自动化加工的未来：提高精度和效率
机械加工和机器维护概述
机械加工是去除金属“毛坯”材料以产生所需的复杂形状的过程。
机器维护 指制造工厂中工业机床的自动化操作，主要使用机器人自动化系统。而装卸是机器管理系统的主要功能
通常，机器人在自动化系统中执行其他有价值的功能，例如自动车辆零件交付和从单元中移除。 其他任务可以自动化并集成到制造的整体视图中，包括坐标测量机/零件检查、测量、吹扫、清洗、去毛刺和精加工、分类、激光 ID 打标、包装和运输。
机器管理系统的优点包括：
- 提高生产力
- 直接劳动力减少
- 机器运行时间更长 - 24/7
- 提高机器利用率
- 降低总体生产成本
- 提高产品质量
- 增强机器安全性
- 运营灵活性
- 库存优化
由于与机器管理系统相关的复杂性、功能和成本，大多数制造商在投资这些系统之前都需要资本审批流程，执行管理层必须批准购买。通常，会计算 ROI（投资回报率）来证明购买的合理性。 Futura Automation 能够协助当前成本捕获和投资回报率计算
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立式铣削 – 4 轴或 5 轴？
在立式铣床中，主轴轴线是垂直方向的。铣刀固定在主轴中并绕其轴旋转，提供“A”尺寸。 进给台在 3 轴铣削中提供 X、Y 尺寸，在 4 轴铣削中提供 Z 尺寸。主轴是旋转轴，通常可以降低（或者可以升高工作台，从而产生使刀具更接近或更深地进入工件的相同相对效果），从而允许切入式切削和钻孔。立式铣床有两个子类：床身铣床和转塔铣床。
当“B”轴也旋转时，则有 5 个运动轴。 5 轴机床为您可以有效加工的零件尺寸和形状提供了无限的可能性。术语“5轴”是指切削刀具可以移动的方向数。在 5 轴加工中心上，切削刀具在 X、Y 和 Z 线性轴上移动，并在 A 和 B 轴上旋转，以从任何方向接近工件。换句话说，您可以在一次设置中处理零件的五个面。
卧式铣削 –
卧式铣床具有相同的类型，但刀具安装在工作台上的水平主轴上（参见心轴铣削）。许多卧式铣床还配有内置转台，允许以各种角度进行铣削；此功能称为通用表。虽然立铣刀和其他类型的立铣刀可用于卧式铣刀，但它们的真正优势在于安装在心轴上的刀具，称为三面铣刀，其横截面很像圆锯，但通常更宽且直径更小。
主要机器制造商有：
- 马扎克：HC、MEGA、UN
- 丰田：400、500、630、850、1000、1250、1600mm 托盘
- 赫克：HM1700i
- 哈斯：40 锥度、50 锥度
- DMG Mori：NH、NHX、DMC、DMU
- 大隈：LB、LT、MULTUS
- 松浦：H-Plus
车削中心 –
车削是一种用于制造圆柱形零件的加工工艺，其中切削刀具在工件旋转时以线性方式移动。车削通常使用车床进行，可将工件的直径减小到指定尺寸并产生光滑的零件光洁度。 车削中心是带有计算机数控（CNC）的车床。精密车削中心还可以执行各种铣削和钻孔操作。 5 轴铣床可以配置为车削中心，因此大多数 5 轴机床制造商都提供车削中心版本。
主要厂商：
- 马扎克：HQ、INTEGREX、MULTITEX、ORBITEC、QT
- 大隈：GENUS、MULTUS、LB、LT、LU、V40R
- Hurco：TM、TMX、TMM
- 松浦：CUBLEX
- DMG Mori：NT、NTX、NZX、CTX、WASINO
路由-
计算机数控 (CNC) 铣床是一种计算机控制的切割机，通常安装铣刀作为主轴，用于切割各种材料，例如木材、复合材料、铝、钢、塑料、玻璃和泡沫。 数控铣床可以执行许多木工车间机器的任务，例如裁板锯、主轴铣床和镗床。他们还可以切割榫眼和榫头等细木制品。
注塑机和压铸机
注塑是将塑料（或类似“压铸”工艺中的金属）压入模具的过程。 模具的两半用足够的力夹紧到位以承受注射过程。 注射完成后，将模具分离并取出零件。 “浇口”、“浇口”和“毛边”也需要移除。 注塑机模具可以水平或垂直位置紧固。大多数机器都是水平定向的，但立式机器用于一些利基应用，例如嵌件成型，使机器能够利用重力。有些立式机器也不需要紧固模具。将工具固定到压板上的方法有很多种，最常见的是手动夹具（两半都用螺栓固定在压板上）；然而，也使用液压夹具（楔块用于将工具固定到位）和磁性夹具。磁性和液压夹具用于需要快速更换刀具的地方。
自动化存储和托盘输送
托盘管理系统是一种在加工过程中存储零件的方法，并通过传送带和最终的机器人手臂（称为“照料”）自动将这些零件送入机床，并使用适当的工具将带有工件固定工具（例如 OMIL）的零件送入机床。
Trinity Automation 针对各种用例和加工量开发了三种不同级别的托盘管理。
Trinity 自动化：AX1、AX2、AX5
AX1 是一款紧凑型高速托盘管理系统，旨在将小型 CNC 加工中心转变为全自动生产系统，非常适合 Haas DT &DM 系列、Fanuc Robodrill 和类似系统。
AX2 是一款中型托盘管理系统，尺寸范围可达直径 16 英寸、高 9 英寸。非常适合 Haas UMC-500 侧面装载，或 Haas VF2 或 YCM NXV1020A 等立式加工中心
AX5 是一款较大的托盘管理系统，非常适合侧面装载 Haas UMC-750 或 Haas VF4 等立式加工中心。 AX5 是将您的加工业务提升到新水平的终极解决方案。
精加工：去毛刺和抛光
加工后的零件在应用或销售之前通常需要进行一定程度的精加工。 去毛刺可被视为粗加工，可能涉及在介质中研磨或翻滚。 抛光是精加工零件的另一种方法，特别是出于美观原因。 对于注塑/压铸零件，还需要进行脱浇口、溢料或浇口去除工艺。 用于将零件运输到加工过程中的托盘也可用于将相同的加工零件运输到去毛刺或抛光站
质量检验和坐标测量机
许多制造商还需要 100% 检查制造的组件的质量或是否遵守严格的制造规范。 有许多工具可用于完成自动化检测，其中包括机器视觉和坐标测量机 (CMM)。 在所有情况下，将零件移入和移出检查工具都可以通过机械臂自动完成。 零件可以通过与加工相同的托盘运输到检查站
自动识别标签
有多种技术可以用型号和序列号标记成品零件。 其中包括激光打印、点喷丸、RFID 标签和墨水打印（按受欢迎程度倒序排列）。
自主移动机器人 (AMR)
另一种简化制造和降低劳动力成本的工具是自主移动机器人（AMR）。 这是一项仍在开发的技术，可在工厂车间运输产品，无需使用输送机或手动叉车。 AMR 可以将产品从另一个流程移动到机器端，或者从机器端移动到存储、包装或运输。
如何选择系统？*
制造业的成功始终与利润有关，也称为投资回报率 (ROI)。 回报或利润有两个要素，即收入减去费用。 费用同样可以分为两部分：直接费用和负担费用（间接费用）。 直接费用发生在工厂车间，是制造组件的实际成本。 直接费用也可以分为两部分：人工费用和资本费用（折旧）。 劳动力不仅包括小时工资，还包括福利、就业税和包括安全风险在内的额外支持成本。 为了具有全球竞争力，应该用机器代替重复性、简单的劳动。
一些商店仍然坚持传统方式，相信熟悉的技术将帮助他们应对新的挑战。它不会——至少在当今的全球市场不会。认识到新技术，例如 CNC 的进步，是确保公司未来竞争力的战略决策。
证明新技术的合理性是一个多步骤的过程：
第 1 步： 了解您的成本
采用透明的成本核算体系，评估包括直接“全包”或完全负担人工在内的所有成本因素，评估新技术如何改善现金流，计算计件成本以及新技术投资对生产成本和投资回报的影响。
第 2 步： 了解 CNC 技术的潜在优势
一些可衡量的好处包括提高生产率、减少设置和工具更换时间、提高正常运行时间、吞吐量、废品率和工具成本，同时减轻维护成本和作业准备成本的负担。
同样重要的是，CNC 的一些无形优势包括质量、精度和改进的表面光洁度，而无需依赖操作员技能。它还可以通过带有标准化刀片和单点车削的预设快速更换工具而不是昂贵的成形工具来增强工艺灵活性。
第 3 步： 了解旧设备的成本
较旧的设备意味着效率较低，设置时间比计划的设置时间长，并且需要逐渐消失的设置和操作技能。同样重要的是，旧设备无法在统计上保持公差，并会产生过多的废品，从而损害效率并增加材料成本。
计算回报
有多种方法可以评估新技术的回报。进行投资回报 (ROI) 分析可以帮助您做出明智的决定，决定购买昂贵还是便宜的机器。
投资回报率分析根据与项目相关的收入和支出来表明投资将如何影响公司的现金流。投资回报率以回报率百分比形式给出。
进行投资回报率分析的公司必须根据项目成本和投资对其现金流的影响来确定投资回报率。一旦确定了回报率，公司就必须确定它是否是可接受的回报率。通常 20% 或更高的回报率被认为是可以接受的。
还有更多
然而，这种论证方法没有考虑保持竞争力的重要技术和战略方面。例如，质量是当今最终用户的首要任务之一。这个因素是投资回报率分析中未充分认识到的一个很好的例子。质量不仅取决于所使用的设备类型，还取决于工艺，例如一步完成零件。
除了质量之外，还有许多其他效益——无形效益——也会对公司的竞争力产生影响。这些可能与投资对现金流的影响一样重要。考虑这些其他好处是一种可以确保公司生存的长期投资方法。
虽然投资回报率分析方法传统上用于分析大批量的多年期项目，但它也可用于分析购买一台机器用于多年来小批量生产多种零件的明智之举。显示的示例非常简单，您可能还需要考虑许多其他因素，例如新机器的税收影响。
最后，投资回报率不一定等同于盈利能力和竞争力。盈利能力取决于考虑购买的机器的每小时成本以及无形效益的影响。根据公司的资本投资决策，现金流的影响可能与长期竞争力和盈利能力有很大不同。
有可能投资回报率高而盈利能力低，反之亦然。
从两个角度来看待新机器的购买。执行投资回报率分析，并查看投资的长期影响。尽管在考虑价格较低的机器时，最初的盈利能力可能会更高；由于长远利益的考虑，购买更高质量的机器对于精密零件生产商来说可能是最有利的选择
*感谢 Index Systems 的 Jeff Reinert 发表的文章：https://www.americanmachinist.com/cad-and-cam/article/21892337/justifying-investment-in-cnc-technology
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