, materiale, volume e tolleranze.
La macchina CNC più adatta per i componenti robotici viene quindi selezionata in base alla famiglia di componenti e al percorso di produzione, non solo in base al settore di riferimento. Un centro di foratura e maschiatura può essere adatto per piccole staffe in alluminio. Un centro di lavoro verticale (VMC) può gestire piastre e lavorazioni prismatiche miste. Un centro di lavoro orizzontale (HMC) può ridurre i tempi di attrezzaggio sugli alloggiamenti. Una macchina a cinque assi può migliorare l'accesso a geometrie complesse di bracci, giunti o effettori finali. Una macchina a portale può essere necessaria per basi e telai di grandi dimensioni.
Questa guida mostra come tradurre i requisiti dei componenti robotizzati in specifiche di macchina e di processo.
Macchina CNC per componenti robotici: segmentare prima la famiglia di componenti
Raggruppate i componenti in base al materiale, all'ingombro, all'accessibilità delle caratteristiche, alla tolleranza, al volume annuo e al percorso di configurazione. Non chiedete a una singola macchina di gestire ogni componente robotico a meno che il business case non giustifichi chiaramente tale flessibilità. Selezionate la piattaforma meno complessa in grado di realizzare in modo ripetibile ciascun gruppo prioritario.
Zhihe CNC annovera la robotica tra i settori serviti dalle sue famiglie di prodotti verticali, orizzontali, a portale, per foratura e maschiatura, fresatura e a cinque assi. La panoramica dei prodotti può essere utilizzata come punto di partenza, ma il disegno dovrebbe guidare la scelta.
Costruire una matrice di famiglie di componenti robotici
Creare una riga per ogni componente rappresentativo e registrare:
- Nome del componente e sottosistema del robot.
- Materiale, forma del materiale, dimensioni grezze, dimensioni finali e peso.
- Punti di riferimento critici, fori, sedi dei cuscinetti, superfici di montaggio, filettature e finiture.
- Numero di superfici lavorate e di elementi angolati.
- Conteggio attuale delle impostazioni e fasi di ispezione.
- Volume annuo, dimensione del lotto, frequenza di cambio e ciclo obiettivo.
- Problema attuale relativo a scarti, durata degli utensili, movimentazione o capacità produttiva.
Suddividere la matrice in pochi gruppi di processo. Questo impedisce che una staffa ad alto volume e un giunto complesso a basso volume influenzino in modo errato la decisione relativa alla macchina.
Adattamenti tipici delle macchine per componenti robotici
| Layout della macchina | Vestibilità robotica tipica | Cosa verificare |
|---|---|---|
| Centro di foratura e maschiatura | Piccole piastre in alluminio, coperture, staffe, supporti per sensori, componenti con molti fori | Conteggio fori, maschiatura, carico di fresatura leggera, cambi utensile, trucioli, volume del lotto |
| Centro di lavoro verticale | Piastre di montaggio, staffe per motori, dispositivi di fissaggio, sezioni di bracci, parti prismatiche miste | Corsa, carico del tavolo, intervallo del mandrino, necessità del quarto asse, flessibilità di cambio formato |
| Centro di lavoro orizzontale | Carter del cambio, corpi di giunzione, collettori idraulici o pneumatici, fusioni multifacciali | Inviluppo rotante, attrezzatura, rapporti di foratura, capacità dell'utensile, caduta dei trucioli, pallet |
| Centro di lavoro a cinque assi | Giunti complessi, parti del braccio curve, interfacce angolate, effettori terminali, prototipi | Accesso rotativo, cinematica, CAM/post, portata utensile, controllo collisioni, calibrazione |
| Centro di lavoro a portale | Basi robotiche di grandi dimensioni, telai, dispositivi di fissaggio lunghi, piastre sovradimensionate, strutture pesanti | Involucro di lavoro, carico, spazio libero dal ponte, lavoro del mandrino, fondazione, movimentazione |
Una macchina a controllo numerico verticale (VMC) versatile può essere un'ottima prima macchina per lavorazioni miste. Non dovrebbe essere costretta a gestire la produzione di grandi volumi di alloggiamenti multifacciali se una macchina a controllo numerico orizzontale (HMC) può eliminare le manipolazioni ripetute e i trasferimenti di riferimento.
La combinazione dei materiali modifica la strategia relativa al mandrino e al truciolo.
I componenti robotici possono utilizzare alluminio per la sua massa ridotta, acciaio per resistenza e durata, ghisa per smorzamento e basi, acciaio inossidabile per la resistenza alla corrosione e tecnopolimeri per coperture o guide. Ogni materiale impone requisiti diversi in termini di velocità di taglio, coppia, refrigerante, evacuazione dei trucioli, filtrazione e durata dell'utensile.
Indicare la percentuale di ore di funzionamento del mandrino previste per ciascun gruppo di materiali. Un mandrino ad alta velocità selezionato per l'alluminio deve comunque garantire un intervallo di funzionamento adeguato per le lavorazioni dell'acciaio. Una macchina pesante selezionata per basi in acciaio potrebbe risultare inefficiente per la produzione di migliaia di piccole staffe in alluminio.
Quando una macchina deve lavorare diversi materiali, è necessario definire procedure di pulizia e di raffreddamento che impediscano la miscelazione dei trucioli, la contaminazione e i problemi di misurazione.
Le relazioni di riferimento sono importanti nelle giunzioni dei robot e negli alloggiamenti dei riduttori.
Le sedi dei cuscinetti, i perni del motore, i fori degli ingranaggi, le superfici di montaggio e le configurazioni dei bulloni potrebbero richiedere rapporti controllati. Il serraggio ripetuto può aumentare il rischio di errori e il lavoro di ispezione.
Un centro di lavoro orizzontale (HMC) o una configurazione a cinque assi consentono di mantenere più elementi legati a un unico sistema di riferimento. Un centro di lavoro verticale (VMC) a quattro assi può inoltre ridurre il numero di configurazioni per i pezzi appropriati. Confrontare la mappatura effettiva della superficie e l'accesso al dispositivo di fissaggio prima di aggiungere la funzionalità di rotazione.
La macchina proposta deve essere testata considerando le relazioni tra le caratteristiche che influenzano l'assemblaggio del robot, il gioco, l'allineamento o la durata di servizio. Non accettare un semplice blocco di prova quando il pezzo complesso presenta numerosi fori e superfici.
Il sistema di fissaggio del lavoro deve supportare un cambio flessibile
I fornitori di robotica spesso gestiscono revisioni di progettazione, prototipi, assemblaggi pilota e volumi di produzione in crescita. Le attrezzature devono garantire una ripetibilità sufficiente per la qualità e al contempo una flessibilità adeguata per i cambi di produzione.
È opportuno valutare piastre modulari, sistemi a punto zero, componenti di posizionamento standardizzati, nidi dedicati per pezzi stabili ad alto volume e sequenze di serraggio documentate. La scelta migliore dipende dalle dimensioni del lotto e dalla frequenza di revisione.
Per i componenti sottili in alluminio dei bracci, controllare la distorsione e rilasciare il movimento. Per gli alloggiamenti in fusione, tenere conto delle variazioni del materiale grezzo. Per i componenti con giunti di precisione, tenere i trucioli lontani dalle superfici di appoggio e verificare il pezzo dopo averlo sganciato.
Mandrino, utensili e capacità del magazzino seguono il percorso
Crea l'elenco degli utensili per ogni famiglia di pezzi. Includi utensili per sgrossatura, finitura, foratura di centraggio, foratura, maschiatura, alesatura, smussatura, sondaggio, sbavatura e utensili di supporto. Le lavorazioni robotizzate miste possono riempire rapidamente un catalogo.
Analizzare la velocità del mandrino e la coppia nell'intero intervallo operativo reale. Gli utensili in alluminio di piccole dimensioni possono beneficiare di una velocità elevata; la sgrossatura dell'acciaio e le punte di grandi dimensioni richiedono coppia e stabilità. Gli utensili lunghi per alloggiamenti profondi introducono sporgenze e rischi di vibrazioni.
La gestione della durata degli utensili e degli utensili correlati diventa preziosa quando si prevede che la cella funzioni senza supervisione o su più pallet. Includere la misurazione degli utensili e il rilevamento degli utensili rotti laddove la fattibilità economica dipenda dal ripristino automatico.
L'ispezione deve riflettere la funzione dell'assemblaggio.
L'accettazione della macchina deve essere correlata alla funzione del componente robotico. Identificare le dimensioni che influenzano l'accoppiamento dei cuscinetti, l'allineamento del riduttore, la posizione del motore, la perpendicolarità delle giunzioni, la ripetibilità dell'interfaccia e l'assemblaggio finale.
Concordare le apparecchiature di ispezione e le tempistiche di misurazione. La misurazione in macchina può verificare la configurazione e rilevare eventuali derive, ma l'accettazione finale potrebbe richiedere una macchina di misura a coordinate (CMM), un alesametro, un altimetro, un tester di superficie o altri metodi indipendenti.
Misurare le parti sottili o sottoposte a sollecitazioni dopo averle rimosse dal dispositivo di fissaggio. Registrare i requisiti di temperatura e stabilizzazione per le lavorazioni con tolleranze ristrette.
L'automazione è utile dopo che il processo si è stabilizzato.
I produttori di robotica possono naturalmente prendere in considerazione il carico robotizzato, i sistemi di pallettizzazione, le porte automatiche, i controlli di presenza dei pezzi, la pallinatura e l'ispezione in corso di processo. Questi sistemi funzionano al meglio quando l'attrezzatura, la durata degli utensili, il controllo dei trucioli, il programma e il percorso di qualità sono già prevedibili.
Definire la finestra di funzionamento non presidiata e il metodo di ripristino. Cosa succede in caso di usura dell'utensile, mancanza del grezzo, risultato negativo della sonda, chip su un localizzatore o ciclo interrotto? L'automazione senza una pianificazione del ripristino può comportare tempi di inattività più lunghi.
Zhihe CNC offre anche supporto per la progettazione e la realizzazione di macchine personalizzate e sistemi di automazione . La richiesta deve includere il flusso dei pezzi, l'orientamento di carico, il buffer, l'obiettivo di ciclo, i controlli di qualità e le responsabilità dell'operatore.
Pianificazione della capacità produttiva: flessibilità del prototipo vs. produzione in serie
Un'officina prototipista privilegia l'accessibilità, la velocità di programmazione, la visibilità e la rapidità di cambio formato. Una linea di produzione ripetitiva privilegia l'utilizzo dei mandrini, i pallet, la capacità degli utensili, il monitoraggio del processo e la riduzione al minimo della movimentazione manuale.
Stimare le ore di funzionamento annuali del mandrino per ogni famiglia di pezzi. Aggiungere i tempi di carico, impostazione, ispezione, coda, pulizia, cambio utensile e manutenzione programmata. Questo permette di stabilire se l'investimento migliore sia tra una singola macchina flessibile, diverse macchine dedicate o una cella mista.
Utilizzate il costo per pezzo accettabile anziché il solo tempo di ciclo. Un ciclo più rapido può perdere il suo vantaggio se richiede più allestimenti, ispezioni, operatori o rilavorazioni.
Lista di controllo per l'acquirente
- Selezionare da tre a cinque componenti robotici rappresentativi.
- Raggruppali per materiale, involucro, caratteristiche, volume e percorso di installazione.
- Contrassegnare i punti di riferimento critici, gli accoppiamenti, i fori, le superfici e i requisiti di finitura.
- Confrontare, ove pertinente, i percorsi VMC, HMC, a cinque assi, di foratura/maschiatura e a portale.
- Modellare il dispositivo di fissaggio, gli utensili, lo spazio di rotazione, il carico e il percorso del truciolo.
- Crea l'elenco completo degli strumenti e delle ispezioni.
- Definisci l'automazione solo dopo che il processo manuale e il piano di ripristino si sono stabilizzati.
- Eseguire una prova rappresentativa e documentare il ciclo, la qualità, l'usura e gli interventi.
Errori comuni negli acquisti
- Utilizzando la "robotica" come specifica, la macchina deve essere compatibile con i componenti reali.
- Acquistare una macchina per famiglie di componenti incompatibili non è una buona idea. La produzione di grandi volumi di piccoli pezzi e basi pesanti potrebbe richiedere piattaforme diverse.
- Ignorando le revisioni di progettazione, la flessibilità nel fissaggio e nella programmazione dei pezzi può rivelarsi più vantaggiosa di un dispositivo di fissaggio dedicato.
- Automatizzare un processo instabile. Prima di tutto, è necessario controllare i trucioli, la durata degli utensili, il posizionamento dei pezzi e i controlli di qualità.
- Testare un campione semplice. La prova dovrebbe includere le relazioni tra le caratteristiche e i materiali che creano rischio.
- Sottovalutare la metrologia. La precisione della macchina, la ripetibilità delle attrezzature, il rilascio dei pezzi e il metodo di ispezione influiscono tutti sull'accettazione.
FAQ
Quale macchina CNC è la migliore per la produzione di componenti per robot?
Non esiste una configurazione ottimale in assoluto. La macchina va scelta in base al gruppo di pezzi da lavorare: foratura e maschiatura per pezzi piccoli con molti fori, centro di lavoro verticale (VMC) per lavorazioni prismatiche flessibili, centro di lavoro orizzontale (HMC) per alloggiamenti multifacciali, macchine a cinque assi per accessi complessi e macchine a portale per strutture di grandi dimensioni.
È possibile che una singola macchina gestisca componenti robotici in alluminio e acciaio?
Spesso sì, ma è necessario verificare la velocità del mandrino e la gamma di coppia, gli utensili, il liquido di raffreddamento, la gestione dei trucioli, la pulizia e la combinazione prevista di ore di utilizzo del mandrino. Una macchina di compromesso dovrebbe comunque svolgere bene il lavoro prioritario.
Quando è utile la funzionalità a cinque assi?
Ha senso quando elimina importanti passaggi di lavorazione, riduce le dimensioni degli utensili, migliora l'accesso o permette di realizzare profili complessi. La scelta deve essere giustificata da disegni rappresentativi e dalla domanda annua.
L'automazione deve essere ordinata insieme alla prima macchina?
È possibile, a condizione che siano definiti il flusso dei pezzi, le attrezzature, la durata degli utensili, il controllo dei trucioli, l'ispezione e il piano di recupero. In caso contrario, è necessario progettare la macchina e la cella per una successiva automazione.
Cosa dovrebbe essere incluso in una sperimentazione clinica?
Utilizzare materiale reale e caratteristiche complesse. Registrare l'impostazione, gli utensili, il ciclo, l'intervento manuale, il comportamento del truciolo, l'usura dell'utensile, le misurazioni dopo lo sblocco e qualsiasi limitazione del processo.
Richiedi una revisione di un componente robotico
Per selezionare una macchina CNC per componenti robotici , inviate a Zhihe CNC diversi disegni rappresentativi, dati relativi a materiali e volumi, configurazione attuale, tolleranze critiche, vincoli di fabbrica e obiettivi di automazione. Richiedete una matrice delle famiglie di componenti, una raccomandazione sulla macchina più adatta, un piano di prova e un preventivo dettagliato tramite la pagina dei contatti .
