Transferna strojna obdelava s sistemi FANUC CNC

Serijska proizvodnja s fleksibilnimi stroji

Transferni centri ANGER združujejo prednosti centrov za strojno obdelavo in transfernih linij 

Podjetje ANGER MACHINING si je pridobilo sloves, saj je oralo ledino pri serijski tehnologiji strojev za strojno obdelavo s krmilji CNC. Ti tako imenovani transferni centri, ki veljajo za kombinacijo centrov za strojno obdelavo in transfernih linij, so navdušujoči zaradi visoke zmogljivosti, a fleksibilne serijske proizvodnje. Primeri vključujejo dva stroja HCXchange 2000 s krmiljem CNC FANUC serije 31i za dobavitelja v avtomobilski industriji, podjetje Magna.

ANGER MACHINING GmbH, s sedežem v avstrijskem Traunu, je proizvajalec visokohitrostnih sistemov za strojno obdelavo. Podjetje je z razvojem serijskega koncepta leta 1984 postavilo nove standarde po storilnosti in pridobilo ugleden sloves na svetovnem tržišču. Roland Haas (dipl. inž.), glavni inženir v podjetju ANGER, na kratko pojasni, zakaj je ta tehnologija posebna: »Uvedli smo koncept transferne linije v enem samem stroju.« Obdelovanec se naloži v vpenjalno napravo in nato izjemno hitro premakne od enega stacionarnega vretena k drugemu. Časi od reza do reza so izjemno kratki, v idealnem primeru samo 0,3 sekunde. Obdelovance, ki bodo strojno obdelani, je mogoče premakniti linearno in rotacijsko po vseh prostorskih oseh ter tako obdelati z vseh šestih strani.

V ospredju: preprečevanje prekinitev delovanja

Vsa orodja poberejo posebna vretena za strojno obdelavo in večvretenske glave, pritrjene na do štiri strani območja strojne obdelave centra. Na teh visokostorilnostnih strojih je čas nedelovanja zaradi zamenjave orodja preteklost. Na fleksibilnih strojih ANGER poteka zamenjava orodja sočasno s strojno obdelavo. Zato so omogočeni krajši časi ciklov in večja zmogljivost na veliko manj zasedenega prostora v primerjavi s tradicionalnimi centri za strojno obdelavo.

Na približno 20 do 40 postajah stroj upravlja vsa potrebna opravila strojne obdelave, in to z največjo natančnostjo, saj orodje ostane na natanko isti poziciji v držalu orodja. Vpenjanje je treba izvesti samo enkrat, zato se zmanjšajo napake zaradi vpenjanja ali ročnega nameščanja. Zato lahko transferni centri ANGER dosegajo tolerančne vrednosti pozicioniranja v višini 0,015 mm, tolerančne vrednosti premera IT 5 in vrednosti okroglosti do 0,001 mm, kar omogoča zanesljive postopke.

Premikanje manjših uteži pomaga zmanjšati obrabo sestavnih delov sistema ter omogoča izjemno dinamične značilnosti traverziranja s hitrostmi strojne obdelave do 90 m/min in pospeškom 1 g. Podstavki strojev, ojačani z armiranim betonom, ki zmanjšuje vibracije, zagotavljajo najvišjo stopnjo togosti in lahko, odvisno od tehničnih podatkov stroja, tehtajo do metričnih 25 ton.

Od očal do avtomobilske industrije

Transferni centri ANGER so idealna izbira, zlasti če je potrebno število enot od 150.000 do 500.000 letno za enake obdelovance ali obdelovance s podobno obliko. Na začetku delovanja je podjetje dobavljalo visokozmogljive stroje predvsem industriji izdelave očal. Zmanjšali so lahko čase nedelovanja zaradi strojne obdelave z več orodji, saj so ponudili učinkovit način za popolnoma samodejno rezkanje okvirjev za očala iz kosov plastike.

Potem, ko je strojno obdelavo na tem trgu zamenjala vse bolj kakovostna tehnologija injekcijskega brizganja, je podjetje ANGER svoje stroje dobavljalo vse večjemu trgu mobilnih telefonov, izvajali so na primer rezkanje okvirjev iz magnezija za mobilne telefone Ericsson. Nato se je pozornost podjetja zelo hitro preusmerila iz tehnologije mobilnih telefonov v smer avtomobilske industrije, kjer so bile potrebne podobne količine enakih obdelovancev. Na začetku so te vključevale predvsem gredi in sestavne dela v obliki kock iz aluminija. Sedaj pa se je z uvedbo modelov strojev ANGER HCS in HCP razpon aplikacij razširil na valje ABS in mnoge druge manjše sestavne dele.

Stroji HCX: še večje traverzirane poti in večja togost

Stroji ANGER so se stalno razvijali. Iz serije HCP je nastal model HCX, ki je ohranil potrjeno osnovno načelo s stacionarnimi vreteni in premikajočimi se obdelovanci, toda tehnologija je bila v celoti na novo zasnovana. Najočitnejša inovacija je velik prirobnični okvir, na katerega je mogoče prosto pritrditi enote vreten za strojno obdelavo in jih preprosto prerazporediti.

Roland Haas pravi: »Za HCX smo izvedli popoln razvoj mehatronike in uporabili celoten razpon virtualne simulacije.« Razvijalci so najprej izračunali in primerjali različne potujoče stebre s skupino nastavkov za pritrjevanje, ki deluje po načelu škatla v škatli, pri čemer so se odločili za slednjo rešitev. Z različnimi partnerji so nadalje razvili koncept. S podporo mehatronskega sistema za simulacijo so optimizirali različne sestavne dele v več razvojnih ponovitvah. Roland Haas podrobneje pojasnjuje: »Izboljšali smo togost na odločilnih mestih in zmanjšali količino materiala, kjer poteka premikanje mase. Poleg tega smo simulirali in optimizirali delovanje nadzora za vse osi. Šele, ko so bile nastavljene in preverjene vse simulacije, je bil zgrajen prototip stroja HCX.« Podjetje ANGER je pri tej seriji končno optimiziralo nove stroje, kar zadeva življenjsko dobo, preprostost za montažo in prijaznost do uporabnika.

Poleg tega je strojni inženir uvedel sistem CAM, s katerim je mogoče takoj po prejetju naročila simulirati postopek strojne obdelavi, ki sledi. »To omogoča, da vretena oblikujemo tako, da zagotovo ne more priti do trčenj,« pojasnjuje Roland Haas. Ne nazadnje ANGER deluje kot glavni izvajalec. To pomeni, da dobavi stroj in tudi celoten postopek strojne obdelave z vnaprej določenim časom cikla. Projekt se stranki preda na ključ skupaj s programom CNC, potrdilom o statistični kakovosti in avtomatizacijo.

V letu 2014 je sledil naslednji mejnik v zgodovini podjetja s predstavitvijo strojev ANGER FLXBL na trgu. Ti stroji so fleksibilni, standardizirani, modularni transferni centri, zasnovani za strojno obdelavo natančnih delov v proizvodnji srednjih do velikih serij. Stroje ANGER FLXBL je mogoče preprosto in hitro rekonfigurirati, zato je mogoče strojno obdelati izjemno različne obdelovance različnih velikosti serij v več zaporednih življenjskih ciklih izdelka. Ta fleksibilnost za operaterja sistema pomeni največjo možno zaščito naložbe, skupaj s prednostmi potrjene tehnologije transfernih centrov.

Magna: Proizvodnja serijskih delov z veliko natančnostjo

Dva stroja ANGER HCXchange 2000 (pravzaprav predhodnika stroja ANGER FLXBL) sta bila leta 2011 dobavljena enemu največjih dobaviteljev v avtomobilski industriji, avstrijsko-kanadski skupini Magna, ki ima evropski sedež v kraju Oberwaltersdorf, ki je le dve uri in pol oddaljen od Trauna. V proizvodnem obratu na lokaciji Lannach na avstrijskem Štajerskem dva stroja Anger strojno obdelujeta ohišja izravnalnih gredi za bencinske motorje, in sicer letno 300.000 enot. Vsak od strojev lahko proizvede popoln dokončan izdelek v enem postopku. Osrednja avtomatizirana celica z robotom med obema strojema t oskrbuje s surovci in odlaga dokončno obdelane dele na transportni trak. Ta rešitev na najmanjšem prostoru in z najmanjšim stroškom na enoto je za podjetje Magna Powertrain Lannach najbolj ekonomična rešitev strojne obdelave. Izpolnjena je tudi zahteva po prilagodljivem preoblikovanju stroja za druge sestavne dele. Obdelovanci potrebujejo zapleteno strojno obdelavo in zahtevajo izjemno veliko natančnost, kar zadeva izvrtine za točke ležajev, vse do prikaza prirobnic, vrednosti ploščatosti in referenčnih točk. 35 korakov strojne obdelave se izvede na stroju HCXchange s časom cikla 114,25 sekunde na del, vključno s popolnoma avtomatiziranim nalaganjem. Z uporabo orodij z več glavami se količina posameznih elementov, kar zadeva izvrtine in navoje, še poveča.

Tehnologija krmilj in pogonov FANUC

Magna je oba stroja ANGER HCXchange naročila s tehnologijo krmilj in pogonov družbe FANUC – to za družbo ANGER ni novo partnerstvo, saj so do približno pred 5 leti uporabljali predvsem sestavne dele tega vodilnega proizvajalca krmilj CNC na svetovnem tržišču. Roland Haas pojasnjuje: »Takrat smo veliko dela opravljali za severnoameriško tržišče, kjer so zahtevali predvsem krmilja FANUC. Sodelovanje z družbo FANUC nam je izjemno koristilo. Režijski stroški na področju servisa ter vzdrževanja so bili minimalni in izdelki so bili absolutno zanesljivi. Žal pa se je zaradi recesije v Severni Ameriki in v avtomobilski industriji sodelovanje z družbo FANUC zmanjšalo. Zato smo bili zaposleni v podjetju ANGER izjemno veseli naročila skupine Magna, da opremimo stroje ANGER HCXchange s krmilji FANUC. Sedaj znova sodelujemo s tem zanesljivim, močnim partnerjem.«

Poleg izvedbe sistema CNC FANUC serije 31i smo se prvotno izjemno posvetili pogonskemu sistemu strojev, ki so konfigurirani v skladu s sistemom škatla v škatli. Posebna funkcija je na primer traverziranje v vodoravni smeri, kar se doseže z vzporednim delovanjem dveh krogličnih vreten. Cilj je bil izbrati ustrezno nastavitev in zagotoviti zanesljivo prilagajanje krmiljenja. Ne nazadnje pa je potrebna tudi natančnost pozicioniranja na µm natančno.

Izziv so bili tudi motorji drugih proizvajalcev, predvideni za integracijo. ANGER namreč pri svoji zasnovi stroja uporablja lastniške servomotorje z votlo gredjo. Druga težava so bile štiri osi, standardno uporabljene v strojih ANGER HCX. Peta os je na zahtevo stranke vgrajena v vpenjalno napravo. Roland Haas pravi: »Pri naročilu za skupino Magna smo morali prvič uporabiti pogon z dvojnim navorom. Toda prilagoditev in optimizacijo tega pogona smo lahko uredili skupaj z družbo FANUC.«

Proizvajalec krmilj zagotavlja storitve strokovnega znanja

Za rešitev vseh izzivov, povezanih s pogoni in krmilji, je bilo potrebno strokovno znanje, ki ga je družba FANUC zagotovila iz nemške podružnice, skupaj z dodatno podporo iz Japonske. Roland Haas je zadovoljen: »Obiskali so nas isti strokovnjaki za krmilja iz družbe FANUC kot prej, tako da so bili že seznanjeni z izdelkom. Zagotovili so resnično prvovrstno podporo.«

Kar zadeva krmilja, so tehnični podatki za edinstvene primerke ali posebne cikle omejeni. Zato ANGER poskrbi, da so, kadar je to le mogoče, vsi postopki strojne obdelave in traverzna premikanja programirljivi s preprostimi ukazi in standardnimi funkcijami, da se dosežejo hitri cikli. Zato sta funkcija preverjanja v krmilju in izjemno hiter čas cikla PLC za podjetje ANGER med odločilnimi dejavniki v bitki za desetinke sekunde.

Tudi zahteve za programiranje PLC so bile izjemno zahtevne, predvsem zaradi dveh dvojnih izmenjevalnikov orodij na stroj. Družba FANUC je prevzela ta opravila programiranja. Kot pravi Roland Haas, je bilo podjetju ANGER zelo pomembno, da je lahko to posebno znanje kot storitev našlo neposredno pri družbi FANUC. Meni, da imajo prav proizvajalci serij največ koristi od zanesljivosti tehnologije pogona in krmiljenja FANUC. Dodal je še, da je po izvedbi in testiranju celotna instalacija delovala še zelo dolgo. Če bi kdaj bilo treba zamenjati sestavne dele, bi bilo to zelo preprosto.

Prijazno do uporabnikov zaradi aktivnih uporabniških vmesnikov

Kar zadeva prijaznost do uporabnikov, lahko ANGER računa na družbo FANUC.  Proizvajalec strojev je opravil veliko naložbo v HMI (vmesnik med ljudmi in stroji), ki je izjemno priročen, saj uporabniku ponuja raznovrstne vizualizacije. Integrirane fotografije na primer natanko označujejo, kje so se pojavile napake in kako jih odpraviti. Priznamo, da takšni vmesniki, prilagojeni za stranko, v preteklosti niso bili močna stran krmilj FANUC, toda to se je sedaj spremenilo. Roland Haas potrjuje: »Sedaj FANUC zagotavlja možnosti za vizualizacijo, ki so izjemno v pomoč nam in predvsem operaterjem strojev.« Družba ANGER je sporočila tehnične značilnosti glede videza zaslonov. Storitev izvedbe zaslonov pa je zagotovila družba FANUC.

ANGER MACHINING GmbH: stroji za proizvodnjo prilagodljivih serij

Mednarodno podjetje za strojegradnjo s sedežem v avstrijskem Traunu je specializirano za razvoj in proizvodnjo transfernih centrov. Ti visokohitrostni sistemi za strojno obdelavo se uporabljajo predvsem v avtomobilski industriji za strojno obdelavo serijskih delov z zahtevami po izjemno veliki natančnosti. V ospredju so aplikacije za dele motorja, menjalnika ali ohišja iz aluminija ali jekla. Podjetje se je od ustanovitve leta 1982 izkazalo kot zelo uspešno na svetovnem trgu, saj ima tri podružnice v Nemčiji, Združenih državah Amerike in na Japonskem ter številne prodajne in storitvene partnerje.

Transferni centri ANGER se poleg za druge aplikacije uporabljajo tudi za strojno obdelavo ohišij ventilov za samodejne sisteme prenosa moči in sisteme prenosa moči z dvojno sklopko, ohišja avtomobilskih menjalnikov, distančne palice, ohišja izravnalne gredi ali odmične gredi ter druge natančne komponente v obliki prizme ali motorne in zobniške gredi.

Med stranke spadajo mednarodni proizvajalci avtomobilov, kot sta Daimler in VW, vodilni dobavitelji v avtomobilski industriji, kot so ZF, Magna, Mahle, ThyssenKruppPresta, INA Schaeffler, Bosch in Linamar Group, ter številna podjetja za tlačno litje.