Машинна обработка с трансфериране с ЦПУ на FANUC

Серийно производство с гъвкави машини

Многопозиционните агрегатни машини на ANGER съчетават предимствата на центровете за машинна обработка на метали и автоматичните линии 

ANGER MACHINING си е създала име на пионер в серийната технология за системи за серийна машинна обработка на метали, управлявани с ЦПУ. Тези така наречени многопозиционни агрегатни машини, които са съчетание от център за машинна обработка на метали и автоматизирана линия, впечатляват с високопроизводителното, но въпреки това гъвкаво серийно производство. Примерите включват две машини HCXchange 2000, управлявани с ЦПУ серия 31i на FANUC, доставени на автомобилния доставчик Magna.

ANGER MACHINING GmbH със седалище в Траун, Австрия, произвежда системи за високоскоростна машинна обработка на метали. Със серийната си концепция, разработена през 1984 г., компанията задава нови стандарти за производителност и се налага успешно на световния пазар. Роланд Хаас (дипл. инж.), главен инженер в ANGER, обяснява накратко какво прави тази технология специална: „Внедрихме концепцията за автоматизирана линия в една машина.“ Обработваният детайл се зарежда в захващащо устройство и след това се премества със светкавична скорост от един неподвижен шпиндел към следващия. Времената от стружка до стружка са изключително кратки, в идеалния случай едва 0,3 секунди. Машинно обработваните детайли могат да се движат линейно и със завъртане във всички пространствени оси и по този начин се обработват от шест страни.

На фокус: намаляване на времената за престой

Всички инструменти се взимат от специални шпиндели за обработка на метали и многошпинделни глави, монтирани при до четири страни на областта за обработка на центъра. При тези високопродуктивни машини времената за престой, дължащи се на смяната на инструменти, остават в миналото. При гъвкавите машини на ANGER смяната на инструментите се извършва успоредно по време на самата обработка. Резултатите са по-кратки времена за цикъл и висока производителност на много по-малка площ в сравнение с традиционните центрове за машинна обработка на метали.

На близо 20 до 40 станции машината изпълнява всички необходими задачи за обработка – и прави това с максимална прецизност, като инструментът остава точно в същата позиция в държача. Тъй като захващането трябва да се извърши само веднъж, времето за захващане се намалява, а така също и грешките от ръчното позициониране. В резултат на това многопозиционните агрегатни машини на ANGER могат да постигнат надеждни допуски при позициониране по време на процеса от 0,015 мм, допуски за диаметър от IT 5 и стойности на закръгленост до 0,001 мм.

Малките премествани тегла помагат да се намали износването на компонентите на системата и позволяват изключително динамични характеристики на преместване със скорости на обработка до 90 м/мин и ускорение 1 г. Максималното ниво на устойчивост се осигурява от машинните легла, усилени с намаляващ вибрациите стоманобетон, който в зависимост от спецификациите на машината може да тежи до 25 тона.

От оптичната до автомобилната промишленост

Многопозиционните агрегатни машини на ANGER са идеалният избор особено когато се изисква броят на еднаквите произведени единици или на тези с подобна конструкция да бъде от 150 000 до 500 000 годишно. В по-ранната си история компанията ANGER е доставяла високопроизводителните си машини предимно на оптичната промишленост. Те успяват да намалят времената на престой благодарение на машинната обработка с няколко инструмента и по този начин да предложат ефективен метод за изцяло автоматизирано фрезоване на рамки за очила от пластмасови блокове.

След като машинната обработка на този пазар бива изместена от непрекъснато повишаващото се качество на технологията за шприцоване, ANGER започва да предоставя машините си на разрастващия се пазар на мобилни телефони, където например те фрезоват магнезиевите рамки за мобилните телефони на Ericsson. След това фокусът бързо се измества от производството на мобилни телефони към автомобилната промишленост, където се търсят подобни количества единици от едни и същи обработвани детайли. В началото това включва преди всичко валове и компоненти с кубична форма, изработени от алуминий. Междувременно с въвеждането на моделите машини HCS и HCP на ANGER спектърът от приложения се разширява с цилиндри за ABS и много други дребни и сложни компоненти.

Машините HCX: още по-дълги траектории на преместване и по-висока устойчивост

Машините ANGER също продължават да се развиват. От серията HCP възниква моделът HCX, който на практика запазва доказания основен принцип с неподвижни шпиндели и преместващ се обработван детайл, но технологията му е проектирана изцяло наново. Най-видимата иновация е фланцовата рамка, на която шпинделите за обработка на метали се монтират свободно и могат лесно да се пренареждат.

Роланд Хаас разказва: „За HCX извършихме цялостна електронно-механична разработка и използвахме пълния спектър на виртуална симулация.“ Най-напред разработчиците изчисляват и сравняват различните преместващи се колони с групови монтажни стойки „кутия в кутия“, като се спират на последното решение. Заедно с различни партньори доразвиват концепцията. С помощта на системата за електронно-механична симулация те оптимизират различните компоненти в няколко итерации на разработката. Роланд Хаас уточнява: „Подобрихме устойчивостта в критично важни области, като същевременно намалихме материала там, където има движение на маса. И симулирахме и оптимизирахме функционирането на управлението за всичките оси. Едва след като всички симулации бяха настроени изправно, бе създаден прототипът на HCX.“ За серийни производства ANGER накрая оптимизира новите си машини с оглед на експлоатационния срок, както и удобството за сглобяване и поддръжка.

Освен това машинният инженер внедрява CAM система, с която непосредствено след получаване на поръчка може да се симулира последващият процес на машинна обработка. „Това ни позволи да проектираме шпинделите по начин, който да гарантира липсата на сблъсъци“, обяснява Роланд Хаас. В крайна сметка ANGER работи като главен подизпълнител. Това означава, че доставя не само машината, но и целия процес на машинна обработка с предварително зададено време за цикъл. Проектът се предава на клиента напълно готов с програма за ЦПУ, статистически сертификат за качество и автоматизация.

През 2014 г. е постигнат следващият важен етап в историята на компанията с пускането на пазара на FLXBL на ANGER. Това са гъвкави, стандартизирани, модулни многопозиционни агрегатни машини, предназначени за обработка на прецизни детайли при средни до големи обеми на производство. FLXBL на ANGER може лесно и бързо да се преконфигурира и по този начин да се обработват различни обеми от най-разнообразни детайли в няколко последователни цикъла на живот на изделията. Нейната гъвкавост, която за системния оператор означава най-голямата възможна защита за направените от него инвестиции, е съчетана с предимствата на доказаната технология на многопозиционните агрегатни машини.

Magna: високопрецизно производство на серийни детайли

Две машини HCXchange 2000 на ANGER (които всъщност са предшественици на FLXBL на ANGER) бяха доставени през 2011 г. на един от най-големите автомобилни доставчици, австрийско-канадската група Magna, чието европейско седалище в Обервалтерсдорф е само на два часа и половина път от Траун. В производствената база в община Ланах, разположена в австрийския регион Щирия, с двете машини на Anger се обработват годишно по 300 000 корпуса на балансиращи валове за бензинови двигатели. Всяка машина може да произвежда цялата завършена част с една настройка. Централната автоматизирана клетка е с робот между двете машини, който ги зарежда със заготовки и поставя завършените обработени части върху лентата на конвейер. Това решение върху възможно най-малката производствена площ и с възможно най-ниските разходи за единица продукция представлява най-икономичното решение за машинна обработка за Magna Powertrain Lannach. Изискването за гъвкаво преоборудване с инструменти на машината за друг компонент също е спазено. Обработваните детайли изискват сложна машинна обработка и имат много висока спецификация за прецизност по отношение както на пробитите отвори за точките на лагеруване, така и на изображенията на фланците, стойностите на равнинност на повърхността и референтните точки. 35-те стъпки на машинна обработка се извършват от HCXchange с време за цикъл от 114,25 секунди на детайл, включително напълно автоматично натоварване. Чрез използването на инструменти с многошпинделни глави количеството на отделните елементи от гледна точка на пробитите отвори и нарязаните резби е още по-голямо.

Технология за управление и задвижване от FANUC

Magna поръчва двете машини HCXchange на ANGER с технология за управление и задвижване от FANUC – това не е ново партньорство за ANGER, тъй като там, преди близо 5 години, първоначално са се използвали компоненти от световния пазарен лидер за ЦПУ. Роланд Хаас обяснява: „По това време работехме много за северноамериканския пазар, който търсеше основно управления на FANUC. Сътрудничеството с FANUC бе много добро за нас. Допълнителните разходи в сферата на обслужването и поддръжката бяха минимални и продуктите бяха абсолютно надеждни. За съжаление, икономическата криза в Северна Америка и местната автомобилна промишленост доведоха до свиване на сътрудничеството с FANUC. Така че ние в ANGER сме много доволни от поръчката на Magna Group за оборудване на машините HCXchange на ANGER с продукти на FANUC. Защото сега си върнахме този надежден и силен партньор.“

В допълнение към внедряването на системата за ЦПУ от серия 31i на FANUC основното внимание първоначално бе насочено към системата за задвижване на машините, конфигурирана в съответствие със системата „кутия в кутия“. Специална функция например е преместването в хоризонтална посока, което се постига с две сачмено-винтови двойки, работещи успоредно. Задачата тук бе да се изберат правилните настройки и да се гарантира надеждно регулиране от управляващото устройство. Накрая, трябваше да се постигне точност до микрони.

Друго предизвикателство е интегрирането на мотори, произведени от трети страни. Защото ANGER внедрява патентовани сервомотори с кух вал в концепцията на своята машина. Друг проблем е, че стандартно на машините HCX на ANGER се използват четири оси. Пета ос се внедрява в захващащото устройство по искане на клиента. Роланд Хаас разказва: „За поръчката на Magna за първи път трябваше да използваме задвижване с регулируем въртящ момент. Но това регулиране и оптимизацията на задвижването бе също нещо, с което успяхме да се справим заедно с FANUC.“

Производител на управляващи устройства предлага специализирани знания като услуга

За да могат да бъдат решени всички проблеми със задвижването и управлението, са необходими специализирани знания, които FANUC предоставя чрез германския си филиал, наред с допълнителната поддръжка от Япония. Роланд Хаас споделя със задоволство: „Посетиха ни същите специалисти по управляващи устройства от FANUC, които вече бяха много по-добре запознати с продукта от по-рано. Те ни предложиха наистина първокласна поддръжка.“

От гледна точка на управлението спецификациите за еднократни или специални цикли са ограничени. Вместо това ANGER прави така, че където е възможно, всички операции по машинна обработка и движения с преместване да могат да бъдат програмирани с прости команди и стандартни функции, за да се постигнат кратки цикли. Ето защо прогнозната функция на управляващото устройство и много краткото време за цикъл на PLC са сред решаващите фактори за ANGER в битката за спечелване на милисекунди.

Също така има много строги изисквания за програмирането на PLC, основно заради двете двойни устройства за автоматична смяна на инструментите на всяка машина. FANUC се нагърби с тези задачи за програмиране. Според Роланд Хаас за ANGER е било много важно да успее да получи тези специализирани знания като услуга директно от FANUC. По негово мнение серийните производители имат най-голяма полза от надеждността на технологията за задвижване и управление на FANUC. Той добавя, че след като веднъж е била внедрена и тествана, тя е продължила да функционира изправно дълго време. Ако някога стане необходима замяна на компоненти, това ще бъде организирано по много практичен начин.

Удобство при използване благодарение на активните интерфейси

По отношение на удобството на използване ANGER също може да разчита на FANUC.  Производителят на машини направи голяма инвестиция в максимално удобен HMI (интерфейс човек – машина), който предлага на потребителя разнообразие от визуализации. Интегрираните снимки например показват точно къде са възникнали неизправностите и как трябва да се отстранят. Трябва да признаем, че персонализираните интерфейси като тези не бяха сред основните предимства на управляващите устройства на FANUC в миналото, но нещата вече се промениха. Роланд Хаас потвърждава: „Между другото FANUC предлага опции за визуализация, които са от много голяма полза за нас и преди всичко за операторите на машините.“ ANGER предостави спецификация как трябва да изглеждат екраните. Услугата по самото им внедряване бе предоставена от FANUC.

ANGER MACHINING GmbH: Машини за гъвкаво серийно производство

Международната машиностроителна компания със седалище в Траун, Австрия, се специализира в разработването и производството на многопозиционни агрегатни машини. Тези високоскоростни системи за машинна обработка на метали се използват предимно в автомобилната промишленост за обработка на серийни детайли с много високи изисквания за прецизност. Основният фокус включва приложения за изработка на алуминиеви или стоманени части на двигатели, скоростни кутии и шасита. С трите си дъщерни дружества в Германия, Съединените щати и Япония заедно с многобройните търговски и сервизни партньори компанията се е наложила успешно на световния пазар от основаването си през 1982 г.

Наред с останалите приложения многопозиционните агрегатни машини на ANGER се използват за обработка на корпуси на клапани за трансмисионни системи с автоматично превключване и с двоен съединител, корпуси на автомобилни трансмисии, основни плочи, корпуси на балансиращи и разпределителни валове и други прецизни компоненти с призматична форма или двигателни и зъбни валове.

Клиентите ѝ включват международни автомобилни производители, като Daimler и VW, както и водещи доставчици за автомобилната промишленост, като ZF, Magna, Mahle, ThyssenKruppPresta, INA Schaeffler, Bosch или Linamar Group, наред с многобройните компании за леене под налягане.