如何利用数控机床自动化构建柔性制造系统

渴望使用灵活的制造系统提高工厂的生产力？希望用您的 CNC 机床构建您自己的柔性制造解决方案？

在本文中，您将了解这些自动化和半自动化制造解决方案的工作原理，了解柔性制造的优势，并了解使用正确的 CNC 机床和技术构建柔性制造解决方案的五种方法。

什么是柔性制造系统？

柔性制造系统 (FMS) 涉及建立一个制造系统，使其具有一定的灵活性，以适应制造零件或工艺的变化。此类系统有两种类型的灵活性：

• 路由灵活性 它着眼于改变系统生产新零件或产品类型的能力；和
• 机器灵活性 这允许不同的机器对零件执行相同的操作。

在零件制造工厂中，FMS 可以集成两个或多个 CNC 机床、自动化材料处理以及工具处理解决方案。通过这样做，FMS 可以灵活地执行重复但多变的操作，或者使用预定的时间表更改在零件上执行的操作顺序，而无需人工干预。

FMS 的一个子集就是我们所说的柔性制造单元 (FMC) – 这通常包括一台机器和一个托盘或其他自动化系统来处理材料或零件。与在成熟的 FMS 中使用多台 CNC 机床相比，此类解决方案通常更常见，因为它们的初始投资和持续运营成本较低。

柔性制造系统或单元有哪些优势和特点？

越来越多的制造商在其生产设施中选择灵活的解决方案。与这些制造商一样，如果您选择这样做，您可以享受多种好处。

首先是这些系统识别和区分系统处理的不同部分的能力。这允许在制作过程中快速切换操作说明以及从一个零件到另一个零件。

其次，柔性制造系统 (FMS) 和柔性制造单元 (FMC) 允许生产线使用 24/7 的加工策略。

基于 FMS 和 FMC 的设施还确保您的公司能够应对“高混合 – 小批量”生产的挑战。这样做可以帮助您更有效地利用可用资源，如空间和人力。

当机器需要装载新的零件或材料时，灵活的制造还可以减少非生产时间。

尽管柔性系统在发达国家已经存在多年，但它们的优势现在使其在低成本制造国家越来越受欢迎。此类自动化解决方案显着提高了机器操作员的生产力——鉴于劳动力成本上升和熟练人力稀缺，这是一个重要的考虑因素。

借助 FMS 和自动化，您可能需要聘请更多合格的操作员来设计、管理和运行您的生产设施。然而，这些合格的操作员将更有效率和生产力——这是公司所有者和员工的双赢局面。

采用自动化解决方案的柔性 CNC 制造系统的 5 个特点

今天，各种灵活的制造自动化解决方案可满足各种需求、空间或预算。但是，您的 CNC 加工系统的这些解决方案应该具备哪些功能？

以下是它们的五个更重要的功能。

#1 CNC 机床的互换性和灵活性

首先，您的制造系统应该允许您的工件或工具灵活地互换。

您可以使用自动工件更换器 (AWC) 来允许位于机器 ATC（自动工具更换器）内的不同工具在您的各个零件上工作。例如，Hwacheon 的 D2-5AX 5 轴加工中心配备 8 或 20 个工位的 AWC，以及最多 60 个刀具工位的 ATC。

或者，您可以使用多托盘系统 (MPS)，例如 Hwacheon Multi Pallet (HMP)，它有两种托盘尺寸可供选择 - 400 x 400 毫米或 500 x 500 毫米托盘。这些可以用于一台或两台具有不同设置级别的机器，如下所示：

1 台机器：1 层/级别有 7 个托盘

2 层/级别有 14 个托盘

3 层/级别有 21 个托盘

2 台机器：1 层/级别有 4 个托盘

2 层/级别有 8 个托盘

3 层/级别有 12 个托盘

对于每个 HMP 系统，一个设置站通常包含在您的机床设置的第一级。此类多托盘系统适用于以下华川数控机床：

• VESTA-660 / VESTA-850B / VESTA-1000+ / VESTA-1050B / VESTA-1300 / VESTA-1300B / VESTA-2000
• SIRIUS-UM+ / SIRIUS-UL+ / SIRIUS-UZ / SIRIUS-UX
• M3-5AX / M4 -5AX

它们也可用于任何选定的两台机器，中间有一个 HMP。这将是两台机器的版本，托盘数量减少。如有必要，您还可以将一台 3 轴 CNC 机床与一台 5 轴 CNC 机床混合使用。

此类系统是通过购买华川机器和华川自动化系统提供的。

#2 一致且可重复的加工过程

FMS 和 FMC 解决方案的第二个特点是它们能够实现一致和可重复的生产。可以调整它们以更好地处理 High Mix – Low Volume 的变化 例如工艺顺序的修改、产量的变化、设计的变化和许多其他的变化。

#3 工具和夹具设置的灵活管理

由于其更大的模块化，灵活和可互换的工具和固定装置可以在实际生产之前进行设置。但是，对于您的 CNC 机床的内部软件来说，监控您的刀具状态非常重要——如果您的刀具寿命即将结束，则应及时发出警告，以便您可以手动更换刀具，也可以使用“姊妹刀具”自动更换。

有效的工具准备是 FMS 中的一门重要学科。这样做可以让您及时、系统和无问题地组织使用新原材料或零件的各种固定装置。通过在您的工具和夹具部门以及机器操作员之间进行连接和协调，您可以设计一个更有条理的材料流和刀具管理流程。及时分配夹具、新材料或零件以及刀具也有助于避免 FMC / FMS 系统停机。

工具监控系统的一个例子是 Hwacheon 的 M-Vision。华川多年来在工厂运营自有 FMS 系统，开发并完善，可满足各种 FMS 系统的需求，例如加工各种铸造零件或汽车零件的大批量生产。此外，您可以使用Hwacheon M-Vision监控单机或多台FMS/FMC排列单元的状态。

#4 通用编程标准

为确保互操作性，您应该考虑使用标准化的可用软件，以便您的工程师和操作员可以访问或共享相同的文件。拥有标准的操作参数和编码程序可确保以相同的方式使用相同的工具来产生可重复的结果。这也意味着您应该了解可用工具的范围，并将它们保存在机器中较大的刀库中。

注意：请注意 ATC 刀库过大——这不仅成本高昂，而且可能会导致刀具在没有适当维护的情况下存放时间过长。这可能会导致刀架锥度变脏，随着时间的推移会对主轴的精度产生负面影响。为防止这种情况发生，请确保您有定期的清洁程序。

#5 定期预防性维护

灵活制造的最佳实践之一是包括定期预防性维护计划。

诸如定期清洁暴露的运动机械部件、清除切屑以及检查油位、冷却剂或气流等简单任务往往被忽视。从长远来看，这将对您的柔性加工过程产生负面影响，并降低您的机器和系统的整体效率。简而言之，清洁、补充和更换——通过确保机器的长期生产力和准确性，您可以享受比机器初始成本更多的节省。

总结与结论

灵活的制造系统提供了一种经济高效的方式来提高您的车间生产力并每次都按时生产优质零件。它还允许您以小批量制造多种零件——从单个零件、中小批量到批量生产——允许高混合 - 小批量 生产。

通过整合 FMS 和 FMC 系统，您可以提高生产计划的效率，同时最大限度地减少停机时间。随着时间的推移，您可以复制和扩展您的制造系统并提高您的竞争力。

这使得像您这样的制造商不仅可以接受更多更新的订单，还可以处理更多种类的订单，从而提高您工厂的底线绩效。