$count_ban=1

Современные технологии чистовой обработки

$count_ban=3

Таким образом, прослеживается очевидная тенденция к минимизации процесса ручной отделки, а также к замене старых традиционных полировочных и шлифовальных машин на более новые. Проблемы с продолжительной поставкой и непредвиденными задержками на производстве, излишний набор деталей, проблемы с качеством и его контролем уходят в прошлое.

Основные обрабатываемые детали в различных отраслях можно разделить на две категории – «декоративные» и «функциональные».


Декоративные детали

Рынок требует обновления внешнего вида и параметров продукции предприятий, а также снижения стоимости производства для повышения локальной и мировой конкуренции. Что касается декоративных потребительских товаров (лакированных, окрашенных или хромированных), здесь значительная стоимость производства напрямую связана с полировочными и шлифовальными работами. Предварительная обработка поверхности механической отделкой – важный элемент для таких вещей, как декоративный замок и оборудование для водопроводно-канализационных работ, ручные инструменты, кухонная утварь и бытовые приборы, осветительные приборы, музыкальные инструменты, мотоциклы, легкое огнестрельное оружие и ружья, полученная выдавливанием алюминия строительная продукция, автомобильные бамперы и выхлопные трубы, колеса с отливкой из алюминия.

Функциональные детали

Для функциональных внутренних деталей, которые оказывают значительное воздействие на продуктивность и быстродействие, такие операции, как галтовка и высококлассная отделка стали важными вторичными операциями. С расширенной гарантией на детали, используемые в сфере автомобильной промышленности, контроль качества становится ключевым фактором надежной службы детали.

Постоянно улучшаются параметры обработки поверхности опорных и нагружающих поверхностей для валов трансмиссии, шестерен, крестовин, барабанов, осей, распределительных и коленчатых валов, соединительных штоков, поршней и блоков цилиндров.

Другие области применения, требующие улучшенного контроля качества обработки поверхности и контроля погрешности, относятся к производству грузовых автомобилей и транспортных машин для землеройных работ, протезов или имплантантов, винтов для насосов и клапанов, компонентов компрессоров и кондиционеров, компонентов ротора двигателя, дисков и лопаток компрессора двигателя воздушного судна, каркасов воздушного судна и телескопических гидроцилиндров. Эти примеры, представляют собой неполный список областей применения процесса отделки поверхности, на которые влияет современный рынок. Рыночные факторы являются причиной многих изменений в процессе управления нашими заводами.

Рыночные факторы

Выделим факторы, влияющие на принятие решений в отношении механической чистовой обработки поверхности и соответствующего оборудования.

В настоящее время существует необходимость в более высокой гибкости станков для отделки широкого спектра продукции с упором на быстрое переоборудование станка, упрощенную механическую обработку и возможность комбинирования отделочных работ в пределах одной и той же системы. Уровень качества продолжает расти. Геометрия деталей, единообразие и однородность отделки поверхности, а также визуальные характеристики изделия становятся необходимым условием, предусмотренным долгосрочными про­граммами по повышению качества в автомобильной промышленности и других отраслях. Мировые стандарты и стандарты ISO 9001:2008 представляют собой пример того, каким образом мы будем руководить нашими предприятиями сегодня и в будущем для того, чтобы поддерживать имидж проверенных поставщиков с доступными ценами.

Конкуренция на рынке – обязательный фактор. Цены на отделочные работы традиционно высоки, особенно в случае с декоративной продукцией. Значительна не только стоимость трудозатрат, но и стоимость абразивного материала для финишной обработки (сюда входят полировочные круги, абразивные смеси, абразивные ленты, колеса и щетки), которая является главным фактором в формировании полной стоимости конечного продукта. Это стало предпосылкой для развития экономически более выгодных способов отделки продукции.

Разработка такой продукции, как полировальные круги, смеси, абразивные ленты и колеса, нейлоновые ленты, щетки и колеса, а также ролики для микрополировки, стала настоящим вызовом для производителей абразивных материалов. На текущий момент существует широкий выбор продуктов для поддержания стандартов качества отделки поверхности при регулируемой цене. Недавний пример в сфере производства абразивных лент с покрытием демонстрирует степень развития «структурированных абразивов». Абразивные ленты, созданные на основе технологии известной под названием «микро­репликация», имеют точные формы сложного зерна, прикрепленного к опорному слою ленты. Однообразная поверхность ленты позволяет сократить количество проходов, увеличить срок ее службы и, в конечном итоге, улучшить качество финишной отделки и снизить эксплуатационные расходы.

Многие цехи единичного производства и мелкие заводы не могут справиться с расходами на обеспечение правил безопасности рабочего персонала, эксплуатационных условий и правил удаления опасных отходов. Федеральные агентства продолжают следить за соблюдением экологических норм и общих условий эксплуатации. Сконструированные по заказу защитные ограждения и кожухи становятся частью стандартной практики по повышению безопасности на отделочных системах, в частности, снижению уровня шума, загрязнения воздуха пылью и грязью и потенциального риска при проведении производственных работ.

Высокий уровень скрытых расходов при транспортировке, основанной на традиционных технологических операциях, вынудил большинство производителей обратиться к поиску новых методов погрузочных работ и составления технологического маршрута передвижения продукции по заводу.

Кроме того, продолжает расширяться экономичное производство, позволяющее достигать новых уровней эффективности технологического процесса. Производство «точно в срок» представляет собой пример улучшенного типа контроля запасов, используемого на многих заводах. Специализированные гибкие производственные ячейки (ГПЯ) могут выполнять несколько операций механической и вторичной обработки под управлением небольшой группы операторов. Они способны управлять несколькими операциями в одной гибкой производственной ячейке. В данном случае семейство унифицированных деталей может быть распределено удобным образом внутри каждой линии.

Нехватка высококвалифицированного персонала продолжает негативно влиять на множество производителей. Общегосударственные программы профессионально подготовки находятся в процессе постоянного улучшения, но этого недостаточно. Должны быть найдены другие способы решения проблемы нехватки высококвалифицированного персонала. В этом могу помочь программируемые и гибкие производственные системы.

Автоматизированные и программируемые отделочные системы

В качестве вызова текущим условиям выступает электронное и компьютерное оборудование, а также технология программирования, использующиеся в процессе шлифовки, полировки, буферовки, галтовки и матирования. Примеры иллюстрируют разнообразие автоматизированных и программированных электронных систем, которые встраиваются в классическое оборудование механической отделки. Эти системы направлены на достижение таких факторов, как гибкость машинного оборудования и быстрая перенастройка, высокое качество деталей и единообразие финишной обработки, сниженные затраты на производство и транспортировку деталей, а также процедуры планирования, направленные на понижение затрат на инвентаризацию и технологию изготовления и удовлетворение спроса на высококвалифицированных сотрудников.

Новые технологии компьютерного программирования ПЛК, автоматизированные системы программного управления, устройства на базе ПК, действующие вкупе с системами механической обработки с функциями чистовой обработки, могут быть интегрированы во многие роботизированные и программно-управляемые производственные системы. Автономное моделирование процесса изготовления становится еще одним экономически эффективным инструментом, позволяющим производителям деталей расширить область использования своих систем для обработки новых продуктов, не изменяя уже имеющиеся роботизированные ГПЯ для внедрения новых технологий.

Следующие роботизированные и программируемые системы отделки демонстрируют разнообразие областей применения для процессов отделки металлической продукции.

Бамперы из хромированной стали и выхлопные трубы

Роботизированные операции предварительной полировки в отличие от ручных операций дают производителям комплексного оборудования и запчастей преимущества в сфере производства и качества. На рис. 1 показано семейство выхлопных труб, двойное автоматическое абразивное колесо с покрытием и нейлоновая полировочная головка абразивной ленты. Выхлопные трубы предварительно натянуты на пункте очередизации, что дает приблизительно 30-40 минут для автоматической работы производственной ячейки. На данном этапе трубы полируются по внешнему диаметру и со стороны криволинейного конца перед хромированием. Качество обрабатываемой поверхности и производительность намного выше, чем при ручных операциях.

На рис. 2 показана автоматизированная работа производственной ячейки с использованием абразивной ленты с покрытием, абразивного лепесткового круга и сизального диска для полировки, которые подготавливают поверхность стальных бамперов к полировке перед хромированием. При автоматизированной отделке улучшается не только качество продукции, сложные, ранее проделываемые вручную операции выполняет надежная запрограммированная система. Отделочные головки с управлением по усилию обеспечивают полировочное и шлифовальное усилие для предания нужных форм. Это придает больше гибкости работам, выполняемыми элементарными отделочными системами.

Литые алюминиевые и кованые колесные диски

Автомобильная промышленность инициировала растущий спрос на декоративные колеса – литые колесные диски. На рис. 3 показаны образцы колес, отполированные автоматизированной системой до зеркального блеска.

На рис. 4 представлена роботизированная система многоцелевого назначения, выполняющая «детальную обработку поверхности». Детальная отделка ассоциируется с процессом обработки труднодоступных зон, что не под силу традиционным полировочным и абразивным кругам. Традиционно данные зоны обрабатывались вручную при помощи миниатюрных пневматических инструментов с абразивным кругом.

Наряду с внедрением устройств захвата на конце рабочего органа с постоянно действующей силой также используются высокоскоростные шпиндели, что делает возможным комбинирование нескольких функций. Ключ к успеху внедрения технологии детальной обработки заключается не только в процессе обработки самой детали. Следует осуществлять строгий контроль за перенастройкой используемого оборудования в соответствии с калибром деталей, процентом износа материала и динамикой движения инструмента/автоматизированного устройства для того, чтобы обеспечить постоянную действующую силу отделочных процессов.

По природе изготовления мелкие ручные инструменты для отделки деталей имеют весьма лимитированный срок службы. Устройства захвата компенсируют данный недостаток; их преимущество заключается в удобной системе управления и быстрой системе замены компонентов данного устройства. На рис. 5 показано, каким образом происходит настройка устройства захвата на конце рабочего органа. Оператор выполняет обработку материала вне производственной ячейки. Данный процесс позволяет автоматически заменять абразивные инструменты, не прерывая сам процесс обработки и не снижая уровень производительности.

Альтернативная система буферовки состоит из автоматизированной руки с шестью осями, объединенной с запатентованной двухшпиндельной подвешенной системой, и закрепленного привода (рис. 6, 7). Автоматизированная рука высокой грузоподъемности оснащена пультом управления производственной ячейки. Роботизированная установка обеспечивает максимальную гибкость обработки деталей и быструю перенастройку станка. Универсальная технологическая оснастка позволяет двухшпиндельной установке выполнять более затратоэффективные операции по обработке колес. Стандартные настройки двухшпиндельного станка позволяют использовать функции легкой и тяжелой полировки, а также функцию «мягкой» полировки для колес.

Двухшпиндельная конструкция обеспечивает увеличение объема производства в два раза по сравнению с традиционным автоматизированным процессом штучного производства. Модели многошпиндельных систем также встраиваются в линейки продукции производителя. В частности, предлагаются четырехшпиндельные конструкции и другие многошпиндельные системы. Четырехшпиндельные установки позволяют одной роботизированной руке обрабатывать в 4 раза больше деталей, чем на установке с одной автоматизированной рукой. В результате мы получаем меньшую занимаемую станком площадь, низкие расходы на оборудование и повышенный уровень производительности.

На рис. 7 показано, каким образом несколько производственных ячеек могут быть объединены воедино с целью создания одной мощной гибкой производственной ячейки. Настройки позволяют различным производителям эффективно управлять ростом производства посредством внедрения в процесс управления экономических циклов новых возможностей, предоставляемых процессом автоматизации. Одного оператора будет достаточно для подачи деталей в обе автоматизированные производственные ячейки.

Шестиголовочная бесцентровая система с абразивной лентой для шлифовки труб и прута

Шесть полностью программируемых и контролируемых сервоприводом бесцентровых шлифовальных и полировочных систем с абразивной лентой обеспечивает высокую скорость проката материала по телескопическим трубкам гидроцилиндров за «один проход». Программируемая система с 16 осями показана на рис. 8.

Система обеспечивает съем материала 0,020'' - 0,040'' до состояния контрольной отделки и позволяет выполнять контроль соответствия стандартам допустимой погрешности цельнотянутых тонкостенных труб с внешним диаметром 2,0'' – 8,0''. Интерфейс ручного управления Smart Screen позволяет провести полную перенастройку станка в течение 1 - 5 минут, активирует функцию операции «в один прокат», а также обеспечивает высокий объем производства при производстве множества деталей различного размера.

Шлифовка абразивной лентой и система автоматической транспортировки труб предоставляют собой более экономически эффективные и производительные интегрируемые системы для шлифовки крупногабаритных труб и пластин в сравнении с бесцентровой шлифовкой колесом, обработкой на токарном станке с ЧПУ и обдирочными операциями.

Новые технологии шлифовки абразивной лентой с покрытием с применением лент из оксида алюминия с керамической тормозной поверхностью для черновой обработки и структурированных абразивных лент для финишной отделки представляют гибкие решения для соответствия требованиям, предъявляемым к процессам высокопроизводительной шлифовки гидравлических цилиндров, холоднотянутого сортового проката и автомобильным деталям.

Медное и цинковое запирающее оборудование

Высокопроизводительные, поточные, линейные и ротационные системы матирования и шлифования с программируемой системой управления для быстрой перенастройки станка обеспечивают максимальную гибкость в процессе шлифовки медных и цинковых дверных ручек, фиксирующих кнопок и розеток для различных видов запирающего оборудования. Объемы выпуска в 2000-6000 деталей в час – стандартный показатель линейных отделочных систем.

На рис. 9 показан станок конвейерного типа с головками, использующими три колеса, а также с 5-дюймовыми головками для шлифовки литых ручек из цинка с производительностью 2000-3000 деталей в час. Головки контролируются с помощью интерфейса ручного управления Smart Screen с программным обеспечением на базе меню. Данное оборудование изображено на рис. 10. Шлифовальные головки оснащены системой автоматической установки заданного положения и управляются с помощью ПЛК.

Данная технология позволяет производителям выпускать продукцию с высокой скоростью, предоставляя при этом возможность перенастройки оборудования для обработки деталей совершенно другого типа. Система быстросменных инструментов – один из ключевых факторов для быстрой перенастройки станка. Та же самая технология может позволить шлифовать и полировать медные слесарные ручки, придавая им различную форму и внешний вид. При этом остается доступной функция быстрой перенастройки оборудования.

Автоматизированное шлифование, полировка и буферовка ортопедических имплантантов

Другие классические автоматизированные операции шлифования, которые становятся возможными при внедрении новых технологий, – шлифовка, полировка и буферовка компонентов коленного и набедренного протеза. Для этих работ вручную раньше требовалось 10-15 человек (рис. 11). Сейчас подобную работу выполняет 1 роботизированная производственная ячейка, которая изображена на рис. 12.

Технология шлифования компонентов коленного имплантанта модернизировалась до такого уровня, при котором процесс автоматизированной шлифовки и полировки может комбинироваться с процессом удаления щелей, контурной и безпогрешной полировки, а также зеркальной отделки компонентов коленных и бедренных имлантантов из качественной отливки из хрома и циркония. Данная технология прогрессирует вследствие использования уникального программного и технического обеспечения. Производители деталей, использующие многоцелевые автоматизированные ячейки, также находят ряд экономически эффективных решений, получаемых в результате использования новейших технологий для автономного моделирования процесса производства деталей для того, чтобы позволить производственным ячейкам максимально увеличить дневную норму продукции. Что касается материала для шлифовальных лент, срок годности структурированных абразивных лент, обрабатывающих хромированные компоненты коленных имплантантов значительно увеличился. Он в 2-3 раза выше, чем срок годности традиционных лент.

Автоматизированная шлифовка, полировка и буферовка алюминиевых деталей мотоцикла

Различные детали мотоцикла традиционно шлифовались и полировались вручную (рис. 13). Операции, выполняемые вручную, дорогостоящи и занимают много времени. Они также являются достаточно опасными для тех, кто их выполняет. Необходимость декоративной и функциональной отделки перечисленных ниже деталей мотоциклов дала толчок развитию множества успешных автоматизированных отделочных производственных ячеек.

  • Бензобаки

  • Педали тормоза

  • Крыло

  • Рычаги переключения передач

  • Поручни

  • Колесные диски, кронштейны запасного колеса и съемники колес

  • Ручки для заднего седока

  • Корпуса зеркал

  • Декоративные литые кожухи

  • Тормозные скобы

  • Крышки клапанного механизма

  • Скользящий регулятор вилки

 

На рис. 14 показана двухсторонняя автоматизированная производственная ячейка для полирования лентой, полирования абразивным лепестковым кругом и буферовки колесом, покрытым волокном сизали, литых алюминиевых крышек клапана после процесса хромирования. Автоматизированные установки предварительно помещаются на общей базе в полностью закрытом помещении для того, чтобы обеспечить контроль над загрязнением окружающей среды пылью, шумом или системы безопасности оператора.

Две автоматизированные установки работают в паре с переправляющей детали стойкой. Первая установка выполняет операции по полировке абразивной лентой и абразивным лепестковым кругом, после чего деталь передается во вторую автоматизированную установку для буферовки кругом с покрытием из волокна сизали. Здесь используется круг радиусом 1 метр для затратоэффективного использования капельножидкой смеси и продления срока годности круга.

Литые крышки загружаются на 2 линии для автоматизированной обработки, которая длится приблизительно 2 часа. К тому времени оператор загрузит новые заготовки на первый выдвижной поддон, пока автоматизированные системы будут продолжать выполнять операцию. Обработанные детали затем снимаются со второго выдвижного поддона.

Простое в управлении программное обеспечение облегчило процесс контроля работ, а также процесс подготовки операторов станков. Экраны управления абразивной лентой с покрытием, абразивного лепесткового круга и колеса, функция диагностики станка, настройка модема вне устройства, удаленное выявление неисправностей и упрощенная технология целевого программирования – все это удобства использования программного обеспечения. Эти функции помогают оператору в повышении качества, объема выработки и эффективности работы автоматизированной производственной ячейки.

Автоматизированная галтовка и полировка автомобильных деталей и деталей для аэрокосмической промышленности

Примеры обработки приведены на рис. 15- 17.

 

Факторы мирового рынка и в дальнейшем будут способствовать улучшению качества технологий изготовления и отделки. Прогресс в области механической отделки декоративных и функциональный деталей был в значительной степени вызван развитием систем автоматизированной и компьютеризированной обработки. Передовые компании продолжают поддерживать развитие новых технологий. Это поможет им в конкурентной борьбе на арене будущего мирового рынка. Постоянные технологические изменения продолжат увеличиваться с развитием мировой экономики.

Джо Саад
Директор по продажам
Производственная компания Acme
Оберн Хиллс, Мичиган, США

Влад Глен
Директор по развитию бизнеса
Предприятия России, СНГ и Восточной Европы
Производственная компания Acme
Москва, Россия тел. +7 962 915-3225

$count_ban=1