Kierunki rozwoju obrabiarek CNC

Kierunki rozwoju obrabiarek CNC Raven Media

Sterowane numerycznie obrabiarki CNC stanowią dziś podstawę większości procesów związanych z obróbką różnych detali. I to bez względu na to, czy mówimy o obróbce elementów z metali, drewna, tworzyw sztucznych, czy innych materiałów. Rosnące wymagania rynku sprawiają jednak, że również w obszarze maszyn obróbczych mamy do czynienia z ciągłym rozwojem i pojawiającymi się nowymi technologiami.

Dziś trudno wyobrazić sobie branżę obróbki bez obrabiarek czy bardziej zaawansowanych centrów obróbczych ze sterowaniem CNC (Computerized Numerical Control). Zautomatyzowane maszyny wyposażone w numeryczny układ sterowania umożliwiają operatorowi sterowanie w sposób programowy wszystkimi ruchami obrabiarki w procesie obróbki, jej parametrami i pozostałymi czynnościami pomocniczymi.

Rynek zmierza w kierunku maszyn numerycznych, czyli takich, które są programowalne i w coraz większym stopniu samodzielne. Są to rozwiązania wysoce elastyczne, w których zmiana asortymentu produkowanych elementów nie przysparza kłopotów i jest realizowana za pomocą przysłowiowego „guzika” – mówi Arkadiusz Błaut, lider działu technicznego RO&RD FANUC Polska. – W hali produkcyjnej wyposażonej w takie obrabiarki człowiek może skutecznie pracować na kilku maszynach, a dodatkowo wykorzystywać swoją kreatywność i umiejętność krytycznego myślenia w celu wprowadzania optymalizacji w obszarze poszczególnych procesów wytwórczych.

Sterowanie CNC umożliwia dokładne odtworzenie kształtów detalu zaprojektowanych w programach typu CAD/CAM. Dzięki temu obecnie obróbka skrawaniem zapewnia dużo większą dokładność i powtarzalność. Pozwala to zminimalizować koszty związane np. z nadmiarem odpadów produkcyjnych bądź wadliwymi partiami gotowych produktów.

Automatyzacja obrabiarek coraz bardziej pożądana

Sterowanie CNC obrabiarek stało się dziś już niemalże standardem, przynajmniej jeśli mówimy o bardziej zaawansowanych procesach produkcyjnych. Jednak nie jest to jedyny trend, który powoli staje się normą w tej branży.

Jak wyjaśnia bowiem Łukasz Łapaj, sales manager w SW Polska: – W ostatnich latach w naszej branży, tj. branży producentów specjalizujących się w wytwarzaniu maszyn dedykowanych pod obróbkę CNC danego detalu lub rodziny detali, głównym trendem, który wyznacza jej rozwój, jest automatyzacja procesów obróbczych. Praktycznie każde zapytanie o maszynę, które otrzymujemy od naszych klientów, jest połączone nie tylko z wdrożeniem procesu CNC, ale również z przygotowaniem oferty na automatyzację. Myślę, że ten trend już pozostanie z nami na stałe, głównie z racji rosnących kosztów pracowniczych firm, które inwestują w nowe projekty.

Identycznego zdania jest Jakub Szyndlar, technolog ds. rozwoju klienta w firmie Abplanalp. Według niego najistotniejszym trendem w CNC w ostatnich latach, jest szeroko pojęta automatyzacja ściśle zintegrowana ze sterownikiem obrabiarki. Oczywiście w dalszym ciągu wiele prac przy obrabiarkach, zwłaszcza w obróbce jednostkowej, musi być wykonywana manualnie, ale nawet tam rozwiązania automatyzujące niektóre działania operatora, stały się niejako standardem. 

Najlepszym przykładem są tutaj zestawy sond do pomiaru przedmiotu obrabianego i narzędzi, które dzięki stosunkowo niskiej cenie (w wypadku zestawu Renishaw na obrabiarkach Haas jest to koszt rzędu ok. 5 tys. euro) pozwalają automatycznie nie tylko dokonywać pomiarów do tzw. offsetów, ale też kontrolować wykonane cechy przedmiotu obrabianego i automatycznie dokonywać korekt średnicy/długości narzędzi – wyjaśnia Jakub Szyndlar.

Mateusz Wróbel, sales engineer w GF Machining Solutions, przekonuje, że rozwój obrabiarek CNC będzie oparty na kilku kluczowych trendach, które można przewidzieć na podstawie obecnych osiągnięć i kierunków rozwoju technologii. Najbardziej widocznym kierunkiem rozwoju, jaki obrali producenci obrabiarek, jest oczywiście automatyzacja, ale z wykorzystaniem sztucznej inteligencji.

Już teraz widać wprowadzanie automatyzacji i sztucznej inteligencji w obrabiarki CNC. W przyszłości możemy spodziewać się dalszego rozwoju tych technologii, co umożliwi bardziej zaawansowane funkcje automatyzacji i optymalizacji procesu obróbki – tłumaczy Mateusz Wróbel. – Maszyny będą zdolne do samodzielnego podejmowania decyzji, analizy danych i dostosowywania się do zmiennych warunków. Kontrola procesu i wyników obróbki będzie coraz bardziej zautomatyzowana, przez co jeszcze bardzie wzrośnie popyt na inżynierów automatyków.

Kolejnym przykładem kierunku rozwoju obrabiarek CNC, według przedstawiciela firmy GF Machining Solutions, jest integracja obrabiarek CNC z innymi technologiami produkcyjnymi.

Integracja z technologią druku 3D pozwoli na połączenie najlepszych cech obu technologii, czyli możliwości wytworzenia skomplikowanych części o kształtach niemożliwych do uzyskania poprzez wykorzystanie tradycyjnych technologii oraz dalszą ich obróbkę, co umożliwi uzyskanie dokładnych tolerancji wymiarowych i jakości powierzchni – dodaje Mateusz Wróbel.

Nowoczesne obrabiarki muszą być łatwe w obsłudze i dostosowane do potrzeb elastycznego zarządzania produkcją. W tym celu są wyposażane w nowoczesne interfejsy, własne panele HMI, często wyposażone w ekran dotykowy i oprogramowanie, które umożliwia im przejmowanie zadań komputerów przemysłowych. Takie panele służą nie tylko do bieżącej wizualizacji procesów, ale także udostępniają coraz bardziej złożone funkcje ułatwiające pracę operatorom, jak raportowanie, generowanie trendów, rejestrację danych do systemów MES, komunikację z innymi urządzeniami etc. – wylicza Arkadiusz Błaut. – Możliwe jest także podłączenie do nich różnych innych urządzeń, jak sterowniki PLC, moduły komunikacyjne itp. Warto wspomnieć, że współczesne obrabiarki przemysłowe stwarzają operatorom możliwość zdalnego zarządzania bieżącą produkcją za pomocą urządzeń mobilnych pracujących w sieci Internetu. Dzięki nowym rozwiązaniom informatycznym istnieje możliwość zdalnego monitorowania i zarządzania procesami realizowanymi przez obrabiarki. Dzięki oprogramowaniu każdy użytkownik może z dowolnego miejsca na świecie monitorować stan swojej obrabiarki i realizowanej przy jej pomocy produkcji. Ma przy tym możliwość wprowadzania niezbędnych zmian z uwzględnieniem bezpieczeństwa sieci i samej produkcji.

Robotyzacja procesów obróbczych

Coraz więcej firm, które zajmuje się działalnością w obszarze obróbki skrawaniem, dostrzega również korzyści płynące z zastosowania robotów do obsługi obrabiarki.

Robot może bowiem zastąpić operatora obrabiarki przy załadowywaniu elementów do maszyny i odbieraniu ich po zakończeniu procesu. Dla robota praktycznie nie ma żadnego znaczenia wielkość i ciężar detalu. Co więcej, robotyzacja pozwala na połączenie kilku etapów procesu produkcyjnego i dostarczenie do jednej maszyny elementów z kilku źródeł. Po zakończeniu skrawania robot często wykonuje także obróbkę końcową detalu (np. czyszczenie, szczotkowanie, wykrawanie itd.), co pozwala obniżyć czas obróbki jednego detalu.

Na jeszcze inne ciekawe kwestie uwagę zwraca Arkadiusz Błaut: – Technologie stosowane w obrabiarkach przemysłowych otwierają również nowe możliwości w zakresie samodiagnostyki maszyn. Obrabiarki marki FANUC są gotowe do tego, aby zgłaszać potencjalne problemy techniczne, a w ten sposób umożliwiać osobom, które nadzorują ich pracę, planowanie działań konserwacyjnych w określonym czasie, bez ryzyka zakłócania realizacji planów produkcyjnych.

I dodaje: – W związku z tym, że na rynku coraz większą rolę odgrywają wyspecjalizowane obrabiarki przeznaczone do realizacji wybranych operacji, standardem staje się implementowanie w obrabiarkach technologii umożliwiających prowadzenie kontroli jakości w trakcie realizacji procesów produkcyjnych. W tradycyjnych rozwiązaniach kontrola jakości odbywała się na oddzielnych stanowiskach, co wydłużało proces i generowało dodatkowe koszty. Dziś obrabiarki samodzielnie czuwają nad jakością, zapewniając najwyższe standardy wykończenia kształtów i powierzchni obrabianych produktów, a to decyduje o szybszym zwrocie z inwestycji w takie maszyny. Rozwojowi tego trendu sprzyja fakt, że na rynku coraz trudniej znaleźć wykwalifikowanych operatorów - zarówno osób do obsługi maszyn, jak i takich, które potrafiłyby szybko napisać program i go wdrożyć w odpowiedzi na bieżące potrzeby produkcji.

Również ekologia zmienia obrabiarki CNC

Również rosnąca świadomość ekologiczna i potrzeba zwiększenia efektywności energetycznej mają przełożenie na rozwój współczesnych obrabiarek CNC. Wszystko wskazuje na to, że w przyszłości trend ten będzie jeszcze zyskiwać na znaczeniu. Dzięki odpowiednim zmianom można bowiem ograniczyć energochłonność realizowanych procesów obróbczych.

Nie ma tu jednak jednego gotowego rozwiązania. Można wskazać co najmniej kilka dróg, którymi można osiągnąć zakładane cele. To m.in. dążenie do redukcji zużycia materiału podczas obróbki. W sektorze produkcji już od kilku lat można zaobserwować trend tzw. near net shape, czyli maksymalnej redukcji naddatku na obróbkę w taki sposób, aby początkowy kształt detalu był jak najbardziej zbliżony do kształtu ostatecznego.
 
Równie rozpowszechniona jak ograniczenie zużycia materiału jest także praktyka jego odzysku. Recyklingowi poddawane są zarówno wióry, jak i inne odpady poprodukcyjne. Odzyskiwaniem z nich cennych surowców zajmują się niekiedy same zakłady wytwórcze, ale częściej zadanie to powierzane jest wyspecjalizowanym przetwórcom. 

Efektywnym sposobem na ograniczenie oddziaływania zakładów produkcyjnych na środowisko jest też rezygnacja z dużych ilości chłodziw i środków smarnych na rzecz oszczędnej gospodarki smarowej. Tzw. obróbka na sucho jest już powszechnie stosowana m.in. w przemyśle motoryzacyjnym.

Ekologiczne produkty nie powstałyby bez ekologicznych mediów obróbczych, wykonanych z naturalnych surowców. Smary czy ciecze chłodzące nie zawierają np. metali ciężkich ani węglowodorów aromatycznych, a dodatkowo są bezwonne i bezpieczne dla skóry.

Kolejnymi widocznymi trendami są wydłużanie trwałości części eksploatacyjnych, szybsza adaptacja obrabiarki do potrzeb danego procesu produkcyjnego czy też wykorzystywanie centrów CNC, które umożliwiają przeprowadzenie kilku procesów obróbczych w jednym urządzeniu i przy jednym mocowaniu.

Postępujące zmiany obejmują również kwestie związane z oprogramowaniem procesów obróbczych. Oprogramowanie ma umożliwić szybkie i proste wytworzenie dobrej jakości produktu. Im wyższa będzie bowiem powtarzalność produkcji, tym mniejszy będzie udział braków w całym wolumenie produkcji i większa oszczędność surowców.

Nowe rozwiązania w branży obrabiarek CNC

Przeglądając oferty rynkowe producentów z branży obrabiarek, można zauważyć wiele nowoczesnych i zaawansowanych technologicznie rozwiązań, które mają zwiększyć wydajność procesów obróbczych.

Według Łukasza Łapaja, jednym z najciekawszych nowych rozwiązań w ofercie SW Polska, które jest związane z automatyzacją maszyn obróbczych, jest nowa koncepcja doprowadzania detali do celi z robotem, czyli cela STORAGE TOWER. Jest to elastyczny system załadunku i rozładunku detali przeznaczony do maszyn przy pracy z robotem, który można w łatwy sposób dopasować do liczby i wielkości detali, o jakich rozmawiamy z klientem.

Z kolei Mateusz Wróbel z GF Machining Solutions zwraca szczególną uwagę na jedno z najnowszych rozwiązań w ofercie maszyn Mikron Mill. Jest to hybrydowa obróbka, która umożliwia zarówno frezowanie, jak i szlifowanie w jednym urządzeniu (obrabiarce Mikron MILL S 600 U). Dzięki temu można wykonywać zarówno operacje frezowania, takie jak obróbka kształtowa i otworowa, jak i operacje szlifowania, które dają wykończenie powierzchni o wyższej jakości.

Połączenie procesu frezowania i szlifowania pozwala uzyskać wysoką precyzję obróbki. Eliminacja konieczności przenoszenia detali między różnymi maszynami sprawia, że znacznie łatwiejsza jest dokładna kontrola wymiarów, kształtów i jakości powierzchni. Integracja procesów umożliwia skrócenie czasu cyklu produkcyjnego i znacznie przyspiesza cykl produkcyjny najbardziej wymagających detali – tłumaczy Mateusz Wróbel.

Flagową pozycję w ofercie firmy FANUC zajmuje innowacyjne, kompaktowe centrum frezarskie Robodrill przeznaczone do szerokiego zakresu operacji frezarskich i wiertarsko-gwinciarskich. Udoskonalenia konstrukcji maszyny wprowadzane już od 40 lat, decydują o tym, że znakiem szczególnym obrabiarek FANUC Robodrill jest szybkość, niedościgniona wydajność i precyzja obróbki. Obecnie oferujemy klientom maszyny z najnowszej serii α-DiB5 Plus, które są zarówno najszybszymi, jak i najbardziej wytrzymałymi 5-osiowymi maszynami CNC dostępnymi na rynku.

W ofercie firmy Abplanalp, według Jakuba Szyndlara, najbardziej nowatorskim rozwiązaniem, które jest dzisiaj oferowane klientom, są trzyosiowe manipulatory Haas APL. Pozwalają one w cenie poniżej 30 000 euro rozbudować wszystkie tokarki i frezarki firmy Haas o automatyczny podajnik i odbiornik przedmiotów obrabianych. 

Dzięki temu w obróbce seryjnej wykluczamy już obecność operatora, poza ułożeniem przedmiotów na palecie i wymianą narzędzi po ich zużyciu – wyjaśnia Jakub Szyndlar. – Zarówno APL, HRP (systemy robotyzacji Haas), jak i podajniki pręta Haas sterowane są w pełni ze sterownika obrabiarki, przez co nie wymagają skomplikowanej integracji, a już po krótkim, kilkugodzinnym szkoleniu może je programować operator obrabiarki. Wychodzimy z założenia, że obróbka CNC jest już dość trudna – chcemy więc sprawić, żeby automatyzacja była maksymalnie uproszczona.

Z najnowszą ofertą producentów obrabiarek będzie można zapoznać się już na przełomie maja i czerwca podczas targów ITM Industry Europe. Na stoisku firmy SW Polska, jak zdradza Łukasz Łapaj, będą prezentowane m.in. maszyny wielowrzecionowe (na stoisko będzie zainstalowana m.in. maszyna BA322i), rozwiązania z obszaru automatyzacji i robotyzacji produkcji (powyższa maszyna będzie wyposażona w automatyczną, zrobotyzowaną celę załadunkową, tzw. i-cell), systemy produkcyjne i rozwiązania systemowe (prezentacja na monitorze TV nad stoiskiem), a także usługi cyfrowe IDS/SW Cloud, tj. prezentacja na monitorze TV przy maszynie.

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę