Wiele obrabiarek CNC pracuje znacznie poniżej swoich możliwości. I nie jest to wcale wina maszyn. Problem może leżeć w źle dobranych narzędziach skrawających, zbyt ostrożnie ustawionych parametrach obróbki, przestojach przy załadunku i rozładunku detali. A czasem wynika po prostu z niekorzystania z nowoczesnych strategii obróbki.

Powiązane firmy

Michał Niemiec, regional sales manager w Sandvik Coromant, potwierdza: – W produkcji każda sekunda ma wartość, dlatego najszybsze usprawnienia wynikają z decyzji, które można wdrożyć od razu: właściwy dobór geometrii i gatunku narzędzia, stabilna konfiguracja maszyny i świadome prowadzenie procesu.

I dodaje konkretne przykłady możliwych efektów: – Wyraźne efekty przynosi też dopasowanie parametrów skrawania do faktycznych możliwości obrabiarki. Podobnie jest z oprogramowaniem – optymalizacja ścieżek narzędziowych czy usunięcie niepotrzebnych przejść pozwala skrócić czas cyklu.

Dlatego też istotne jest zdiagnozowanie, z czego wynika słabsza wydajność procesów obróbczych, żeby wiedzieć, co warto optymalizować. Dobrą wiadomością jest to, że nie trzeba działać we wszystkich obszarach jednocześnie. Można zacząć od tego, co da najszybszy efekt przy najniższych kosztach. A następnie optymalizować dalej.

Obszar 1: Narzędzia skrawające

Dobór narzędzi to często najbardziej niedoceniany obszar optymalizacji. Wiele firm pracuje na tych samych narzędziach i nie zdaje sobie sprawy, jaki postęp nastąpił w tej dziedzinie. Tymczasem nowoczesne narzędzia skrawające pozwalają na parametry obróbki niemożliwe jeszcze dekadę temu. 

Trzeba pamiętać, że narzędzia determinują efektywność obróbki, wpływają na prędkość skrawania, ich szybkość zużywania się i jakość powierzchni obrabianego detalu. W efekcie więc – również na koszty całego procesu skrawania.

Warto też wiedzieć, że producenci narzędzi oferują znacznie więcej niż tylko katalog produktów. Dają też kompleksowe wsparcie techniczne: pomoc w doborze optymalnego narzędzia, rekomendacje parametrów skrawania, a czasem nawet testy bezpośrednio w swojej hali produkcyjnej. 

– Często już krótka wizyta naszego inżyniera pozwala ujawnić proste korekty, które skracają cykl, zwiększają powtarzalność i dają natychmiastowe oszczędności – bez inwestycji w nowe maszyny – przekonuje ekspert z Sandvik Coromant.

Co równie ważne, zmiana narzędzi nie jest inwestycją rzędu wielu tysięcy złotych, a skrócenie czasu obróbki o kilkanaście lub kilkadziesiąt procent oznacza wymierne korzyści.

Obszar 2: Nowoczesne technologie w procesach skrawania

Branża narzędzi skrawających to nie tylko nowe materiały narzędziowe i powłoki. Coraz częściej to również cyfryzacja i inteligentne systemy, które wspierają proces obróbki. Mowa tu np. o systemach monitorowania procesu skrawania w czasie rzeczywistym, predykcji zużycia narzędzi oraz algorytmach, które optymalizują parametry zależnie od materiału i geometrii detalu.

Michał Niemiec wyjaśnia, na czym koncentruje się jego firma: – W Sandvik Coromant od lat koncentrujemy się na rozwiązaniach, które realnie zmieniają sposób, w jaki producenci podchodzą do obróbki skrawaniem. Dlatego skupiamy się na technologiach, które łączą precyzję inżynierii z przyszłościową wizją cyfryzacji. PrimeTurning™, frezowanie wielokierunkowe czy stabilne interfejsy narzędziowe otwierają nowe możliwości w zakresie wydajności i przewidywalności procesu. Cyfrowy ekosystem CoroPlus®, w tym Tool Guide i Tool Library, skraca przygotowanie produkcji i ułatwia dobór parametrów.

Jednak nie chodzi tu tylko o technologię samą w sobie, ale o realne wsparcie w jej wdrożeniu. – Wsparcie naszych specjalistów technicznych pozwala szybko wdrożyć te rozwiązania i osiągnąć mierzalne efekty w codziennej pracy – dodaje Michał Niemiec.

Dane z procesu skrawania są dzisiaj cennym zasobem. Informacje o sile skrawania, temperaturze i drganiach mogą pomóc nie tylko w optymalizacji bieżącej produkcji, ale także w przewidywaniu problemów. To kolejny element, który przekształca tradycyjną obróbkę skrawaniem w proces sterowany danymi.

Obszar 3: Optymalizacja programowania i parametrów obróbki

Wciąż częstym scenariuszem jest praca obrabiarki na „bezpiecznych” parametrach, która przyczynia się jednak do marnowania potencjalnej wydajności. Problemem może być nienadążanie operatów obrabiarek za możliwościami współczesnych maszyn i narzędzi. Tymczasem nowoczesne strategie obróbki – adaptacyjne frezowanie, strategie trochoidalne, inteligentne ścieżki narzędzia – potrafią znacząco skrócić czas obróbki, jednocześnie poprawiając jakość powierzchni i wydłużając żywotność narzędzia.

Obszar 4: Automatyzacja załadunku i rozładunku

Bardzo częstym problemem jest rzeczywisty czas pracy obrabiarki. Podczas odbioru detalu i załadunku nowego, wgrania oprogramowania czy wymiany narzędzi skrawających obrabiarka nie pracuje. Przynajmniej w części można skrócić ten czas jej „bezczynności” poprzez zautomatyzowanie załadunku i rozładunku obrabianych detali. Dzięki wykorzystaniu do tego celu np. robota maszyna może pracować dłużej bez przerw.

Tomasz Kielar, manager działu automatyzacji w Dematec Polska, wymienia najczęstsze przykłady współpracy obrabiarek z robotami: – Najczęściej spotykanym scenariuszem jest załadunek i rozładunek detali (machine tending). Robot lub cobot pobiera element z palety lub podajnika, umieszcza go w uchwycie obrabiarki, a po zakończeniu cyklu odkłada gotowy detal. Rozwiązanie to umożliwia pracę w trybie bezobsługowym, także nocą i w weekendy, oraz charakteryzuje się szybkim zwrotem z inwestycji.

To najprostsza konfiguracja – jeden robot obsługuje jedną maszynę. Ale możliwości są znacznie szersze. – Kolejnym popularnym rozwiązaniem jest obsługa wielu maszyn CNC przez jednego robota. W takiej konfiguracji robot pracuje w zintegrowanej celi produkcyjnej, obsługując kilka tokarek lub frezarek, co pozwala maksymalnie wykorzystać jego czas pracy i znacząco ograniczyć liczbę operatorów – dodaje Tomasz Kielar.

Jeden robot obsługujący 3 lub 4 obrabiarki to rozwiązanie, które znacząco poprawia zwrot z inwestycji. Zamiast kupować kilka robotów, wystarczy zainwestować w jeden, który i tak może zapewnić większą wydajność niż dotychczas.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Produkty

Zrobotyzowany magazyn do obsługi obrabiarek CNC

Firma Dematec prezentuje autorskie rozwiązanie, które zmienia oblicze obsługi obrabiarek CNC. Ten kompaktowy magazyn, wykorzystujący robota współpracującego firmy Doosan, zaprojektowany został przez zespół inżynierów specjalnie na potrzeby zakładów produkcyjnych.

Ekspert z Dematec Polska dodaje też inne przykłady użycia robotów w obszarze obróbki: – Coraz częściej roboty wykorzystuje się także do paletyzowania i depaletyzowania detali, zwłaszcza w produkcji seryjnej i przy ciężkich elementach. Uzupełnieniem tych aplikacji bywa zrobotyzowana kontrola jakości, w której robot transportuje detale do stanowisk pomiarowych lub wykonuje pomiary międzyoperacyjne, eliminując braki na wczesnym etapie procesu.

Pokazuje to, że automatyzacja pracy obrabiarki jest nie tylko prostym załadunkiem i rozładunkiem maszyny. To kompleksowe podejście do całego procesu produkcyjnego – od materiału wejściowego, przez obróbkę, kontrolę jakości, po magazynowanie gotowych detali.

Obszar 5: Jak ocenić, czy warto automatyzować?

Automatyzacja brzmi kusząco, ale nie w każdym procesie ma sens ekonomiczny. Zanim zapadnie decyzja o inwestycji w robota czy inny system zautomatyzowany, należy odpowiedzieć sobie na kilka pytań. Tomasz Kielar z firmy Dematec proponuje metodyczny sposób oceny, czy dany proces nadaje się do zatomatyzowania, poprzez oparcie się na trzech fundamentalnych pytaniach.

Pierwsze pytanie: „Czy proces jest wystarczająco stabilny?” Tomasz Kielar doprecyzowuje: – Ważne jest, czy przebieg procesu jest powtarzalny. Czy technologia i kolejność operacji są ustalone? Czy często występują zmiany konstrukcyjne detalu? Im bowiem mniejsza zmienność, tym większy jest sens robotyzacji.

To ważne, bo jeśli co tydzień zmienia się geometrię detalu lub kolejność operacji, robot będzie wymagał ciągłego przeprogramowywania. Automatyzacja sprawdza się najlepiej tam, gdzie proces jest stabilny i powtarzalny – niekoniecznie musi to być produkcja milionów sztuk, ale konieczna jest przewidywalność.

Drugie pytanie dotyczy wolumenu i struktury produkcji. Tomasz Kielar precyzuje: – Ile sztuk produkujemy dziennie/miesięcznie? Czy są to krótkie serie czy długie powtarzalne zlecenia? Jak długo dany detal pozostaje w produkcji?

Jeśli produkcja wynosi np. 50 sztuk rocznie, automatyzacja prawdopodobnie się nie zwróci. Ale jeśli 50 sztuk dziennie, rachunek wygląda zupełnie inaczej.

Ważna jest również struktura serii. Duże zlecenia (tysiące sztuk tego samego detalu) są idealne do automatyzacji. Krótkie serie wymagają szybkich zmian ustawień – choć coboty radzą sobie z tym coraz lepiej.

Trzecie, najważniejsze pytanie to: „Jak wygląda obecna ekonomika procesu?” Kielar dodaje do niego szczegółowe pytania: – Jaki jest koszt roboczogodziny? Ile osób obsługuje proces? Ile kosztują przestoje, nadgodziny, braki? Automatyzacja ma sens wtedy, gdy koszt ręcznej obsługi jest istotnym składnikiem kosztu detalu. 

Tu potrzebna jest szczegółowa kalkulacja. Jeśli wynagrodzenie operatora obsługującego obrabiarkę to 15% kosztu detalu, automatyzacja da duże oszczędności. Jeśli to 2%, prawdopodobnie nie warto jej wprowadzać. Trzeba też pamiętać o kosztach ukrytych: nadgodzinach, przestojach, gdy operator jest na urlopie czy chorobowym, lub stratach wynikających z ludzkiego błędu.

Dodatkowe obszary: utrzymanie ruchu i szkolenia

Nawet najlepsza obrabiarka z najlepszymi narzędziami i automatycznym załadunkiem nie zapewni odpowiedniej wydajności, jeśli regularnie nie pracuje z powodu awarii. Dlatego utrzymanie ruchu to równie ważny obszar optymalizacji – choć często pomijany.

Przejście z modelu reaktywnego na predykcyjny („wymieniamy, zanim się zepsuje”) to zmiana, która może wyeliminować większość nieplanowanych przestojów. Nowoczesne obrabiarki są pełne czujników – należy tylko odpowiednio wykorzystać te dane. Monitorować temperaturę łożysk, drgania wrzeciona i zużycie elementów krytycznych. Wiele awarii można przewidzieć z odpowiednim wyprzedzeniem.

Równie ważne są szkolenia. Technologia rozwija się szybciej niż kiedykolwiek – pojawiają się nowe strategie CAM, narzędzia i możliwości automatyzacji. Jeśli operatorzy i programiści nie będą aktualizować wiedzy, nie uda się wykorzystać pełnego potencjału maszyn.

Od czego zacząć optymalizację obrabiarki? 

Istnieje kilka ścieżek optymalizacji, które mogą przynieść konkretny wzrost wydajności. Problemem może okazać się jednak wybór, od czego zacząć taki proces.

Odpowiedź zależy głównie od sytuacji i potrzeb przedsiębiorstwa. Jeśli firma szuka szybkich efektów przy minimalnych kosztach, warto zacząć od narzędzi i parametrów obróbki. Rozmowa z dostawcą narzędzi i kilka testów na produkcji może zapewnić realne skrócenie czasu obróbki w krótkim okresie.

Jeśli firma ma zapewnioną stabilną produkcję seryjną, ale pojawiają się problemy z dostępnością operatorów, automatyzacja może być najlepszą inwestycją. Jeśli maszyny często stoją z powodu awarii, należy zacząć od działań związanych z utrzymaniem ruchu. Wdrożenie predykcyjnego serwisu to inwestycja, która zwraca się przy pierwszej unikniętej awarii w środku dużego zlecenia.

Można też przeprowadzić audyt. Sprawdzić, ile czasu maszyna rzeczywiście pracuje, jak długi ma przestój przy wymianie detali i ile trwają przerwy związane z awariami. Rzetelny audyt powinien pokazać, gdzie są największe i najszybsze możliwości optymalizacji pracy obrabiarki.