自动化加工和机器管理的未来

机加工和机器管理概述

机加工是去除金属“坯料”以产生所需复杂形状的过程。

机器管理是指制造工厂中工业机床的自动化操作，主要使用机器人自动化系统。装卸是机器管理系统的主要功能

机器人通常在自动化系统中执行其他有价值的功能，例如自动运送车辆零件和从单元中取出零件。其他任务可以自动化并集成到制造的整体视图中，包括 CMM/零件检测、测量、吹扫、清洗、去毛刺和精加工、分类、激光 ID 标记、包装和运输。

机器管理系统的好处包括：

1. 提高生产力
2. 减少直接劳动力
3. 更长的机器运行 – 24/7
4. 提高机器利用率
5. 整体生产成本降低
6. 提高产品质量
7. 增强机器安全性
8. 操作灵活性
9. 库存优化

由于与机器管理系统相关的复杂性、功能和成本，大多数制造商在投资这些系统之前需要一个资本审批流程，其中执行管理层必须批准购买。通常，计算 ROI（投资回报率）以证明购买的合理性。工业MAX 可协助进行当前成本捕获和 ROI 计算

立式铣削 – 4 轴还是 5 轴？

在 立式铣床中，主轴轴线是垂直定向的。铣刀固定在主轴中并绕其轴旋转，提供“A”尺寸。进给表在 3 轴铣床上提供 X、Y，在 4 轴铣床上提供 Z 尺寸。主轴是一个旋转轴，通常可以降低（或者可以升高工作台，使刀具更靠近或更深入地获得相同的相对效果），允许切入和钻孔。立式磨机有两个子类：床磨机和转塔磨机。

当“B”轴也旋转时，则有 5 个运动轴。5 轴机床为您有效加工的零件尺寸和形状提供了无限可能。术语“5 轴”是指刀具可以移动的方向数。在 5 轴加工中心上，刀具在 X、Y 和 Z 线性轴上移动，并在 A 和 B 轴上旋转，以从任何方向接近工件。换句话说，您可以在一次设置中处理零件的五个面。

主要的立式铣床制造商是：

1. 发那科：Robodrill D21B5
2. Haas：5 轴：VF、VR、GM、UMC
3. Hurco：5 轴：U、BX、SRT、VC/VCX
4. 马扎克：3、4 和 5 轴；INTEGRIX、VARIAXIS、VORTEX
5. DMG森：CMX V、DMP、DMX、DMC V、NVX；5 轴：DMU、CMX U
6. 大隈：GENOS、MU、VTM、MILLAC
7. 丰田章男：4（FV-65、-80、90）和 5 轴
8. 松浦：MX、CX

卧式铣削 –

卧式铣床具有相同的类型，但刀具安装在 横跨工作台的水平主轴上。许多卧式铣床还配备了一个内置转盘，可以进行不同角度的铣削；此功能称为 通用表。虽然立铣刀和立式铣刀可用的其他类型的工具可用于卧式铣刀，但它们的真正优势在于安装在心轴上的刀具，称为三面铣刀，其横截面很像圆锯，但通常直径更宽和更小。

主要机器制造商是：

• 马扎克：HC、MEGA、UN
• Toyoda：400、500、630、850、1000、1250、1600mm托盘
• 赫克：HM1700i
• Haas：40 锥度、50 锥度
• DMG 森: NH, NHX, DMC, DMU
• 大隈：LB、LT、MULTUS
• 松浦：H-Plus

车削中心 –

车削是一种用于制造圆柱形零件的加工工艺，其中切削刀具在工件旋转时以线性方式移动。通常用车床执行，车削将工件的直径减小到指定尺寸并产生光滑的零件光洁度。车削中心是配备计算机数控 (CNC) 的车床。精密的车削中心还可以执行各种铣削和钻孔操作。5 轴铣床可以配置为车削中心，因此大多数 5 轴机床制造商都提供车削中心版本。

主要制造商：

• 马扎克：HQ、INTEGREX、MULTITEX、ORBITEC、QT
• 大隈：属，MULTUS，LB，LT，LU，V40R
• 赫克：TM、TMX、TMM
• 松浦：CUBLEX
• DMG Mori：NT、NTX、NZX、CTX、WASINO

路由 –

计算机 数控 ( CNC ) 刳刨机是一种计算机控制的切割机，通常将刳刨工具安装为主轴，用于切割各种材料，例如木材、复合材料、铝、钢、塑料、玻璃和泡沫。CNC 刳刨机可以执行许多木工车间机器的任务，例如裁板锯、主轴成型机和镗床。他们还可以切割细木工制品，例如榫眼和榫头。

注塑机和压铸机

注塑成型是将塑料（或类似“压铸”过程中的金属）压入模具的过程。用足够的力将模具的两半夹紧到位，以承受注射过程。注射完成后，将模具分开并取出零件。“Sprue”、“Gates”和“Flash”也需要移除。注塑机模具可以固定在水平或垂直位置。大多数机器都是水平方向的，但立式机器用于某些利基应用，例如嵌件成型，从而使机器能够利用重力。一些立式机器也不需要紧固模具。将工具固定到压板上的方法有很多种，最常见的是手动夹具（两半都用螺栓固定在压板上）；然而，还使用液压夹具（轴承座用于将工具固定到位）和磁性夹具。磁性和液压夹具用于需要快速更换工具的地方。

自动化存储和托盘输送

托盘管理系统是一种存储零件的方法，因为它们在加工过程中，并通过传送带和最终的机器人手臂（称为“照料”）自动将这些零件送入机床，并使用适当的工具将零件送入工件夹具工具，如 OMIL，进入机床。

针对各种用例和加工量开发了三种不同级别的托盘管理。

三一自动化：AX1、AX2、AX5

AX1 是一款紧凑型高速托盘管理系统，旨在将小型 CNC 加工中心转变为全自动生产系统，是 Haas DT & DM 系列、Fanuc Robodrill 和类似系统的理想选择。

AX2 是一款中型托盘管理系统，尺寸范围最大为 16” 直径 x 9” 高。非常适合侧面加载 Haas UMC-500 或立式加工中心，例如 Haas VF2 或 YCM NXV1020AAX5 是一个更大的托盘管理系统，非常适合侧面装载 Haas UMC-750 或立式加工中心，例如 Haas VF4。AX5 是将您的加工业务提升到一个新水平的终极解决方案。

整理：去毛刺和抛光

加工零件通常需要在应用或销售之前进行一定程度的精加工。去毛刺可以被认为是一种粗加工，可能涉及在介质中研磨或翻滚。抛光是完成零件的另一种方法，尤其是出于美观原因。对于注塑/压铸件，还有一个去浇口、飞边或浇口去除过程。用于将零件运输到机加工过程中的托盘也可用于将相同的机加工零件运输到去毛刺或抛光站

质量检验和 CMM

许多制造商还需要 100% 检查制造的组件的质量或遵守严格的制造规范。有许多工具可用于完成自动检测，其中包括机器视觉和坐标测量机 (CMM)。在所有情况下，零件进出检查工具的处理都可以通过机械臂自动完成。零件可以通过用于机加工的相同托盘运输到检查站

自动识别标签

有多种技术可以用型号和序列号标记成品部件。其中包括激光打印、点喷、RFID 标签和墨水打印，按受欢迎程度倒序排列。

自主移动机器人 (AMR)

另一个简化制造和降低劳动力成本的工具是自主移动机器人 (AMR)。这是一项仍在开发中的技术，无需传送带或手动叉车即可在工厂车间运输产品。AMR 可以将产品从另一个过程转移到机器端，或者从机器端转移到存储、包装或运输。

如何选择系统？*

制造业的成功总是与利润有关，也就是所谓的投资回报率 (ROI)。回报或利润有两个要素，即收入减去支出。费用同样可以分为两部分，直接费用和负担费用（间接费用）。直接费用发生在工厂车间，是制造组件的实际成本。直接费用也可以分为人工和资本化（折旧）两部分。劳动力不仅包括小时工资，还包括福利、就业税和包括安全风险在内的额外支持成本。机器可以代替的重复性简单劳动，应该被取代，以提高全球竞争力。

一些商店仍然坚持他们的传统方式，相信熟悉的技术将帮助他们度过新的挑战。它不会——至少在今天的全球市场上不会。认识新技术，例如 CNC 的进步，是确保公司未来竞争力的战略决策。

证明新技术的合理性是一个多步骤的过程：

第 1 步： 了解您的成本
使用透明的成本核算系统，评估所有成本因素，包括直接“全部投入”或完全分担的劳动力，评估新技术如何改善现金流，并计算计件成本和新技术投资的影响关于生产成本和投资回报率。

第 2 步： 了解 CNC 技术的潜在优势
一些可衡量的优势包括提高生产率、减少设置和工具更换时间、提高正常运行时间、吞吐量、废品率和工具成本，同时减轻维护成本和工作准备成本的负担。

同样重要的是，CNC 的一些无形优势包括质量、精度和改进的表面光洁度，而不依赖于操作员技能。它还可以提高工艺灵活性，使用带有标准化刀片和单点车削的预设快速更换工具，而不是昂贵的成形工具。

第 3 步： 了解旧设备的成本
旧设备意味着效率较低，设置时间比计划的时间长，需要的设置和操作技能正在消失。同样重要的是，旧设备无法在统计上保持公差，并产生过多的废件，影响效率并增加材料成本。

计算回报
有多种方法可以评估新技术的回报。进行投资回报率 (ROI) 分析可以帮助您就是否购买昂贵或便宜的机器做出明智的决定。

ROI 分析根据与项目相关的收入和支出，表明投资将如何影响公司的现金流。投资回报率以百分比回报率给出。

执行 ROI 分析的公司必须根据项目成本和投资对其现金流的影响来确定投资回报率。一旦确定了回报率，公司就必须确定它是否是可接受的回报率。通常 20% 或更高的回报率被认为是可以接受的。

还有更多
然而，这种论证方法没有考虑保持竞争力的重要技术和战略方面。例如，质量是当今最终用户的首要任务之一。这个因素是 ROI 分析中未完全识别的一个很好的例子。质量不仅取决于所使用设备的类型，还取决于过程，例如一步完成零件。

除了质量之外，还有许多其他好处——无形的好处——将对公司的竞争力产生影响。这些可能与投资对现金流的影响一样重要。考虑这些其他好处是一种可以确保公司生存的长期投资方法。

虽然 ROI 分析方法传统上用于分析高产量的多年项目，但它也可用于分析购买机器以在多年内小批量生产各种零件的智慧。所示示例非常简单，您可能还需要考虑许多其他因素，例如新机器的税收影响。

最后，投资回报率不一定等同于盈利能力和竞争力。盈利能力取决于考虑购买的机器的每小时成本率以及无形收益的影响。根据公司的资本投资决策，现金流量的影响可能与长期竞争力和盈利能力有很大不同。

投资回报率高而盈利能力低是可能的，反之亦然。

从两个角度来看购买新机器。执行 ROI 分析，并查看投资的长期影响。尽管在查看价格较低的机器时，最初的盈利能力可能会更高；由于长期利益，购买更高质量的机器可能是精密零件生产商最有利的选择