Обслуживание фрезерных станков

Роботизация обслуживания фрезерных станков с ЧПУ выводит оператора из рабочей зоны станка, убирает простои на смену заготовки и позволяет запускать обрабатывающий центр в ночную смену без постоянного присутствия персонала. В этом проекте роботизирована загрузка и выгрузка заготовок на фрезерном обрабатывающем центре, выпускающем серию корпусных и присоединительных деталей из металла.

Клиент

Предприятие занимается серийной механической обработкой металлических деталей на фрезерных станках с ЧПУ: корпуса, фланцы, крепёжные и присоединительные детали для промышленного оборудования.

Ситуация на производстве

До автоматизации загрузку и выгрузку заготовок на обрабатывающем центре выполнял оператор вручную: устанавливал заготовку в тиски, запускал цикл обработки и ждал его завершения, чтобы снять готовую деталь и подать следующую.

Смена заготовки занимала 5-7 минут и создавала простой станка между циклами обработки, а при работе в две смены это оборачивалось несколькими часами упущенного машинного времени в сутки. Усилие зажима в тисках зависело от оператора, из-за чего часть партии уходила в брак по геометрии и чистоте поверхности. Дополнительной проблемой стало то, что оператор постоянно находился в рабочей зоне станка рядом с патроном, режущим инструментом и стружкой, а ночная смена без присмотра была невозможна даже тогда, когда программа обработки позволяла закончить партию за одну смену без вмешательства человека.

Задача клиента

Требовалось автоматизировать обслуживание фрезерного станка с ЧПУ и обеспечить возможность стабильной работы без оператора на протяжении длительной смены. Основные цели проекта:

• исключить нахождение персонала в рабочей зоне станка во время цикла обработки;
• сократить время смены заготовки и убрать простои между циклами;
• обеспечить одинаковое усилие зажима на каждой детали независимо от смены и оператора;
• дать возможность запускать станок на ночную смену и работать без оператора до 16 часов;
• сохранить возможность быстрой переналадки под несколько типов деталей.

Состав роботизированной ячейки

Специалисты спроектировали и внедрили роботизированную ячейку на базе промышленного робота RA27-80 — 6-осевого манипулятора грузоподъёмностью 80 кг, установленного рядом с фрезерным станком. Запас грузоподъёмности позволяет роботу брать заготовку вместе с оснасткой, а не только саму деталь.

В состав ячейки вошли:

• промышленный робот-манипулятор RA27-80 для загрузки и выгрузки заготовок;
• пневматический захват со сменными губками под разные типы деталей и оснастки;
• входной накопитель с заготовками, рассортированными по типоразмеру;
• выходной стол для готовых деталей с раскладкой под контроль качества;
• блок обдува сжатым воздухом для очистки тисков и заготовки от стружки и СОЖ перед установкой;
• интеграция с ЧПУ станка через дискретные сигналы открытия дверцы и старта цикла обработки;
• ограждение рабочей зоны с датчиками безопасности.

Как работает автоматизированная ячейка обслуживания фрезерного станка

Заготовки заранее раскладываются оператором на входном накопителе рассортированными по типоразмеру. Дальше цикл выполняется автоматически: робот берёт заготовку пневматическим захватом, устанавливает её в тиски станка, дожидается окончания обработки и передаёт готовую деталь на выходной стол.

Этапы цикла загрузки и выгрузки

• Захват заготовки. Робот берёт заготовку с входного накопителя пневматическим захватом.
• Очистка перед установкой. Обдувает заготовку и посадочные поверхности тисков сжатым воздухом, убирая стружку и остатки СОЖ.
• Установка и зажим. Устанавливает заготовку в тиски и подаёт сигнал на зажим с одинаковым усилием на каждой детали.
• Запуск цикла обработки. Отводит руку в безопасную зону, закрывает дверцу рабочей зоны и передаёт станку сигнал старта.
• Съём готовой детали. После сигнала завершения цикла от ЧПУ открывает дверцу, снимает деталь и кладёт её на выходной стол.

Сложности проекта

Главной сложностью стала работа с несколькими типами заготовок на одной ячейке: детали отличались по геометрии и требовали разного усилия захвата и разных точек базирования в тисках.

Ключевые инженерные задачи

• Сменные губки захвата. Под каждый тип заготовки подобрана своя пара сменных губок, что позволяет менять номенклатуру без переналадки самого робота.
• Синхронизация с ЧПУ. Обмен сигналами между роботом и станком настроен через дискретные входы-выходы контроллера станка, без вмешательства в управляющую программу обработки.
• Защита захвата от СОЖ и стружки. Обдув сжатым воздухом перед каждой установкой заготовки исключает попадание стружки в место зажима и снижает риск брака по базированию.
• Сохранение ручного режима. Наладчик может в любой момент отключить ячейку и настроить станок вручную для смены инструмента и контрольных промеров.

Обслуживание роботизированной ячейки

Регламент обслуживания рассчитан на выполнение силами персонала предприятия без привлечения инженеров CRP на каждый выезд.

Ежедневное обслуживание включает:

• визуальный осмотр пневматического захвата и сменных губок на износ;
• проверку давления в пневмосистеме обдува и зажима;
• контроль позиционирования тисков и отсутствия смещения после предыдущей смены;
• проверку световых барьеров и ограждения рабочей зоны;
• удаление стружки из зоны накопителя и выходного стола.

Полный регламент обслуживания занимает у оператора 10-15 минут перед началом смены и снижает риск незапланированных остановок ячейки.

Результат внедрения робота-манипулятора

Время смены заготовки сократилось с 5-7 минут вручную до 25-30 секунд у робота, а станок практически перестал простаивать между циклами обработки.

Что получил заказчик

• Выросла автономность станка. Обрабатывающий центр получил возможность работать до 16 часов без оператора, включая часть ночной смены, — человек подходит к ячейке только для пополнения накопителя и планового обслуживания.
• Снизился брак по базированию. Одинаковое усилие зажима на каждой детали не зависит от смены и оператора.
• Один оператор обслуживает несколько станков. Специалист, ранее закреплённый за одной машиной, теперь пополняет накопители и контролирует работу двух-трёх ячеек.
• Снижена травматичность участка. Персонал не находится в рабочей зоне станка во время цикла обработки, рядом со стружкой, СОЖ и режущим инструментом.

Почему роботизация эффективна для обслуживания фрезерных станков

Загрузка и выгрузка заготовок на фрезерном станке с ЧПУ — повторяющаяся операция с чёткой последовательностью действий, поэтому она хорошо поддаётся роботизации. Робот берёт деталь одинаковым образом на каждом цикле, не устаёт за смену и не теряет концентрацию к концу дня, в отличие от оператора на монотонной операции.

Дополнительный аргумент — безопасность: рабочая зона фрезерного станка совмещает острый режущий инструмент, стружку и охлаждающую жидкость, поэтому вывод оператора из этой зоны снижает травматизм независимо от объёма производства. Подробнее о том, как роботы встраиваются в разные типы станков, — в разделе роботы для обслуживания фрезерных станков.

Кому подходит автоматизация обслуживания фрезерного станка

Роботизированная ячейка подходит предприятиям, где:

• фрезерный станок с ЧПУ обрабатывает деталь дольше, чем занимает её смена оператором;
• нужно перейти на работу в 2-3 смены или на ночную смену без оператора;
• один оператор обслуживает несколько станков и физически не успевает подходить к каждому вовремя;
• качество детали зависит от стабильного усилия зажима и точности установки в тисках;
• на участке не хватает операторов на монотонные операции загрузки и выгрузки заготовок.

Итог проекта

В результате проекта заказчик получил роботизированную ячейку обслуживания фрезерного станка с ЧПУ на базе робота RA27-80, которая сокращает время смены заготовки, снижает влияние человеческого фактора на качество и позволяет запускать станок на ночную смену без оператора. Проект показывает, что роботизация обслуживания фрезерных станков окупается уже на одной ячейке и легко масштабируется на соседние обрабатывающие центры того же участка.

Частые вопросы об автоматизации обслуживания фрезерного станка

Можно ли роботизировать обслуживание уже работающего фрезерного станка?

Да. Робот интегрируется рядом со станком через дискретные сигналы ЧПУ — открытие дверцы, старт и завершение цикла обработки. Менять управляющую программу обработки детали для этого не требуется.

Какой робот подходит для загрузки и выгрузки фрезерного станка?

Выбор зависит от веса заготовки вместе с оснасткой. Для тяжёлых заготовок и палет весом до 80 кг подходит 6-осевой робот-манипулятор RA27-80, для более лёгких деталей достаточно моделей меньшей грузоподъёмности из линейки роботов для обслуживания станков.

Можно ли одним роботом обслуживать несколько фрезерных станков?

Да, если станки расположены рядом, а цикл обработки на каждом из них достаточно длинный, чтобы робот успевал переключаться между машинами и менять заготовки без простоя.

Сколько времени занимает роботизация обслуживания фрезерного станка?

Срок зависит от количества типов деталей и сложности интеграции с ЧПУ. Для ячейки с одним-двумя типами заготовок внедрение обычно укладывается в несколько недель, включая проектирование, монтаж и пусконаладку.

Сколько стоит автоматизация обслуживания фрезерного станка?

Стоимость складывается из робота, захвата, накопителя заготовок и интеграции со станком, поэтому расчёт делается под конкретную деталь и станок.

Нужна автоматизация обслуживания фрезерного станка?

Если фрезерный станок с ЧПУ на вашем производстве простаивает из-за ручной смены заготовок, а операторов на монотонные операции не хватает, мы разработаем решение под конкретную деталь и станок.

Проведём анализ операции смены заготовки, подберём робота и захват, рассчитаем автономность ячейки и стоимость внедрения.

Оставьте заявку на автоматизацию обслуживания фрезерного станка — подберём решение для вашего производства и рассчитаем эффективность внедрения. Другие реализованные кейсы роботизации станков — в разделе Проекты.