加工单元控制器提高生产灵活性

   2018-04-20 58
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作为该工厂“大脑”的一套加工单元,由两台加工中心和一套工件传送系统组成,该加工单元的控制软件由Erowa公司提供,它帮助这个工厂能够每周7天、全天24h无人化的不间断作业,并使其加工主轴的利用率达到了90%。

大多数人可能从没有过多地想到过:预先包装的食品是如何新鲜而毫无变质地送达到杂货店货架上的。然而,Freeman公司的员工们对此幕后发生的事情则有一个更好的了解,以确保每个人能够享受到这一现代化的便利。塑料食品的包装有各种各样的形状,每一种包装需要采用专业化的金属模具使其成型,Freeman公司就是生产这种模具的一家公司。

 

图1 Freeman公司专门从事热成型模具的专业化生产。在这一过程
中,塑料薄板被加热到柔软的程度,然后被吹送到模具型腔内成型

这些模具中的许多产品,除了复杂性之外,Freeman公司的团队还必须考虑到严格的生产进度。事实上,他们往往需要在8~10个星期内,完成全套“交钥匙”工程的软件包,包括从设计理念到最终产品。为了满足这些要求,该公司在很大程度上依赖其由两台机床组成的一套自动化加工单元,该加工单元由来自Erowa公司的控制器驱动。“自从安装这套加工单元以来,Freeman公司已显著地提高了作业调度的灵活性,增加了无人化生产的时间,并且提高了主轴加工的利用率。”Freeman公司的总裁Larry Mears先生说。

Freeman公司生产的模具,用于热成型工艺中。在Freeman公司的这个案例中,可能是一套制作外卖食品容器、泡沫板或三明治包装盒的模具,要求每套模具中的各个型腔与产品所需的形状相匹配。塑料薄板被源源不断地吹送或挤压到模具的型腔上成型,通常采用卷筒式的塑料薄板,其宽度略大于模具本身。塑料薄板被加热到柔软的程度,然后吹送至模腔内,用压缩空气使其成型。残留在内部的空气由一套真空系统清除和吸出,使塑料薄板紧贴在模具的型腔轮廓上。最后,将塑料薄板成型件冷却脱模,送至一台修边压力机进行修整,并将成品分拣出来。

Freeman公司提供设计图或建造打印配置方案,以满足所有主要热成型设备的要求,同时还提供可选用的快速变化型腔和插头,以最大限度地减少各工种之间的变换时间。很多模具的形状非常复杂,其型腔也很深。工作范围包括从原型制作到用于生产每周期几百个塑料件的高产量模具,这一速度意味着其每小时可以生产成千上万个塑料件。

 

图2 自2009年安装该系统以来,5轴线性加工单元已使该公司
的两台5轴加工中心可以每周7天、每天24h不停地进行无人化
操作运行,基本无需人工干预,其主轴的加工利用率已高达90%

Freeman公司努力使其保持最新的现代化技术水平,其最新购买的一些设备就是最好的证明。在过去的几年中,该公司添置了两台车床、一台EDM机床和两台铣床,这些设备都整齐地排列在车间之中。其中最重要的一项投资在2009年10月,当时该公司首次涉足于5轴加工,从瑞士GF AgieCharmilles公司引进了两台Mikron高速加工中心。

该公司还购买了带有自动化系统的机床,并在后来的几个月内,安装了一套带有40个托盘的刀库、一套机器人工件传送系统和加工单元控制器,这两种产品均来自Erowa公司。机器人能自动装卸工件,不久操作员发现大部分时间主要花费在加工单元控制器上,而不是花费在各台机床的CNC系统上。不久之后,他们的机床可以每周7天、每天24h不停地无人化工作运行,基本无需人工干预。

“现在,Freeman公司的主轴加工利用率已高达90%。”Mears先生说道。模腔的产量和交货期得到显著改善。此外,该加工单元还具有一定的灵活性,可在生产中添加紧急加工任务或单件原型生产而不会中断原有的生产进度。这种灵活性及时间和资源的有效利用,很大一部分应归功于该加工单元的“大脑”——Erowa公司的EMC生产控制软件。Freeman公司首席执行官Michael Mullholand先生表示:“排队系统可以先将工件发送到第一台可使用的机床上或一台专用机床上进行加工,”他解释说,“我们可以同时将低批量和高批量工件混合在一起加工,或者将生产运行划分成快速的原型加工件或维修加工件。如果发生刀具断裂或机床停止工作一类的问题,Erowa公司的管理软件会发送电子邮件或文字信息报告报警。”

更灵活的加工进度使得庞大的设备投资更为合理,这对于Freeman公司来说是特别重要的,其将尽最大努力,尽可能发挥机床和其他设备的生产能力。“如果消费者购买一辆法拉利汽车,就必须像驾驶法拉利汽车那样来驾驶它,而不是像驾驶一台拖拉机。否则,你只是白花很多钱而一无所获,”Mears先生解释说,“由Erowa公司提供的自动化系统,使我们购置的机床能够获得更大的效益。”

 

图3 Mears先生说:“Erowa Robot Linear机器人线性
系统可以与多达8台机床和1000个托盘位置一起工作,
还留有足够的空间,可供进一步扩展该加工单元。”

加工中心本身的主轴转速为36000r/min,快速移动速度为1653in/min(1in=25.4mm),刀具库的容量为170把刀具,采用Heidenhain iTNC 530控制系统。在加工单元中,使用Erowa公司的独家专用夹具,使其能够很容易地在机床之间准确地传送各种加工件。Mears先生说:“为我们提供服务的Erowa机器人线性系统可以与多达8台机床和1000个托盘位置一起工作,还留有足够的空间,可供进一步扩展该加工单元。”

事实上,这种扩展有可能成为现实。到目前为止所实现的种种改进,已促使该公司考虑在不久的将来再添置更多的机床,加入到该加工单元之中,Mears先生说:“添加任何新的设备与Erowa系统配套都应采用相对的无缝连接,因为管理系统和机器人可以适应任何其他类型或其他厂生产的机床。只要其带有一个自动化接口,我们就可以接入任何机床。”

 
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