3D 打印创造自动化机会之窗

定期手动零件检查导致这种自动化转动细胞以暂停生产。 3D 打印零件收集槽以便在单元外交付，从而消除了该问题。 （所有照片均由Superior Metal Products提供，除非另有说明。）

一年前，我有机会访问奥马哈的高级金属产品部，写一篇关于复杂的机器人单元的故事，其中斗山 TW2600 双主轴车削中心对一系列铸造球墨铸铁泵组件进行端面加工。简而言之，该单元具有一个入站传送带，将工件输送到 FANUC 机器人，该机器人将它们装载到机器中，然后卸下完成的零件并将它们放在推车上。

这是该车间的第二个机器人加工单元。它的第一台安装于 2018 年，配备了 Okuma LB3000 EXII 车削中心，借助 Halter 的 LoadAssistant 机器人装载和工件存储单元，无人值守运行。这个独立的单元安装在机器门的左侧，具有 FANUC 机器人和一个双面可转位工作台，分别用于固定材料毛坯和完成的零件。操作员可以安全地接近工作台的一半以移除已完成的零件并装载新的坯料，而机器人则可以在工作台的另一半操作材料为机器提供服务。

这张照片是我在零件之前拍的添加了收集槽，显示操作员如何进入机器人区域才能访问要检查的零件。

部分围栏将机器操作员与机器人可以访问的存储台部分隔开。但是，机器门前的区域是开放的，以便操作员在必要时可以接近机器。这是可能的，因为该装置的激光扫描仪可以检测到操作员何时靠近该区域。当人进入定义的外层空间安全区域时，它会触发机器人减速，如果人进入更靠近机器和机器人的定义的内部区域，它会停止。

多年来，这种设置使Superior Metal Products 能够实现良好的无人值守机器操作。也就是说，按照规定的时间间隔对零件进行必要的检查意味着操作员必须进入安全区才能访问要测量的零件，从而暂时中断生产。在商店的桌面 3D 打印机上打印并安装在 LoadAssistant 围栏上的巧妙塑料零件收集槽解决了这个问题。机器人现在可以将要检查的零件从滑槽中放下，操作员可以在托盘上访问它们，而无需进入激光扫描的安全区域，也无需停止生产。事实上，这只是 Superior Metal Products 如何使用其 3D 打印机制造不仅在车间​​有用，而且可能比传统加工更容易制造的物品的一个例子。

打印替代加工

Superior Metal Products 在其 30,000 平方英尺的设施中配备了丰富的设备。这包括 VMC、HMC 和车削中心，以及滚齿、拉削、磨削、研磨、焊接和平衡设备。该店的 3D 塑料打印机 Lulzbot TAZ-6 桌面模型于 2017 年底购买。

3D 打印的第一步是创建一个零件的 CAD 模型。这是组成零件收集槽的组件模型。

Superior Metal Products 总裁弗兰克·奥康纳 (Frank O'Connor) 表示，虽然他不知道打印机如何帮助满足商店的需求，但现在是购买和试验它的好时机。从那时起，该车间打印了许多已证明在支持其设施中的各种加工和制造过程方面具有价值的物品。

“令人惊讶的是，一家典型的机械车间可以对 3D 打印物品进行多少内部使用，”奥康纳说。 “虽然有些物品确实可以加工，但有时通过 3D 打印生产它们是更容易的途径。”

他解释说，通过 3D 打印，他创建了零件的 CAD 模型；设置一些打印参数，包括温度、填充百分比（内部几何形状）和壁厚；按“打印”；稍后返回以在打印机的构建板上找到一个完整的部件。对于加工，他必须创建零件的草图或相同的 CAD 模型；编写一个 CNC 程序（现在，3D 打印机可能正在打印零件，而他可能会处理其他事情）；查找和锯切材料空白；收集切削工具和可能的工件夹持装置；设置机器；最后，检查加工零件。这不仅消耗了他的时间，还消耗了一台原本可以运行生产零件的机器。

“我不是在敲加工。加工比 3D 打印要酷得多，”奥康纳开玩笑说。 “此外，我的生计依赖​​于对机加工零件的需求。但是，对于由可打印材料制成的一次性或小批量部件可以安全可靠地运行，3D 打印是一个不错的选择。”

这里是零件滑槽的主要部分中印。请注意打印完成后移除的中间支撑。

用于自动化 Okuma 单元的带有收集盘的零件溜槽就是一个很好的例子。溜槽的入口位于保护区内（围栏和激光扫描区域内），出口位于保护区外。奥康纳说，好处不仅包括在不暂停生产的情况下访问零件和始终遵守检查频率，而且单元操作员可以在单元附近执行任务并快速浏览托盘中是否存在零件以了解是否存在是时候检查零件了。

Halter LoadAssistant 控件中的自定义例程采用对话数据记录零件长度并相应调整零件落点以确保顺利进入滑槽。

奥康纳说，机器人零件下降操作是通过 LoadAssistant 控件创建的自定义例程。操作员只需将例程添加到机器人任务列表中，然后在 FANUC 示教器中填充注册表值以定义检查下降频率。当注册计数达到时，下一个完成的部分被放置在滑槽中，而不是被传递到 LoadAssistant 表。 “自定义例程的巧妙之处在于它使用 Halter 对话数据来记录零件长度并相应地调整落点以确保顺利进入滑槽，”O'Connor 说。

其他打印示例

在我 2019 年的访问期间，我注意到 Superior Metal Products 设计和打印了许多其他有用的设备，以支持其各种车间需求。以下是我看到的一个示例以及最近添加的其他示例。

3D 打印托盘，例如这个我照片为车间内另一个自动加工单元的双转塔车床使用的快换工具。托盘位于机器外壳的边缘，便于操作员使用。 O'Connor 说，他们还为细胞管理团队提供了一个视觉指示器，说明哪些工具需要在细胞运行时进行索引或更换。当托盘在单元的工作台上（安全栅栏外）时，刀片切削刃指向机器的工具准备好安装，而切削刃远离机器的工具需要在下一个更换周期之前刷新刀片。

这样的虎钳钳口可以 3D 打印到适应半复杂的形状。这些是由聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PETG) 材料印刷而成，具有固体填充物。它们可以承受 50 英尺磅的重量。虎钳紧固扭矩，用于该特定零件的铣削、钻孔和拉削操作。奥康纳指出，到 25 件套运行结束时，没有任何退化迹象。

这种模块化存储系统带有托盘和一个公共工作站货架概念用于容纳各种检查量具。量规销、螺纹量规、零件专用检测设备等由质量控制人员配备并作为作业设置/发布的一部分发送到车间进行生产。