Zrobotyzowana alternatywa frezowania CNC

© AROSU Consortium

Udostępnij:

Roboty przemysłowe mogą dziś stanowić tańszą i bardziej efektywną alternatywę dla tradycyjnego frezowania. Wykorzystanie ich do obróbki frezarskiej otwiera nowe możliwości wytwarzania dużych i skomplikowanych elementów, które nie muszą być bardzo dokładne. Nie bez znaczenia jest też możliwość obrobienia trudno dostępnych miejsc i to przy jednym zamocowaniu przedmiotu obrabianego. Praktycznie nieograniczony zasięg pracy i elastyczność pozwalają robotom z powodzeniem konkurować z konwencjonalnymi obrabiarkami CNC.

Frezowanie zrobotyzowane nie jest jeszcze powszechnym sposobem wytwarzania. Ze względu na specyficzne wymagania i ograniczenia tej metody znajduje ona zastosowanie zazwyczaj w obróbce elementów wykonywanych z materiałów łatwoskrawalnych, niewymagających dużej dokładności – są bezkonkurencyjne we frezowaniu 3D w piankach, tworzywach sztucznych, styropianach czy drewnie. Znacznie mniejsza sztywność robotów, w porównaniu z obrabiarkami, małe moce wrzecion sprawiają, że bardzo rzadko wykorzystuje się je do obróbki frezarskiej twardych materiałów, ale wciąż powstają nowe rozwiązania, które rozszerzają wachlarz zastosowań robotów w tym procesie. Na przykład przy frezowaniu kamienia – aby przyspieszyć proces i obejść ograniczenia mocy wrzeciona – stosuje się dwa roboty lub przezbraja jednego: najpierw piłę do cięcia, następnie specjalną głowicę frezującą. Budowane są również stanowiska, w których wrzeciono dużej mocy jest nieruchome (zabudowane w korpusie), natomiast przemieszczaniem obrabianego przedmiotu zajmuje się robot.



Oprogramowanie – podstawa efektywności
Dzięki skomunikowaniu z systemem CAD/CAM i odpowiedniej kalibracji narzędzia za pomocą robota przemysłowego wyposażonego w odpowiednie narzędzia frezarskie można realizować nawet bardzo skomplikowane wycinanie kształtów w materiale. To właśnie odpowiednie oprogramowanie często determinuje zdolność systemu do realizacji stawianych przed nim zadań. Istnieje wiele systemów CAD/CAM, które umożliwiają wygenerowanie ścieżki narzędzia dla obróbki w aplikacjach zrobotyzowanych. Należy jednak pamiętać, że w przypadku robotów przemysłowych, które mogą mieć różne konfiguracje i różną liczbę osi, często wykorzystywane są osie zewnętrzne (stoły obrotowe i tory jezdne). W większym zakresie należy dopasować program do rodzaju układu sterowania,a programowanie jest bardziej złożone w niż przypadku obrabiarek CNC i to z kilku powodów. Po pierwsze, wykorzystywane modele CAD przedmiotu obrabianego mogą mieć różną formę: od modeli bryłowych, przez powierzchniowe, do szkieletowych i hybrydowych. Dane źródłowe mogą być również chmurą punktów, uzyskaną w wyniku skanowania obiektu za pomocą skanera 3D lub pomiarów na współrzędnościowej maszynie pomiarowej. Po drugie, ponieważ w porównaniu z obrabiarkami stacjonarnymi roboty frezujące charakteryzują się względnie małą sztywnością, konieczna jest możliwość kontroli obciążenia narzędzia (zarówno promieniowego, jak i osiowego) oraz kontroli posuwu, co pozwala na płynne przejścia i zmiany kierunku ruchów także w technologii HSM. Przykładem systemu, który pozwala na łatwe programowanie offline układu z robotem frezującym może być duet komplementarnych programów ZW3D CAD/CAM oraz Eureka firmy 3D Master. Umożliwia on nie tylko pełną symulację pracy 3D z usuwaniem materiału, ale również wykrywanie problemów (przekroczenia limitów, dopuszczalnych przyspieszeń, kolizji narzędzia czy też członów robota lub innych elementów stanowiska) oraz interaktywne i inteligentne ich rozwiązywanie. Oprogramowanie jest kompatybilne ze wszystkimi robotami przemysłowymi, które dziś wykorzystuje się do obróbki frezarskiej: ABB, Kuka, Fanuc, Motoman, Kawasaki, Staubli, Comau oraz z większością systemów CAD/CAM dostępnych na rynku.



Elastyczność i przestrzeń
Firma Guy Martin Design potrzebowała rozwiązania dotyczącego obróbki wielkoformatowej oraz tworzenia prototypów przy formowaniu elementów z zakresu techniki budowlanej i elementów przemysłowych w postaci jednej instalacji, która poradziłaby sobie z 5-osiowym procesem CNC. Instalacja – według założeń – miała za zadanie frezować elementy konstrukcyjne o szerokości maks. 1524 cm i wysokości maks. 366 cm, a także obrabiać detale drobne i filigranowe. Frezowanie z dużą precyzją miało obejmować różne twardości materiału, ponieważ ten jest przy obróbce często zmieniany (stosowane są pianka, drewno, włókno szklane, włóknina i wiele innych). Poza obróbką proces obejmował również opryskiwanie form piankowych warstwą żelową oraz nanoszenie włókna szklanego pistoletem natryskowym. Takie wymagania sprawiły, że naturalnym krokiem była decyzja o robotyzacji całego procesu. Firma Robotic CNC Solutions dostarczyła dostosowaną wersję standardowego modułu do obróbki RMC 100-RTSL, który charakteryzuje się możliwością szybkiej i elastycznej zmiany obrabianych elementów. Wszystkie długości i wymiary narzędzi są rejestrowane przez nastawiacz laserowy i programowane za pośrednictwem systemu CAM. W instalacji dla firmy Guy Martin Design zastosowano robota KUKA KR 100 L80 HA, który jest zamontowany na jednostce liniowej KL 1500 o drodze przesuwu 13 m. Przy obróbce szczegółowych, pełnych projektów trójwymiarowych instalacja opiera się na stole obrotowym, który jest napędzany jako ósma oś układu sterowania KUKA. Zależnie od danych odnośnego projektu instalacja pracuje ze stołem obrotowym lub bez niego. Instalacja dla firmy Guy Martin Design funkcjonuje jako 5-osiowe centrum obróbki CNC, które korzysta podczas pracy z oprogramowania CAM PowerMill firmy Delcam. Tory ruchu narzędzi wygenerowane przez oprogramowanie PowerMill umożliwiają obróbkę w module RMC skrajnie kompleksowych, filigranowych detali przy zachowaniu najszybszych w branży czasów programowania. Instalacja ta obejmuje dodatkowo 10-krotny zmieniacz narzędzi. Przesuwa się on wraz z robotem na osi liniowej, dzięki czemu narzędzia są stale dostępne pod ręką. Systemy dozujące żywicę syntetyczną oraz systemy pistoletów natryskowych wbudowano w głowicę robota, co pozwoliło zaoszczędzić miejsce i czas przy zmianie typu przedmiotu obrabianego.

Nowy moduł do frezowania CNC dał firmie Guy Martin Design możliwość szybkiej, precyzyjnej i szczegółowej produkcji detali różnej wielkości i z różnych materiałów oraz możliwość realizacji przyszłych projektów przy oszczędności czasu i miejsca (duże przestrzenie robocze, różne zastosowania tego samego stanowiska, duża elastyczność, maksymalna swoboda ruchów oraz kompleksowa obróbka w jednym ustawieniu).

Coś więcej niż frezarka 3D
Stanowisko z robotem przemysłowym wyposażonym w głowicę z frezem daje znacznie większe możliwości niż standardowe metody. Przede wszystkim jest to bardzo elastyczne rozwiązanie, które łatwo można dostosować do realizacji różnych zadań w zależności od potrzeb aktualnej produkcji (za pomocą tego samego robota można frezować, spawać, szlifować czy wykorzystać go do celów transportowych – wystarczy zmiana ostatniego członu robota, mocowanego do nadgarstka). Stanowisko zrobotyzowane zajmuje mniej miejsca na hali w porównaniu ze standardowymi frezarkami, dając przy tym większy obszar roboczy. Robot podwieszony na szynie jezdnej pozwala obrabiać bardzo duże detale i jednocześnie zajmuje mało miejsca. Robot ma więcej stopni swobody, dzięki czemu do tego samego punktu można dotrzeć przy różnych ustawieniach ramion, co w praktyce oznacza też większą swobodę projektowania technologii. Przy frezowaniu robotem łatwiej jest wykonać podcięcia (ujemne kąty, patrząc z góry na detal) z uwagi na znacznie mniejsze wymiary wrzeciona frezującego robota w porównaniu z wrzecionami obrabiarek wbudowanymi w suport osi Z. Stanowisko z robotem jest dużo bardziej otwarte. Łatwiej załadować jest detal oraz zrealizować wymianę narzędzia, uchwytu lub dokonać przeglądu. Odjeżdżając robotem na jeden koniec stanowiska, uzyskujemy swobodny dostęp do całego obszaru pracy. To wszystko pozytywnie wpływa na efektywny czas pracy stanowiska i zwiększa wydajność i efektywność produkcji.

Udostępnij:

Drukuj



Sebastian Kanikuła




TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również