Ez hivatalos! Ha további tengelyeket ad hozzá a megmunkálási folyamathoz, az hatékonyabbá tehető és csökkentheti a költségeket. Íme, miért működik.
A dolgok folyamatosan változnak a gyártás világában. Új technológiák érkeznek, a régi technológiák javulnak, és frissítenünk kell folyamatainkat, hogy lépést tudjunk tartani.
Az egyik legutóbbi változás a CNC megmunkálásban használható tengelyek számának növekedése. A jelenlegi trendeknek megfelelően a legújabb technológia lehetővé teszi, hogy a többtengelyes megmunkálás még elérhetőbbé váljon, mint valaha.
De azon tűnődhet, hogy több tengely valóban jobb?
Nos, igen.
Ha további tengelyeket ad hozzá a megmunkálási folyamathoz, az számos előnnyel járhat, beleértve a jobb hatékonyságot és a költségek csökkenését.
Többtengelyes CNC gépbe való befektetéssel vagy robotmegmunkálással további tengelyeket adhat hozzá.
Melyik a jobb választás? Ennek megválaszolásához először nézzük meg a hagyományos megmunkálás problémáit.
5 probléma a hagyományos 3 tengelyes CNC-vel
Hagyományosan a CNC gépek 3 programozható tengellyel rendelkeznek, gyakran X, Y és Z. Ezek lehetővé teszik a munkadarab fúrását, marását vagy más módon 3 dimenzióban történő átalakítását. Egyes csökkentett tengelyű gépek (pl. gravírozógépek) szintén csak 2D vagy 2,5D képességgel rendelkeznek.
A 3D-s megmunkálás nagyszerű a gyártás számos gyakori műveletéhez. Azonban az is nagyon korlátozó lehet, ha csak 3 tengely van.
Íme 5 probléma, amely a hagyományos CNC gépekkel kapcsolatban merül fel:
1. További beállítások szükségesek
Kevesebb tengely több beállítást jelent. Hacsak termékei nem csak rendkívül egyszerű megmunkálást igényelnek, valószínűleg meg kell változtatnia az alkatrészek helyzetét és/vagy tájolását az összes szükséges vágás eléréséhez.
Minden extra beállítás közvetlenül befolyásolja a megmunkáló cella termelékenységét. Ez különösen problémás a kis tételméreteknél (amelyek egyre gyakoribbak), ahol a megmunkálási idő akár 90%-át is lefoglalhatják a beállítások.
2. Több gyakorlati idő
A több beállítás nemcsak a gép termelékenységét csökkenti. Csökkentik a dolgozók termelékenységét is. Minden beállítás megköveteli, hogy egy emberi munkás értékes idejét nem értéknövelt feladattal töltse. Ezt az időt máshol eredményesebben tölthetnék el.
Az átállások egyszerűsítése segíthet csökkenteni ezt az időt, de sokkal hatékonyabb, ha a lehető legtöbb gyakorlati időt eltávolítjuk.
3. Egyedi rögzítést igényel
A 3 tengelyes gépek korlátozottak abban az irányban, ahol megközelíthetik a munkadarabot. Ha egy megmunkálási művelet enyhén eltolt tájolást igényel, ez gyakran azt jelenti, hogy egyedi rögzítést kell megtervezni és legyártani.
Az egyedi szerelvények nagyon nagy tételméretekhez megfelelőek. Azonban minden beállításhoz hatalmas mennyiségű munkát adhatnak. Ez jelentősen megnövelheti az egyes alkatrészekhez szükséges időt és a költségeket.
4. Megnövelt lépésszám műveletenként
Bármelyik gyártó egyetértene: minél kevesebb megmunkálási lépés van, annál jobb. A Design for Manufacture gyakorlatában számos alapelv a megmunkálási műveletek egyszerűsítésére és a szükséges megmunkálási lépések számának csökkentésére irányul.
A 3 tengelyes gépek gyakran szükségtelenül növelik a lépések számát a több szabadságfokkal rendelkező megmunkálási technológiákhoz képest.
5. Megnövekedett átfutási idő és termékköltség
A fenti problémák mindegyike negatívan befolyásolhatja a teljes gyártási folyamatot, ami megnövekedett átfutási időt és magasabb termékköltséget eredményez. Minden alkalommal, amikor egy technikusnak új beállítással kell eltöltenie értékes idejét, és minden alkalommal, amikor egyedi szerelést kell készíteni, az közvetlenül az eredményt érintheti.
Miért csökkentik az extra tengelyek a költségeket?
Az egyre népszerűbb megoldás ezekre a problémákra az, hogy további tengelyeket ad hozzá a megmunkálási művelethez.
Ezt kétféleképpen érheti el, amint azt alább felvázoljuk, de először nézzük meg, miért csökkentheti több tengely a költségeket.
The 6 Degrees of Freedom Sweet-Spot
Gyakran úgy gondoljuk, hogy a világ három dimenzióban van. A valóságban azonban 6 méret szükséges a teljesen rugalmas megmunkáláshoz:
- 3 helyzeti méret (X, Y és Z)
- 3 forgási méret (Rot[X]Rot[Y]és Rot[Z])
Ez a 6 érték a szabadságfok (DoF) minimális száma, amely a munkaterület bármely pontjának bármely szögből történő megközelítéséhez szükséges.
A 3, 4 vagy akár 5 tengelyes CNC gépek mindig korlátozás alá esnek, mert nem felelnek meg ennek a 6 DoF-os „sweet-spot”-nak.
5 módszer, amellyel az extra tengelyek csökkentik a költségeket
Extra DoF-ek hozzáadása egy megmunkálási művelethez több módon csökkentheti a költségeket:
- Csak egyetlen beállításra van szükség (más néven az egyben kész beállítások).
- A kezelő gyakorlati kezelési ideje minimálisra csökken.
- Általában nincs szükség egyedi rögzítésre.
- Csökkenti és leegyszerűsíti a megmunkálási lépéseket.
- Csökkenti a termék átfutási idejét.
Mindezek a tényezők hozzájárulnak a gyártási idő és a költségek csökkentéséhez.
Hány tengelyt adhat hozzá?
Mivel egy teljesen rugalmas géphez 6 DoF szükséges, a következő kérdés: Hogyan adjuk hozzá ezeket a DoF-eket, és mennyit adhatunk hozzá?
2 lehetőség van további tengelyek hozzáadására a megmunkáló cellához:
- Többtengelyes CNC gépek.
- Robot megmunkálás.
Íme, hány tengelyt adhat hozzá az egyes technológiákhoz:
CNC gépekkel
Amikor CNC gépekről beszélünk, általában a jelenleg elérhető három géptípusra gondolunk:
- Hagyományos 3 tengelyes CNC
- 4 tengelyes CNC
- 5 tengelyes CNC gépek
Bár kezdenek megjelenni más gépek is a piacon (pl. ez a 2019-ben bejelentett 6 tengelyes gép), az 5 tengelyes a leggyakoribb „felső határ”.
Robotmegmunkálással
A CNC alternatívája a robotos megmunkálás alkalmazása. Ez magában foglalja egy megmunkáló szerszám hozzáadását egy ipari robothoz.
Ezzel a beállítással az alapbeállítás 6 DoF-os, mivel ez az ipari robotok szabványa. A robot megmunkálási beállításaihoz azonban még több tengely is beállítható, ha annyi extra tengelyt ad hozzá, amennyit csak akar!
Bár soha nem növelheti a DoF-et 6 fölé, több ilyen tengely hozzáadása sokkal nagyobb munkaterületet és nagyobb rugalmasságot tesz lehetővé.
Melyik a jobb: CNC vagy Robot megmunkálás?
A többtengelyes megmunkálás jelenlegi tendenciája egyre népszerűbbé teszi az 5 tengelyes gépeket. A CNC gépek használatának azonban vannak hátrányai a robotos megmunkáláshoz képest.
A többtengelyes CNC gépek két fő hátránya:
- Rugalmatlanok – Nem csak egy plusz tengelyt adhat hozzá, mint a robotmegmunkálásnál.
- Hatalmasak! — CNC-vel általában minél több tengelye van, annál nagyobb lesz a gép.
Végső soron Ön dönti el, hogy melyik technológiát választja, de érdemes megemlíteni, hogy a robotos megmunkálás egyes esetekben akár a CNC gépeket is felülmúlhatja.