如今的高性能机床要求配备完善的外围设备,以便优化工序链。首先并且也是最重要的一点是机床和生产方式的质量和可靠性。这包括适用于具体工作的自动化理念。 自动化和高工序安全性不但可以实现夜间和周末轮班无人生产,同时,通过多台机床同时运行,可以显著扩大产能。
自动化必须同工件范围和批量基本匹配。关键是针对具体情况在完全自动化和必要灵活性及工序安全性之间实现最佳平衡。盲目的追求高自动化水平会导致不必要的复杂装置。相关设备包括完整的生产单元(通过曲臂机器人进行工件装载和刀具更换)以及集成托盘和刀库(用于长时间无人操作)。对于简单的机床而言,甚至配备小型装载机器人也会带来巨大改进。
在更复杂的场景中,可能将大量机床同一套装载/卸载系统连接。兼具托盘存储和完善刀库的自动化理念可以实现多个轮班的无人生产。操作员可以轻松控制多台机床。
高效VCN立式加工中心,配备直接集成式装载机器人。Mazak RL 60-3单元集成了一个曲臂机器人,负责换刀和装载/卸载
两个系统共享集成控制器
关键是应为两个系统、机床和自动化设置一台集成控制器。Mazak在数年前就通过智能Smooth控制技术为此打好了基础。依据所有机床的情况,开发自动化方案,依据客户要求在控制系统中实现机床自动化的完美交互。提高并入生产管理的可能性简化了自动化和无人生产,同时,图形操作界面有助于编程。将Smooth X并入公司的一个现有网络(使用符合当今标准的网络协议)中,让控制器可以满足未来需要。为此,控制器应采用以太网/IP或者一套合适的总线系统、PC-Link等。
因此,机床同装卸机器人的连接将变得非常简单。借助此控制器,同样可以基于MTConnect协议集成到一个网络中。Mazak机床可以配备一个MTConnect接口。MTConnect是一种开放通信协议,用于从机床、周边设备、传感器等装置上收集数据。无需知道制造商或型号,即可获得标准化数据,实现经济运行并及时检测停运。
Palletech制造单元系统(包括装载站、托盘装载机和机床)可以进行扩展
然后,可以获取各类技术信息用于评估,比如主轴负荷、完成工件数量和轴进给速度等。若机床联网,则通过一个控制单元可以操控最多5台机床。在屏幕上的巨大显示窗口下面,可以看到五个机床登记卡,显示各台机床的状态,操作人员始终可以看到整体状态。比如,可以看到哪台机床正在等待卸载成品工件,以便开始加工新工件。Smooth控制单元可以通过智能控制系统实现自动化,同时实现模块化和定制化开发,将以往的独立单元联网并简化其操作。
通过机器人装载系统实现自动化
对于标准车削机床,可以通过机器人装载系统实现自动化。Mazak产品系列包括TA机器人,装载工件重量最高20kg。TA机器人单元的编程通过Mazak的Smooth控制器实现,确保直观操作和快速机床安装。装载系统自动化刀具作为一款应用集成到控制单元中,确保机床和装载系统相协调。装载机器人配备一个标准接口,可以快速简单地对接任何生产机床。这类自动化适用于中小批量。
借助集成式机器人,机床可以变身为一套高度灵活的自动化解决方案,操作非常简单。集成式刀具装卸(包括特殊和额外刀具)、通过控制菜单先前设定的顺序快速换刀,以及良好的可用性,确保工件的快速加工以及始终如一的高品质。通过集成可选工件测量装置等方式,可以通过模块化方式扩大销售。同时,配备一台机器人e-Bot Cell 720,用于无人操作,每月运行时间最高720小时,甚至可用于加工大量不同工件。甚至可以将批量变化造成的额外工作降至最低程度。
Variaxis系列j-600机床,配备24倍托盘储库和刀库
Integrex和Variaxis系列五轴式加工中心可以通过各种匹配的系统实现自动化,比如托盘更换器和机器人装载机。托盘站(MPP)等解决方案确保快速托盘装运,显著增加了无人运行时间,是夜间无人运行的理想选择。该系统由一个Smooth数控单元控制,配备Mazak的Smooth MPP软件。Smooth MPP软件具备多项创新型功能,简化订单排产,同时,提高生产结果分析速度和系统利用效率。此外,通过电脑和智能手机可以从外部访问数据。
Variaxis系列五轴加工中心可以采用一套标准化、高灵活性自动化解决方案。将托盘存储单元同机床左侧连接可以在加工的同时进行换刀,同时,实现工件托盘自动装/卸。 通过托盘存储单元上的触控屏管理储备。右侧的集成刀库提供多达220个刀位,包括多层。采用悬挂式存储方式,通过一个位于中央的平行夹持器更换刀具。对于小批量生产,特别是原型制造,这是一种理想的解决方案,同时,适用于更换工件运行。
显示加工进度。(绿色表示已完成工序,红色表示未完成工序;工件P02,2574,已完成5000件)
一种适用于大型工件的解决方案是采用12倍托盘交换装置和Tool Hive刀库(最多500个刀位)实现Variaxis i-700五轴机床的自动化,实现各类不同的加工选项。在一个设备空间内,可以在加工的同时装载托盘,然后,通过夹持器装置将托盘放入托盘存储装置内。控制器可以确保托盘按正确的顺序进入机床并开始加工。Palletech系统是Mazak自动化系列产品中的优质型号。
Palletech制造单元通过一个托盘装载器和一个装载站实现机床的无人生产,托盘装载器可以容纳六个处于同一平面的托盘。该系统可连接最多15台机床(总计240个托盘)和八个装载站,形成一个加工链。对于多轮班长时间无人生产,Palletech High Rise系统是理想的选择,该系统的托盘空间位于2层或3层上。
一家泵体制造商采用的两层Palletech High Rise系统。该系统可以为加工链中的五台HCN6800型机床供料
集中刀具管理
在该系统中,同样可以连接最多15台机床(240个托盘)和八个装载站,构建加工链。 这样可以节省大量空间。因此,可以实现更长时间的无人运行,加工需要的所有刀具进行集中管理。借助Mazak开发的刀具运输系统,各类机床所需的刀具可以按照顺序计划进行集中管理,满足机床需要。为了缩短路径,每台机床均在附近配备了自己的刀库,提供最常用的刀具。一个独立刀库最多提供950个额外刀位。
刀具运输系统确保加工链中的每个机床在正确的时间获得正确的刀具。机床前面是一个托盘准备站,其控制系统通过应用程序接口(API)同机床控制器连接,共同决定加工顺序。新的Smooth FMS软件通过屏幕显示加工进度,机床和刀具状态以及机器人和托盘的位置。预期流程模拟功能简化了破损或丢失刀具检测,同时,有助于实现无故障加工。
同样,在工业生产领域,在高灵活性批量生产中,Palletech系统可以实现工件的个性化加工(1件或1件以上)。
但是,Mazak不仅仅提供标准自动化解决方案。若客户存在需要,Mazak Engineering Deutschland还可以为Multiplex W200Y双轴车削中心提供一套门户装载系统,进而实现自动化。该系统并未采用工件存储装置,而是使用了一个配备有金属道具托盘的分度转台。分度转台用作工件储库和进给站。分度转台占地面积小,可存储最多200个工件(平均尺寸60mm),同标准储库相比容量增加144%。这样可以增加无人运行时间。若缺乏熟练工人,则这一点尤为重要。分度转台可以在加工的同时完成准备,确保充分利用Multiplex机床。这套解决方案的一项特别优势是可以轻松获取坯件和成品件。分度转台适用于所有用途和部门,对于诸多系列产品的小组件而言,是理想的解决方案。
另一项创新是2倍托盘交换装置,提高了HCR5000卧式五轴加工中心的效率。该机床用于高速铝材加工,主轴转速达到30000min-1。水平主轴布置和倾斜转台确保在铝材加工中可靠车削大量物料。Maza-trol Smooth X控制器配备了改进软件,尤其适用于五轴加工机床。
自动化解决方案并非适用于所有公司。但是,该机床后续将采用系统解决方案。为每家公司提供定制化设计是机床制造商的重大任务之一。
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“2025机械工业科技创新领航奖”评选活动火热进行中,该评选活动,旨在为中国装备制造业的可持续发展注入新的活力与动力,推动产业的可持续发展、新质生产力提升和制造强国建设进程,实现国家现代化产业体系结构优化的整体目标。
作者:现代制造
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