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节时省钱的机器人加工单元
newmaker    来源:MM现代制造
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加工中心/FMS展厅
车铣加工中心, 铣削加工中心, 钻铣加工中心, 镗铣加工中心, 五轴加工中心, ...
设立在Nevada地区的加工车间自其钣金件加工业务采用机器人加工系统之后,收获颇丰。公司计划引进一套自动化系统应用于CNC数控加工。来自于Methods Machine Tools公司的Fanuc JobShop机器人加工单元,在加工最重要的一个工件时,不但节约了生产成本,而且缩短了加工周期。

B&J公司的主要业务是为磁性门锁加工防冲击板。为了满足其客户对这些防冲击板平直度的高精度要求,该车间不得不将这些工件移交到另外一家公司进行进一步磨削加工。除了这些工件的高额运输费用之外,外协磨削加工还增加了大量的生产时间。在引进自动化加工单元以后,这一情况发生了改变:工件的大部分加工操作不但都能在本车间内完成,而且还提高了零件的加工质量并缩短了加工周期。

实际上,B&J公司远远超过了一个机加工车间的水平,自动化生产对于该公司的副总裁Gregg Fisher先生而言再也不是什么新鲜技术。除了提供全方位的CNC数控加工服务之外,该公司还采用机器人设备从事精密的钣金件加工,例如钣金件的冲剪、冲压焊接,其加工精度达到±0.0001in(1in=0.0254m)。B&J公司创建于1973年,是一个家族式企业,坐落在Nevada地区Sparks镇。其客户范围跨越各个行业,公司为这些客户加工所需的零件,例如自动投币售货机、医疗器械、运动器材和饮料机的各种零件。

寻找机加工解决方案

在为钣金件加工引入机器人系统的同时,Fisher先生也在努力寻求相应的机加工解决方案。他提出了提高自动化水平的要求,之后,Methods Machine Tools公司推荐了一种具有挑战意义的综合性系统来提高生产速度,提高当地一个长期客户的防冲击板整体加工的工艺水平。这家客户的磁性门锁分几种不同尺寸,由一个安装在固定入口框架上的强力电磁铁和安装在移动大门上的防冲击板组成。B&J公司为几种不同型号的门锁制造冲击板。其厚度约为0.5in,零件的尺寸范围为1in×2.5in~3.75in×9in,但有两种型号的门锁占用了该车间生产的50%以上的防冲击板。

之后,Methods公司地区经理和办事处负责人Chris Porter先生参观了B&J公司及加工车间,并对Fisher先生的需求做出了评价。在进一步讨论以及与Methods公司的应用专家协商以后,Fisher先生购置了Fanuc JobShop机器人加工单元。该加工单元由一台Fanuc RoboDrill VMC立式加工中心和一套与其全面配套的6轴Fanuc自动化工件装卸机器人组合而成。

JobShop机器人加工单元使工件的平直度和表面粗糙度达到了一个新的水平,该车间再也不需要将平直度不足的防冲击板进一步磨削加工,其质量的提高节约了大量劳务费用和运输费用(图1)。

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图1 JobShop机器人加工单元使工件的平直度和表面粗糙度达到了一个新的水平,该车间再也不需要将平直度不足的防冲击板进一步磨削加工,其质量的提高节约了大量劳务费用和运输费用

JobShop机器人加工单元于2008年初安装在B&J公司,该加工单元的设计主要适合于中小批量的加工生产。加工单元配有液压或气动工件夹座,凡是能在其6in台钳和卡盘上夹紧的任何零件,都适合于在这一单元上加工。该加工单元还配有全套的进出料传送带和防护栏,同时还提供第四轴供客户选用,以进一步提高该工作单元的生产效率。

加工单元的核心RoboDrill VMC立式加工中心可进行转速达5000r/min(也可选用8000r/min)的刚性攻螺纹铣削加工,也可从事其他更多的加工项目。X、Y和Z轴可以加速到1.5g,而进给速度可达1181ipm(也可选用2362ipm),快速横向运动速度高达2125ipm。该机床所配置的标准刀具更换装置为14个工位,而B&J公司购置的设备选用了21个工位的刀具更换装置。其配套的6轴LR Mate 200iC型机器人配有夹钳、教育悬挂附件和几套程序,这些系统可以很容易地适应并满足用户的需求。

节省操作过程和成本

在引进自动化单元前,该公司将上千件激光切割后的毛坯件送到另一家Blanchard车间进行双面砂轮磨削加工。当磨削加工后的防冲击板返回该车间时,该车间就采用CNC数控机床加工特殊的埋头孔、钻孔和其他项目。在采用RoboDrill机床以后,防冲击板的加工质量如此之高,再也无需进一步磨削加工了。现在除了最后一道电镀工作之外,所有的加工操作全部在本车间内完成。

取消了磨削加工工艺之后,车间节约了很大一笔开支,这不仅是因为他们无需再给另一家公司支付防冲击板的磨削加工费用,而且也因此节约了大笔运输费用,这在很大程度上解决了汽油价格的上涨问题。由于全部工作都在公司车间内完成,因此使整体生产时间从6周降低为两周。Fisher先生说:“我们可以将一部分节约的费用返利给我们的客户,他们自然也乐于接受这样的结果,不但在节约费用上有所突破,而且零件的质量水平大幅度提高。”

门锁制造商对防冲击板的平直度要求极高,凹度范围限制在±0.001in之内,凸度范围为±0.003in。在采用JobShop机器人加工单元之后,防冲击板的平直度要比以前更为稳定。而在过去,公司往往会在加工后的零件四周留下一道激光切割的毛边。现在,该加工单元能够很容易地对这些毛边进行铣削加工。

提出新挑战

按照Fisher先生的说法,客户对公司加工的防冲击板给予了很高的评价。然而,在正常的使用情况下,每个防冲击板都会重复磁化,因此需要大量的镍,以免在电磁铁通电时带有其本身的磁性拉力。由于金属中含有大量的镍,因此最初给客户留下深刻印象的呈镜面的表面,实际上会产生一些视觉偏差,反而影响到某些防冲击板的外观。

于是Fisher先生向Methods公司提出了另一挑战性要求:希望他们提高表面粗糙度,使其看起来光滑适度。一位Methods公司的应用专家拜访了他们的车间,卸除了该机床圆筒形铣刀上6个镶刀片的其中4个。此外还加快了进给速度,这一措施使此后生产的工件的表面粗糙度更加符合需求。

在Fisher先生决定购置JobShop机器人加工单元的过程中,节约劳务费用这一因素起到了重要作用。该加工单元可以减少防冲击板生产中所要求的多道操作工序,可以为B&J公司及其客户节约大量费用。Fisher先生说,他也为这一工艺能够大幅度减少加工过程中的工作量而高兴。

自动化加工事半功倍

以前,该车间的两台CNC数控机床每天工作达20h,用于加工从磨削车间返回的防冲击板。这些工作紧张的雇员们必须为加工防冲击板每天超时工作。Fisher先生无可奈何地说:“我们的工作使工人们筋疲力尽。他们不得不坚持每天工作10h,天天如此。”

而自动化加工单元实际上采用无人化操作生产,包括该车间的整个白班和部分夜班。该加工单元的机器人有三套夹钳,总是夹持需要加工的毛坯件、一个已经完工的工件和一个从台钳到台钳之间过渡的毛坯件。当毛坯件的一侧铣削加工以后,机器人就会将其翻转到另一个台钳上,然后铣削加工毛坯件的另一个侧面。操作员的主要责任是照看另一台机床,白天,只有很少的时间花费在新运行程序的调试设置之中,并在其他机床的周期间隔时间,负责监控这套加工单元。Fisher先生说,操作员的工作只是简单地补充所需加工的毛坯件、检验毛坯件的加工质量并包装已经完工的防冲击板。这一自动化加工单元减少了工件加工时间,使每天的调试和监控时间削减为几个小时。同时解放了操作员,使其能够从事更有挑战性和更有回报价值的工作(图2)。

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图2 这一自动化加工单元减少了工件加工时间,使每天的调试和监控时间削减为几个小时。同时解放了操作员,使其能够从事更有挑战性和更有回报价值的工作

该车间仍在使用陈旧的机床,每次生产一种尺寸以上的防冲击板,而其加工单元的生产效率则要高得多。Fisher先生说:“自动化对我们的工作非常有利。我们非常关心雇员,希望他们掌握最新的技术。我总是将目光放在未来,自动化生产使我们达到了事半功倍的效果。”(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (2010-5-6)
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