Jak zwiększyć wydajność obróbki blachy

Obróbka blachy – jak zwiększyć jej wydajność Adobe Stock – Industrieblick

Zaawansowane rozwiązania i nowoczesne metody obróbcze nie ominęły także procesów związanych z szeroko pojętą obróbką blachy. Dziś obróbka plastyczna blach jest nie tylko w coraz większym stopniu zautomatyzowana, ale także przeprowadzające je maszyny coraz częściej stanowią integralną część linii produkcyjnych. Przekłada się to na większą efektywność procesu produkcyjnego, a w następstwie na większą wydajność przedsiębiorstwa.

  • Rozwój technologiczny ma obecnie olbrzymi wpływ także na procesy obróbki blach.
  • Najwięcej korzyści zapewnia obróbka blach maszynami z komputerowym sterowaniem numerycznym (CNC).
  • Współczesne maszyny do obróbki blach są w coraz większym stopniu zautomatyzowane.
  • Na popularności zyskują także zrobotyzowane stanowiska do obróbki blach.
  • Stosując tzw. maszyny kombinowane (wielofunkcyjne), można łączyć różne procesy obróbcze przy jednym mocowaniu.
  • Przyszłość będą stanowić zautomatyzowane linie produkcyjne, na których będą wykonywane kolejne etapy związane z obróbką blachy.

Najnowsze trendy i zmiany, jakich jesteśmy świadkami w obszarze obróbki blach, w dużej mierze ściśle wiążą się z postępem technologicznym maszyn, które biorą udział w tych procesach obróbczych. Wprawdzie teoretycznie np. gięcie blachy można wykonać ręcznie (choćby przy pomocy manualnej giętarki czy specjalnych szczypiec), trudno jednak sobie wyobrazić przeprowadzanie takiego procesu na przemysłową skalę. Wystarczy tylko wziąć pod uwagę precyzję, szybkość czy efektywność manualnej obróbki blach – w porównaniu z osiąganymi przy użyciu wyspecjalizowanej maszyny.

Maszyny do obróbki blach podlegają stałemu rozwojowi technologicznemu. Dzięki temu parametry techniczne procesów obróbki blach są coraz doskonalsze, co przekłada się m.in. na jakość uzyskanego detalu. Ponadto dostępne maszyny obróbcze oferują coraz więcej dodatkowych funkcjonalności – które z jednej strony ułatwiają pracę operatorowi, a z drugiej przekładają się na większą produktywność.

Nie ma więc co się dziwić, że obecnie przemysłowa obróbka plastyczna blach jest procesem całkowicie zdominowanym przez zaawansowane giętarki, prasy, centra gnące czy innego rodzaju maszyny. W których ponadto zaczyna dominować komputerowe sterowanie numeryczne (computerized numerical control – CNC).

Obróbka blach z komputerowym sterowaniem numerycznym

Rozwój układów sterowania we współczesnych maszynach do obróbki blachy coraz szybciej zmierza w kierunku CNC. Tego typu układy sterowania sprowadzają się do komputerowego zaprojektowania czynności w programach typu CAD/CAM, które ma wykonać maszyna, wygenerowania odpowiedniego kodu i wgrania go do sterownika maszyny. W ten sposób to komputer (mikroprocesor) przejmuje sterowanie wszystkimi ruchami i funkcjami maszyny, jej parametrami procesowymi, a także wszystkimi czynnościami pomocniczymi.

Komputerowe sterowanie numeryczne ma wiele zalet w porównaniu z maszynami ze sterowaniem NC (nie mówiąc już o sterowaniu konwencjonalnym). Przede wszystkim zapewnia dużą szybkość obróbki oraz wysoką dokładność i powtarzalność procesów. Przekłada się to na dużo większą wydajność. Komputerowe sterowanie CNC ma także dużo większe możliwości sterowania i zarządzania pracą maszyny. Dzięki temu zwiększają się funkcjonalność i możliwości obróbcze najbardziej zaawansowanych maszyn.

Sterowanie CNC nie jest jeszcze standardem we wszystkich maszynach do obróbki blach. Wynika to przede wszystkim z tego, że nie wszystkie procesy wymagają tak zaawansowanego układu sterowania. Można jednak założyć, że w niedalekiej już przyszłości będzie się to zmieniać i CNC będzie stopniowo wypierać z rynku mniej zaawansowane systemy sterowania.

Automatyzacja obróbki blachy

Komputerowe sterowanie numeryczne było pierwszym krokiem w kierunku szerszego zautomatyzowania pracy maszyn do obróbki blach. Współczesne maszyny wykonują coraz więcej czynności samodzielnie. Robią to bez bezpośredniego udziału operatora, po wgraniu przygotowanego wcześniej kodu oprogramowania.

Zautomatyzowaniu podlegają jednak nie tylko same procesy obróbcze, ale również liczne czynności pomocnicze. Przykładem może być zintegrowany z maszyną magazyn blachy. Nie tylko przechowuje on surowe arkusze blachy, ale także po kolei dostarcza je na stół roboczy po zakończeniu obróbki poprzedniego elementu.

Magazyn może również odbierać (także automatycznie) i przechowywać elementy częściowo już obrobione albo gotowe komponenty. Rola operatora, poza ogólnym nadzorem nad przebiegiem całego procesu, sprowadza się właściwie tylko do kontrolowania stanów ilościowych blachy w magazynie, a także domawiania jej kolejnych partii w przypadku zbliżania się ku końcowi zapasów.

Przykładem automatyzacji pracy maszyny jest również monitorowanie wszystkich jej czynności i parametrów, które są kluczowe dla procesu. W ten sposób operator jest w stanie np. odpowiednio wcześnie wykryć różne nieprawidłowości w pracy maszyny, zareagować i uniknąć w ten sposób kosztownej awarii.

Automatyzacja pracy maszyny obróbczej przynosi liczne korzyści przedsiębiorstwu. To przede wszystkim skrócenie czasu całego procesu, zapewnienie dużej powtarzalności i dokładności wykonywanych czynności. To także minimalizowanie ryzyka wystąpienia błędu.

Automatyzacja pozwala też zredukować do minimum te etapy, które nie wiążą się bezpośrednio z produkcją, a często są wąskim gardłem, które osłabia dużą część korzyści uzyskanych z wdrożenia automatycznych procesów. Dla przykładu, może to być przezbrajanie maszyny, dostarczanie arkuszy blachy, przemieszczanie jej i odbiór gotowych elementów czy też usuwanie ścinków pozostałych po przeprowadzonej obróbce.

Zrobotyzowana obróbka blach

Sposobem na automatyzację jest także zrobotyzowana obróbka blach, czyli stworzenie takiego gniazda roboczego, w którym obok właściwej maszyny do obróbki blachy pracuje robot. W takiej konfiguracji przejmuje on większość czynności, które w rozwiązaniach niezautomatyzowanych wykonuje człowiek. Naturalnie przekłada się to na liczne korzyści, w tym optymalizację wszystkich czynności. W przypadkach, w których na takim stanowisku będzie musiał przebywać regularnie również człowiek, można zastosować cobota. Zapewnia on większy poziom bezpieczeństwa we współpracy człowiek–robot.

Współpraca robota, maszyny i ewentualnie człowieka może przybierać różne konfiguracje. W najbardziej zautomatyzowanej robot odpowiada za pobranie blachy z magazynu, jej załadowanie na maszynę, odbiór po wykonanej obróbce i ułożenie w miejscu z gotowymi elementami. 

Robot może odpowiadać też tylko za sam załadunek arkuszy blachy, podczas gdy rozładunku dokona operator. Takie rozwiązanie może być konieczne wtedy, gdy niezbędne będzie wykonanie na obrobionej blasze kolejnych czynności obróbczych (np. szlifowania, spawania).

Możliwa jest także sytuacja, w której to operator będzie ładował blachę na obszar roboczy maszyny, a robot będzie odbierał gotowy element. Taka konfiguracja może być niezbędna, kiedy prowadzona jest obróbka zróżnicowanych elementów, więc co chwilę trzeba ładować do maszyny różne arkusze blachy.

W najbardziej zaawansowanych rozwiązaniach rola robota nie sprowadza się tylko do typowych czynności załadunkowo-rozładunkowych. Może on np. przenosić gotowe elementy na dalsze etapy produkcji do innych maszyn lub gniazd roboczych, Może też nawet samemu wykonywać część z tych czynności (np. spawanie, szlifowanie, cięcie, znakowanie czy etykietowanie).

Użycie robota do obróbki blachy zapewnia takie same korzyści, jakie występują w procesach zautomatyzowanych. Dodatkowo – dzięki zminimalizowaniu obecności człowieka w strefie roboczej – zwiększa się ogólny poziom bezpieczeństwa i komfortu pracy. Pracownicy są też odciążani od wykonywania ciężkich i powtarzalnych czynności.

Łączenie różnych procesów obróbczych

Jeszcze większą efektywność obróbki blachy może zapewnić wdrożenie tzw. maszyn kombinowanych lub wielofunkcyjnych, które wykonują różne czynności obróbcze. Na rynku spotykane są różne kombinacje połączeń różnorodnych modułów, np. cięcia, gięcia, wykrawania, formowania, walcowania, a nawet spawania.

Główną korzyścią z zastosowania takiej maszyny jest wykonanie wszystkich czynności obróbczych przy jednym mocowaniu. Wpływa to na oszczędność czasu, ale i na dużo większą precyzję obróbki. Możliwe są takie rozwiązania, gdzie na jednej maszynie wykonuje się wszystkie procesy, uzyskując z pełnowymiarowego arkusza blachy gotowy produkt finalny.

Maszyny kombinowane naturalnie mogą być połączone z innymi maszynami, z zautomatyzowanym magazynem, a do ich bezpośredniej obsługi może być wykorzystywany robot. Do podstawowych korzyści ze stosowania maszyn wielofunkcyjnych możemy zaliczyć również zmniejszenie ogólnej liczby stanowisk roboczych. Szczególnie istotne może to być w halach produkcyjnych o mniejszej powierzchni.

Jedna maszyna w miejsce kilku to także potencjalne oszczędności na czynnościach serwisowo-konserwacyjnych i mniejsze zapotrzebowanie na energię elektryczną. Nie występują też problemy z transportem detali między poszczególnymi etapami obróbki. Eliminuje się także ryzyko błędów związanych z wielokrotnym montażem obrabianego elementu.

Obróbka blachy na zautomatyzowanych liniach produkcyjnych

Przyszłość produkcji – nie tylko związanej z obróbką blachy – będzie zmierzać w kierunku większej integracji oddzielnych gniazd roboczych, odpowiednio ze sobą skomunikowanych, które będą tworzyć zautomatyzowane linie produkcyjne. Na takiej linii znajdować się będą różne moduły, na których wykonywane będą kolejne etapy związane z obróbką blachy (np. wykrawanie, cięcie, profilowanie, walcowanie czy gięcie blach).

Zarówno surowe arkusze blachy, jak i elementy powstające podczas procesów obróbki będą przemieszczać się między kolejnymi gniazdami całkowicie automatycznie. Zautomatyzowane będą również procesy pomocnicze, tj. przezbrajanie maszyn, linie podające arkusze blachy i odbierające gotowe produkty, a także cała logistyka ogólnoprodukcyjna.

Do najważniejszych korzyści takiego rozwiązania należy zaliczyć ograniczenie liczby operatorów poszczególnych maszyn i gniazd roboczych, a także skrócenie czasu całego procesu wytwórczego.

Blacha, zanim z surowego arkusza stanie się gotowym komponentem, bardzo często musi przejść wiele różnych procesów. Każdy etap może mieć różnefarkuszów ograniczenia, dlatego łączny czas takiego procesu może być stosunkowo długi. Warto zatem stawiać na zautomatyzowane rozwiązania. Poza oszczędnością czasu mogą bowiem przynieść wiele innych korzyści, zwiększając finalnie wydajność procesu wytwórczego.

Tagi artykułu

MM Magazyn Przemysłowy 5-6/2024

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę