Wstęp
Rosnące koszty produkcji, trudności z pozyskaniem wykwalifikowanych operatorów oraz coraz wyższe wymagania jakościowe sprawiają, że przedsiębiorstwa coraz częściej inwestują w automatyzację procesów obróbki metalu. Dotyczy to nie tylko spawania czy paletyzacji, ale również operacji takich jak cięcie, gratowanie oraz szlifowanie.
Nowoczesne cele robotyczne pozwalają połączyć wszystkie te operacje w jednym zautomatyzowanym procesie. Dobrym przykładem jest rozwiązanie opracowane przez AV&R, które integruje robotyczne cięcie oraz szlifowanie w jednej celi produkcyjnej. Dzięki temu możliwe jest skrócenie czasu produkcji, zwiększenie powtarzalności oraz ograniczenie kosztów związanych z ręczną obróbką.
Jak działa robotyczne cięcie i szlifowanie?
W tradycyjnej produkcji element po wycięciu trafia kolejno na stanowisko gratowania, następnie szlifowania, a często również polerowania lub kontroli jakości.
Każda operacja oznacza:
- dodatkowy transport,
- kolejne mocowanie detalu,
- ryzyko błędu operatora,
- wydłużenie czasu produkcji.
Zrobotyzowana cela AV&R pozwala wykonać wszystkie te operacje w jednym cyklu roboczym.
Robot może realizować między innymi:
- odcinanie nadlewów,
- usuwanie układów wlewowych,
- gratowanie,
- szlifowanie powierzchni,
- profilowanie krawędzi,
- przygotowanie elementu do dalszej obróbki.
Całość odbywa się automatycznie, zgodnie z zaprogramowanym procesem technologicznym.
Dlaczego robot zapewnia większą powtarzalność?
Podczas ręcznego szlifowania efekt końcowy zależy od doświadczenia operatora.
Znaczenie mają między innymi:
- siła docisku,
- kąt prowadzenia narzędzia,
- czas obróbki,
- stopień zużycia materiału ściernego.
Robot wykonuje każdą operację identycznie.
Rozwiązania AV&R wykorzystują między innymi:
- adaptacyjne sterowanie,
- kontrolę siły nacisku (force control),
- automatyczne korygowanie trajektorii,
- kontrolę procesu w czasie rzeczywistym.
Pozwala to zachować bardzo wysoką dokładność nawet podczas obróbki skomplikowanych elementów.
Technologia sprawdzona przy produkcji łopatek silników lotniczych
Najlepszym potwierdzeniem możliwości robotycznego szlifowania są zastosowania w przemyśle lotniczym, gdzie wymagania dotyczące dokładności należą do najbardziej rygorystycznych na świecie.
Od ponad 30 lat AV&R rozwija systemy wykorzystywane przez producentów silników lotniczych do automatycznej obróbki:
- łopatek turbin,
- łopatek sprężarek,
- aparatów kierujących,
- wentylatorów (fan blades),
- tri blend oraz root
- elementów typu blisk (IBR).
Roboty wykonują między innymi:
- profilowanie krawędzi natarcia i spływu,
- szlifowanie powierzchni aerodynamicznych,
- gratowanie,
- polerowanie,
- kontrolowane usuwanie materiału (np. usuwanie pinów odlewniczych).
Każda łopatka musi zachować bardzo dokładną geometrię. Nawet niewielkie odchylenia mogą wpływać na sprawność silnika, zużycie paliwa oraz bezpieczeństwo lotu. Dlatego systemy AV&R wykorzystują skanowanie detalu, adaptacyjne planowanie trajektorii oraz zamkniętą pętlę kontroli procesu, umożliwiając obróbkę z tolerancjami rzędu ±25 µm w wybranych zastosowaniach serwisowych (MRO) oraz ±12.5 µm dla profilowania w przypadku pierwotnej produkcji.
To właśnie doświadczenie zdobyte przy produkcji i regeneracji komponentów lotniczych zostało przeniesione do rozwiązań stosowanych obecnie w przemyśle maszynowym, odlewniczym, energetycznym i motoryzacyjnym.
Najważniejsze korzyści robotyzacji
Zastosowanie robotycznego cięcia i szlifowania pozwala osiągnąć wiele korzyści:
- powtarzalną jakość produkcji,
- krótszy czas obróbki,
- możliwość pracy 24/7,
- ograniczenie braków,
- mniejsze zużycie materiałów ściernych,
- większe bezpieczeństwo operatorów,
- ograniczenie kontaktu pracowników z pyłem, hałasem i drganiami,
- pełną identyfikowalność procesu.
W praktyce oznacza to niższy koszt jednostkowy produkcji oraz większą przewidywalność jakości gotowych elementów.
Dla jakich branż przeznaczone są takie rozwiązania?
Robotyczne cele cięcia i szlifowania znajdują zastosowanie między innymi w:
- przemyśle lotniczym,
- odlewniach,
- kuźniach,
- przemyśle motoryzacyjnym,
- energetyce konpencjolanej oraz jądrowej,
- produkcji maszyn,
- produkcji elementów spawanych,
- zakładach wykonujących precyzyjną obróbkę metali.
Szczególnie dobrze sprawdzają się tam, gdzie liczy się wysoka jakość, powtarzalność oraz produkcja seryjna.
Czy robotyzacja opłaca się każdej firmie?
Nie każda aplikacja wymaga pełnej automatyzacji.
Przy niewielkiej produkcji lub bardzo zróżnicowanych detalach nadal ekonomicznym rozwiązaniem mogą być stanowiska ręczne wyposażone w odpowiednie narzędzia oraz systemy odciągu pyłu (np. stoły filtrowentylacyjne AirBench).
Natomiast w przypadku produkcji seryjnej robotyzacja pozwala znacząco zwiększyć wydajność, ograniczyć koszty pracy oraz uzyskać jakość trudną do osiągnięcia podczas ręcznej obróbki.
Podsumowanie
Nowoczesne systemy robotycznego cięcia i szlifowania umożliwiają połączenie wielu operacji w jednym zautomatyzowanym procesie. Rozwiązanie AV&R jest przykładem technologii opracowanej z myślą o najbardziej wymagających branżach, takich jak przemysł lotniczy, gdzie precyzja liczona jest w mikrometrach. Dzięki doświadczeniu zdobytemu przy produkcji i regeneracji łopatek silników lotniczych rozwiązania te z powodzeniem znajdują dziś zastosowanie również w odlewniach, produkcji maszyn, motoryzacji oraz wielu innych gałęziach przemysłu, zapewniając wysoką jakość, powtarzalność i wydajność procesu.
FAQ
Czym jest robotyczne cięcie i szlifowanie?
To zautomatyzowany proces wykorzystujący roboty przemysłowe do wykonywania operacji cięcia, gratowania, szlifowania oraz wykańczania powierzchni z zachowaniem wysokiej powtarzalności.
Jakie są zalety robotycznego szlifowania?
Najważniejsze zalety to większa dokładność, powtarzalność, krótszy czas produkcji, możliwość pracy ciągłej, poprawa bezpieczeństwa oraz ograniczenie kosztów produkcji.
W jakich branżach stosuje się robotyczne szlifowanie?
Technologia znajduje zastosowanie m.in. w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, energetycznym, odlewniczym oraz przy produkcji maszyn.
Dlaczego AV&R wykorzystuje tę technologię w przemyśle lotniczym?
Produkcja i regeneracja łopatek turbin oraz sprężarek wymaga zachowania bardzo wysokiej dokładności i powtarzalności. Systemy AV&R wykorzystują adaptacyjne sterowanie, kontrolę siły oraz automatyczną inspekcję, aby spełnić rygorystyczne wymagania producentów silników lotniczych.