Obrabiarki sterowane numeryczne (NC) i ich bardziej zaawansowane odmiany ze sterowaniem komputerowym (CNC) wykorzystywane są w produkcji już od przeszło pół wieku. Nie tylko zdołały udowodnić swoją przydatność w coraz bardziej zautomatyzowanych procesach produkcyjnych, ale też praktycznie nie mają konkurencji, która mogłaby sprawić, że maszyny CNC w najbliższej przyszłości odejdą do lamusa. W porównaniu do konwencjonalnych obrabiarek te nowoczesne zapewniają znacznie większą wydajność dzięki szybszemu skrawaniu i przygotowaniu maszyny do pracy, mniejszej ilości odpadów oraz braków produkcyjnych, krótszym cyklom produkcyjnym, a także wyraźnie większej elastyczności produkcji.
Choć obrabiarka CNC jest maszyną wysoce zautomatyzowaną, to wciąż ważną rolę w jej obsłudze odgrywa operator. Do jego zadań, w zależności od stopnia zaawansowania maszyny, należą m.in.: dobór, montaż i ustawienie narzędzi skrawających oraz pozostałego oprzyrządowania, zamocowanie i zdjęcie obrabianego detalu, wprowadzenie parametrów skrawania, uruchomienie i bieżąca kontrola cyklu produkcyjnego i pracy maszyny, dbanie o jakość skrawania, dokonywanie analizy zużycia ostrzy, a często również diagnostyka i wykonywanie doraźnych prac serwisowych. Nierzadko także operator jest odpowiedzialny za programowanie maszyny.

Robot jak operator

Choć część wskazanych obowiązków najbardziej zaawansowane aplikacje wykonują już bez bezpośredniego udziału operatora CNC, to wciąż osoba taka musi wykazywać się wysokim poziomem kwalifikacji. A to rodzi potencjalne zagrożenia dla przedsiębiorstwa – z jednej strony muszą się liczyć z trudnościami w pozyskaniu odpowiednio wykwalifikowanych pracowników do obsługi obrabiarek, z drugiej zaś czynnik ludzki zawsze zwiększa prawdopodobieństwo wystąpienia błędów w procesie produkcyjnym, a także wpływa na końcową wydajność pracy maszyn. Ponadto coraz częstsze tendencje do realizacji produkcji małoseryjnej sprawiają, że wzrasta rola operatora, do którego zadań należy m.in. przezbrojenie maszyny. Dla przedsiębiorstwa oznacza to wzrost jednostkowych kosztów pracy.

Dlatego też coraz więcej firm zajmujących się działalnością w obszarze obróbki skrawaniem dostrzega korzyści płynące z zastosowania robotów do obsługi obrabiarki. Jak wynika z szacunków rynkowych, w co najmniej 20% przypadków wykorzystania maszyn obróbczych automatyzacja ich pracy poprzez wdrożenie robota znacząco poprawiłaby ekonomikę i wydajność produkcji. Najbardziej typowym obszarem, w którym robot może zastąpić operatora obrabiarki, jest dziś załadowanie elementu do maszyny i odebranie go po zakończeniu procesu obróbczego. Dla robota praktycznie nie ma żadnego znaczenia wielkość i ciężar detalu, podczas gdy dla człowieka są to kluczowe parametry, które pozwalają na sprawny załadunek i wyładunek. Co więcej, robotyzacja pozwala na połączenie kilku etapów procesu produkcyjnego i dostarczenie do jednej maszyny elementów z kilku źródeł bądź też na załadunek kilku obrabiarek elementami pochodzącymi z jednego źródła. Po zakończeniu skrawania robot często wykonuje także obróbkę końcową detalu (np. czyszczenie, szczotkowanie, wykrawanie itd.), co pozwala obniżyć czas obróbki jednego detalu o 20%. Wreszcie może on dokonywać bezpośredniej wymiany narzędzi – przy częstym przezbrajaniu oszczędność czasu może być znacznie większa, ponadto przy udziale człowieka wzrasta prawdopodobieństwo popełnienia błędu podczas mocowania.

Olbrzymi potencjał

Korzyści płynące z wykorzystania robota jako operatora obrabiarki CNC są bezsprzeczne – sprowadzają się zasadniczo do skrócenia czasu produkcji pojedynczego detalu, zmniejszenia liczby nieprawidłowości, zwiększenia niezawodności i w efekcie do podniesienia wydajności procesu produkcyjnego, a w szerszym ujęciu także konkurencyjności całego zakładu produkcyjnego.

Profitów z czasem będzie jeszcze więcej, co wynika z projektowania coraz bardziej zaawansowanych robotów. Wprawdzie inwestycja taka wymaga większego nakładu finansowego, jednak zwraca się ona już po upływie niecałych dwóch lat, co wynika z wysokiej wydajności pracy. Szacuje się, że człowiek jest w stanie pracować szybciej i bardziej dokładniej niż robot ok. 20 minut, a później przewaga robota zwiększa się z każdą przepracowaną godziną. Człowiek musi w końcu odpocząć, podczas gdy robot jest w stanie pracować przez całą dobę. W efekcie stopień wykorzystania obrabiarek z człowiekiem jako operatorem wynosi ok. 70%, podczas gdy z robotem zbliża się do 100%. W pełni zautomatyzowane zmiany, praktycznie bez zaangażowania personelu, pozwalają zatem zoptymalizować wykorzystanie maszyn i obniżyć jednostkowe koszty produkcji. Potencjał robotów w tym obszarze jest ogromny, choć wciąż niedoceniany i w niewielkim jeszcze stopniu wykorzystany.

Poza wysoką wydajnością pracy zaletą robotyzacji obrabiarek jest zachowanie wysokiej powtarzalności i jakości produkcji. Nawet praca z ciężkimi elementami i detalami o skomplikowanych kształtach nie generuje zbyt dużo odpadów. Współczesne roboty zapewniają też wysoki poziom bezpieczeństwa, nawet gdy pracują ramię w ramię z człowiekiem. W ostatnich latach znacząco uproszczono też proces oprogramowania i obsługi robotów, dzięki czemu wymagania wobec ich integratorów i operatorów nie są już przesadnie wysokie.

Łatwe wdrożenie

Podobnie jak sterowanie, tak i integracja robota z obrabiarką nie powoduje już wielkich kłopotów i jest coraz mniej skomplikowana. Dostępne na rynku rozwiązania pozwalają na łatwe wdrożenie robota i jego zaprogramowanie. Wspomniany wysoki stopień bezpieczeństwa coraz częściej nie wymaga już stosowania specjalnych osłon czy innych zabezpieczeń, jakie jeszcze kilka lat temu były standardem. Brak takich wygrodzeń pozwala zaoszczędzić miejsce wokół obrabiarki i zapewnia lepszy dostęp do niej, np. w celach serwisowych. Zawsze też istnieje możliwość skorzystania z pomocy zewnętrznego integratora, który nie tylko dokona niezbędnego podłączenia, ale też może wstępnie przeszkolić personel z podstawowych funkcji, jakie oferuje zrobotyzowany operator obrabiarki.

Wprawdzie współpraca na linii robot przemysłowy–obrabiarka CNC jest stosunkowo nowym trendem, jednak wobec ciągłego dążenia do automatyzacji i robotyzacji produkcji oraz zwiększania wydajności z pewnością będzie się rozwijać w coraz szybszym tempie. Nic tak nie przyspiesza tempa zmian jak realne zagrożenie bądź szansa na uzyskanie wymiernych korzyści. Bez wprowadzania innowacji w tym obszarze przedsiębiorstwo z jednej strony będzie musiało mierzyć się z coraz bardziej konkurencyjnym rynkiem, z drugiej zaś będzie mu coraz trudniej sprostać takim wyzwaniom jak rosnące wymagania jakościowe, krótsze czasy dostaw czy coraz większa presja cenowa.