Mario Guillo és csapata a franciaországi Institut Maupertuis kutatói, amely ipari kutatásra szakosodott.
A csapat észrevett néhány problémát a lemezalakítás hagyományos módszereivel kapcsolatban… és úgy döntöttek, hogy megoldják ezeket a problémákat.
Miért költséges a kis tételes lapformázás?
A lemezalakítás egy számjáték. Ha sok azonos alkatrészt gyárt, a költségek és az idő általában kiegyenlítődik. Ha azonban csak egy vagy két részt készít, az gyorsan gazdaságtalanná válik.
A mélyhúzás az egyik legelterjedtebb lemezalakítási módszer. Ez magában foglalja egy matrica tervezését és gyártását, majd az egyes anyaglapok lassú „nyújtását” a szerszám fölé. Ha csak néhány alkatrészt készít, a szerszám költsége jelentősen meghaladja magának az alakításnak a költségeit.
Hagyományosan a legtöbb gyártó úgy kezelte ezt a problémát, hogy elfogadja azt. „Nos, ilyen az élet” – mondod. Tegye keresztbe az ujjait, és reméli, hogy a többi megmunkálási műveletünk kiegyenlíti ezt az egyetlen nem hatékony folyamatot. Vagy ha a minőség nem fontos, választhatja a lap kézzel történő formázását.
Mario és csapata úgy döntött, hogy ennek nem kell így lennie. A minőségi termékek előállítására van egy módszer, amely kis tételeknél gazdaságos: az inkrementális formázás.
Ebben az esettanulmányban bemutatjuk, hogy Mario és csapata hogyan használta a RoboDK-t a minőségi termékek gazdaságos létrehozására robotizált növekményes alakítással.
Mi az a robotizált növekményes alakítás?
A növekményes alakítás (más néven növekményes lapformázás) a mélyhúzás alternatívája, amely során a lemezanyagot apránként, rétegről rétegre deformálják. Ily módon ez egy kicsit olyan, mint a 3D nyomtatás vagy a CNC megmunkálás. Ahelyett, hogy minden rétegben anyagot adnánk hozzá vagy eltávolítanánk, a lemezanyag minden rétegnél nagyon enyhén meghajlik.
Az 1990-es évektől kezdve az inkrementális alakítást módosított CNC gépekkel valósítják meg. A CNC szerszámot egy egypontos gömbre cseréljük, amely minden rétegnél a kívánt formát rajzolja a lapanyagra. A súrlódás hatásának csökkentésére kenőanyagot használnak.
A módosított CNC gépek jó megoldást jelentenek, de van egy probléma: a nagyobb alkatrészek költségesek. Ez megvalósíthatatlanná teheti azokat a vállalatokat, amelyek növekményes alakítást kívánnak használni prototípuskészítéshez, ami egy általános alkalmazás.
A robotizált növekményes alakítás megoldja ezt a problémát azáltal, hogy ipari robotot használ a szerszám megtartására. Megosztja a hasonlóságot a robotmegmunkálással, amelyet egy korábbi bejegyzésben mutattunk be.
A CNC gépekkel ellentétben a robot nem korlátozza az alkatrész méretét. Ennek eredményeként Mario csapata úgy gondolja, hogy a robotizált növekményes alakítás számos olyan alkalmazáshoz használható, amelyek nagy lapok formázását igénylik, beleértve a koponyaimplantátumokat, protéziseket és autóburkolatokat.
5 lépés a minőségi robotizált inkrementális formázás eléréséhez
A robotizált inkrementális alakítás meglepően egyszerű… de csak akkor, ha követi a megfelelő lépéseket. A csapat a következő öt lépést alkalmazta (a kutatási cikkükben leírtak szerint), hogy minőségi terméket hozzon létre robotizált növekményes alakítással:
1. Készítse el a 3D-s modellt
Szinte minden termék CAD (Computer Aided Design) csomagban készült, így ennek a lépésnek egyszerűnek kell lennie. Meg kell határoznia az előállítani kívánt alakzatot, és létre kell hoznia egy 3D-s modellt.
2. Hozzon létre egy pályát
Ezután létre kell hoznia egy CNC-pályát. Ez számos CAM (Computer Aided Manufacturing) csomagban megtehető. Lehet, hogy a modellt és a pályát is létrehozhatja ugyanabban a szoftverben. Ha azonban az Ön CAD/CAM szoftvere nem rendelkezik ezzel a funkcióval, egy olcsó CAM program, például a CamBam, a MeshCAM vagy a FreeMILL jó választás lehet.
A csapat a CamBam CNC szoftvert használta, amely egy költséghatékony eszköz a CNC modellek és pályák tervezésére és építésére.
Ebben a lépésben el kell döntenie az egyes rétegek mélységét és a rétegezési stratégiát. A csapat elmagyarázta, hogy az egyszerű részekre két általános stratégia létezik:
- Z-réteg stratégia — Ez az egyszerű stratégia magában foglalja az egyes rétegek külön megrajzolását, minden réteg elején behúzással.
- Spirális stratégia – Ez a kissé összetettebb stratégia egy folytonos vonal rajzolását foglalja magában, amely az űrlap tetejétől egészen lefelé halad. Ez simább darabot eredményez, és kisebb erőket ró a robotra.
3. G-kód létrehozása
Miután megvan a pályája, a következő lépés az, hogy olyan utasításokká alakítsa át, amelyeket egy CNC gép is megért. A leggyakoribb lehetőség a G-Code, de használhatunk APT-CLS-t vagy NCI-t is.
A hagyományos CNC-alapú inkrementális alakításnál ez lenne az utolsó lépés a gyártás előtt. Mivel azonban robotokat használunk, van egy másik – nagyon fontos – lépés.
4. A G-kódot robotparancsokká alakítsa
Ahhoz, hogy egy robotot növekményes alakításhoz használhasson, a G-kódot olyan parancsokká kell konvertálnia, amelyeket a robot megért. Azonban minden robotgyártónak megvan a saját programozási nyelve. Egyes gyártók speciális CNC-szoftver-kiegészítőkkel rendelkeznek, de ezek gyakran nagyon költségesek, és csak az ő robotmárkájukkal működnek.
Mario és csapata a RoboDK használata mellett döntött, mivel az alapfelszereltségként tartalmaz egy robotmegmunkáló eszközt. Használata nagyon egyszerű, és költséghatékonyabb, mint a piacon lévő többi lehetőség. Egyszerűen csak betölti a G-Code fájlt a szoftverbe, és az automatikusan generálja a robot útvonalát, elkerülve a robothibákat.
A RoboDK segítségével könnyedén konvertálhattuk a G-kódot LS fájllá, és úgy futtathattunk egy robotprogramot Fanuc robotvezérlőnkben, mintha az CNC lenne. A RoboDK lehetővé teszi a folyamat telepítésének felgyorsítását a roboton.
Mario Guillo, PhD.
Az Institut Maupertuis RFSW felügyelője
5. Vigye át a programot a robotra
Az utolsó lépés a program átvitele a robotra és a növekményes formázási folyamat elindítása. Ha az előző lépések mindegyike jól sikerült, akkor ennek meglehetősen egyszerűnek kell lennie. Két szempontot azonban érdemes szem előtt tartani:
- Válassz egy nagy merevségű robotot – A robotok kisebb merevséggel rendelkeznek, mint a CNC gépek. Ez a szerszám elhajlását okozhatja nagyon nagy erők alkalmazásakor, ami megmunkálási feladatoknál előfordulhat. A csapat egy nagy teherbírású (500 kg feletti hasznos teherbírású) robotot használt annak biztosítására, hogy elég merev legyen a feladathoz.
- Kerülje a szükségtelenül vastag anyagokat – Vastag anyagot nehéz lesz kialakítani a robottal az alacsony merevség miatt. Csak olyan vastag anyagot válasszon, amely a termékhez szükséges, és készüljön fel arra, hogy vékonyabb anyagot használjon, ha a szerszámon elhajlást észlel.
A program első futtatásakor ügyeljen a szerszám esetleges eltéréseire, amelyeket a robotszerszámra ható túlzott erők okozhatnak.