Precyzyjna obróbka metali z wykorzystaniem rozwiązań automatyki przemysłowej

Precyzyjna obróbka metali z wykorzystaniem rozwiązań automatyki przemysłowej

29/05/2024
Źródło informacji: Bosch Rexroth

Zmiany technologiczne stawiają przed producentami obrabiarek poważne wyzwania. Z jednej strony muszą oni wzmacniać swoją pozycję rynkową w segmencie urządzeń precyzyjnych, z drugiej – sprostać rosnącym wymaganiom w zakresie automatyzacji. W jaki sposób technika liniowa może zapewnić im przy tym skuteczne wsparcie uwzględniające aspekty zrównoważonego rozwoju?

Dla wielu producentów obrabiarek odchodzenie od silników spalinowych oznacza spadek popytu w obszarze precyzyjnej obróbki metali. Aby wzmocnić swoją pozycję na rynku, potrzebują innowacyjnych rozwiązań. Trend w kierunku elektromobilności i technologii przyjaznych dla klimatu stwarza zarazem możliwości rozwoju. W jaki sposób technika liniowa może pomóc branży budowy maszyn i urządzeń w skutecznym kształtowaniu tej indywidualnej transformacji?

Wyzwanie w obszarze obróbki precyzyjnej

Producenci maszyn, którzy chcą utrzymać swoją pozycję rynkową w sektorze precyzyjnej obróbki metali, muszą stosować innowacyjne rozwiązania, aby móc oferować wydajne i ekonomiczne systemy produkcyjne, takie jak serie maszyn reprezentujących różne klasy dokładności.

Kolejnym trendem są kompletne rozwiązania obejmujące moduły automatyzacyjne na potrzeby załadunku obrabianych przedmiotów lub oprzyrządowania. Wszystkie maszyny i systemy powinny być oczywiście jak najbardziej kompaktowe i trwałe.

Kompensacja efektów termicznych

Firmy, które chcą trwale ugruntować swoją wysoką pozycję w sektorze wysokiej precyzji, muszą zadbać o jeszcze stabilniejsze odwzorowanie procesów bez nadmiernych kosztów. Jednym ze sposobów na osiągnięcie tego celu na przykład w przypadku frezowania z dużą prędkością i precyzją jest optymalizacja aspektów termicznych wszystkich komponentów liniowych uczestniczących w procesie.

W miarę możliwości nie powinno to wymagać zewnętrznych systemów chłodzenia, które zwiększają koszty konstrukcyjne i eksploatacyjne. Ekonomicznym i elastycznym rozwiązaniem jest tu opatentowany system Thermo Compensating Rail System TCRS firmy Bosch Rexroth.

Przy użyciu TCRS można na przykład odprowadzać bezpośrednio z prowadnicy liniowej energię powstającą w wyniku tarcia lub doprowadzać energię cieplną do maszyny w celu rozpoczęcia produkcji. W obu przypadkach szybko osiągnięta stabilność termiczna minimalizuje liczbę wadliwych wyrobów i zwiększa produktywność. Eliminuje też konieczność ponownej regulacji w procesie. Umożliwia to maszynie osiągnięcie większej precyzji, dynamiki i przepustowości w stałych warunkach.

Dzięki zintegrowanej funkcji regulacji temperatury, którą firma Bosch Rexroth udostępnia jako opcję dla prowadnic szynowych kulkowych i rolkowych, zintegrowanych systemów pomiarowych i napędów śrubowych, można oferować dostosowane do potrzeb pakiety dla urządzeń precyzyjnych lub modernizować z ich pomocą te urządzenia.

Istotną zaletą tej funkcji w stosunku do konwencjonalnych rozwiązań do regulacji temperatury jest to, że nie wymaga ona dodatkowej przestrzeni montażowej dla komponentów zewnętrznych. Przewody rurowe są wprowadzane bezpośrednio do rowków wykonanych w prowadnicach lub otworów w napędach śrubowych i podłączane do centralnego układu chłodzenia.

Pozwala to na realizację funkcji regulacji temperatury przy zachowaniu tych samych właściwości mechanicznych oraz minimalnych kosztów projektowych i eksploatacyjnych.

Prowadzenie, pomiar i regulacja temperatury w jednym systemie

Firma znalazła również solidne i zajmujące niewiele miejsca rozwiązanie do pomiaru położenia. Zintegrowany system pomiarowy IMS można wykorzystać do odwzorowywania funkcji prowadzenia i pomiaru w prowadnicy liniowej. W przeciwieństwie do podziałek szklanych, które działają z porównywalną precyzją i powtarzalnością, system IMS jest niewrażliwy na zabrudzenia i wstrząsy.

Co więcej, funkcja enkodera w IMS nie wymaga ani powietrza uszczelniającego, ani komponentów zewnętrznych. Dzięki czujnikom przyspieszenia, które mogą być odczytywane cyklicznie, system nadaje się nawet do aktywnego tłumienia drgań w osiach liniowych i do określania pozycji w połączeniu z silnikami liniowymi.

Czytaj więcejKorzyści z zastosowania prowadnic hydrostatycznych w obróbce tytanu i Inconelu

Jeszcze większą wydajność zapewnia IMS z indukcyjnym systemem pomiarowym w połączeniu z opcją regulacji temperatury TCRS, ponieważ pozwala ona eliminować błędy pomiarowe, które mogą wystąpić z powodu minimalnych odkształceń szyny. W efekcie wzrastają szybkość i stabilność procesu, nie ma też potrzeby ponownej regulacji w jego trakcie. Prowadnica liniowa łączy tym samym dwie funkcje: pomiaru i regulacji temperatury.

Niski poziom drgań podczas obróbki

W celu osiągnięcia dokładności w zakresie µm, elementy prowadzące muszą pracować bardzo płynnie i wykazywać jedynie minimalne tendencje do pulsacji. Zoptymalizowane pod tym kątem prowadnice szynowe rolkowe dbają o płynne przejście rolek do siły maksymalnej dzięki opatentowanej strefie wejściowej w wózku. Umożliwia to precyzyjną obróbkę przy ograniczonych drganiach w razie potrzeby, niezależnie od temperatury.

Zoptymalizowana praca napędów śrubowo-tocznych firmy Bosch Rexroth zapewnia producentom obrabiarek wysoką dokładność zgodnie z klasą tolerancji ISO 3.

Czytaj więcejAktywny system kontroli wibracji do obrabiarek CNC

Automatyzacja bez potrzeby konserwacji

Coraz więcej producentów maszyn wymaga kompletnych rozwiązań, w tym automatycznego załadunku obrabianych przedmiotów lub oprzyrządowania. Firma oferuje szeroką gamę komponentów i modułów techniki liniowej, aż po kompletne podsystemy mechatroniczne, które można łatwo uruchomić i podłączyć do nadrzędnego systemu sterowania.

Prowadnice liniowe  pozwalają również zaoszczędzić czas podczas montażu i serwisowania – wynika to z elastycznych możliwości wymiany, a także z szybkiego i łatwego montażu zatrzaskowego sprawdzonej listwy osłonowej. Szyny i wózki można ze sobą dowolnie łączyć w ramach określonego rozmiaru niezależnie od klasy dokładności i zamawiać według numeru materiału.

Wyzwania związane z automatyzacją procesów

W odpowiedzi na postępującą elektryfikację w przemyśle motoryzacyjnym niektórzy tradycyjni producenci obrabiarek zaczęli zwracać się ku nowym obszarom zastosowań. Szczególnie poszukiwane są modułowe systemy produkcyjne do wytwarzania akumulatorów i silników elektrycznych.

Aby w krótkim czasie stworzyć szybkie linie i stanowiska montażowe, firmy te korzystają również ze wsparcia inżynieryjnego w postaci gotowych, skonfigurowanych podzespołów, takich jak moduły liniowe czy systemy wieloosiowe z opcjonalnymi pakietami automatyzacji, aż po kompletne podsystemy do obsługi, dozowania, tłoczenia i łączenia.

Czytaj więcejCyfrowy bliźniak obrabiarki: rozwiązanie, które poprawia wydajność obróbki CNC

Inteligentni pomocnicy w inżynierii

Aby zapewnić szybszą gotowość rozwiązań do użycia, firma opracowała modułowy zestaw dla systemów jedno- i wieloosiowych z dostosowanymi do nich pakietami automatyzacyjnymi i dodatkowym oprogramowaniem operacyjnym. Niezależnie od tego, czy chodzi o wałek, prowadnicę liniową czy robota liniowego – narzędzia eTools upraszczają prace inżynieryjne w technice liniowej, od wsparcia użytkownika w wyborze i konfiguracji z automatyczną weryfikacją po zamawianie w sklepie Bosch Rexroth i pobieranie danych CAD w celu zaimportowania do istniejącego środowiska projektowania.

Na podstawie cyfrowych instrukcji można też szybko zaprojektować, skonfigurować i bezpośrednio zamówić podsystemy dla robotów liniowych. Pozwala to zaoszczędzić do 90% czasu w porównaniu z konwencjonalnymi konstrukcjami.

Czas uruchamiania wstępnie skonfigurowanych osi liniowych, systemów wieloosiowych i siłowników elektromechanicznych jest krótszy o nawet 80%, jeśli zostały one zamówione razem z instalowanym opcjonalnie oprogramowaniem operacyjnym z pakietu Smart Function Kit.

W kilka minut przeprowadza ono użytkownika przez proces uruchamiania, a parametry zapisane fabrycznie w pamięci danych enkodera silnika są automatycznie przesyłane do sterownika. W przypadku wszystkich pakietów Smart Function Kit uruchomienie z instrukcjami obejmuje również automatyczne określenie osi. Sekwencje procesu są definiowane wizualnie za pomocą bloków funkcyjnych.

W przypadku pakietu Smart Function Kit „Pressing”, który zawiera elektromechaniczny siłownik i sterownik napędu, dopełnieniem podzespołu jest internetowy interfejs HMI. Zainstalowane fabrycznie oprogramowanie operacyjne udostępnia m.in. przygotowaną funkcję monitorowania do wizualizacji danych jakościowych.

Standardy dla zadań automatyzacji

Liniowe systemy wieloosiowepakiety Smart Function Kit umożliwiają producentom maszyn szybkie znajdowanie i wdrażanie standardowych rozwiązań dla stanowisk załadunku i rozładunku oraz wielu innych zastosowań. Otwarta platforma automatyzacji ctrlX AUTOMATION stwarza przy tym ujednolicone środowisko sterowania dla pakietów Smart Function Kit; oprogramowanie operacyjne działa tu jako aplikacja w sterowniku ctrlX CORE.

Profesjonalne wsparcie dla zmian

Precyzyjna obróbka metali z automatyzacją lub bez: aby wykorzystać nowy potencjał sprzedaży, przedsiębiorstwa potrzebują kompetentnego i niezawodnego partnera w zakresie techniki liniowej, dysponującego szeroką gamą rozwiązań.

Firma wspiera transformację dostosowaną do potrzeb klienta przez fachowe doradztwo i przyszłościową ofertę produktów standardowych, indywidualnych rozwiązań i usług, które spełniają również oczekiwania w aspekcie zrównoważonego rozwoju. Umożliwia to jeszcze bardziej precyzyjną i wydajną obróbkę detali oraz tworzenie nowych, atrakcyjnych rozwiązań w zakresie automatyzacji.