目前市场上CNC机床自动化上下料的夹持方式主要有两种:利用零点夹具系统与零件直接夹取。本文我们将通过对两种技术的适用场景以及零件和工艺特性等因素进行全面分析,希望可以帮助有自动化需求的企业找到更匹配的选项。
01零点夹具系统
零点夹具系统的使用方式是先利用人工把毛坯料用零点夹具做好预装夹,然后机器人通过夹取零点夹具进行零件的上下料加工。
1.1简单
零点夹具系统的主要优点之一是可以非常简单地应用于任何的CNC加工车间,因为机器人仅需要夹取同样的零点夹具——一个标准化的零点底座,自动化的全套系统(机器人程序、工具端、夹具等)都不会因为不同的零件而需要重新调试。
零点夹具系统的自动化程序通常只需在出厂前进行一次预编程,现场调试好再对操作员进行基本培训即可轻松使用。
1.2稳定
零点夹具系统另一个特点是非常可靠稳定,即使零件类型发生变化,对于自动化系统本身几乎没有变化和影响。
1.3通用
当遇到加工新款零件时,零点夹具系统可以非常简单地将其对接到自动化生产中,因为零点夹具的本质上还是传统的夹具技术,新增合适的钳口、零点夹具或者压板等方式可以快速匹配夹持新零件。
另外零点夹具系统还能够把多个不同零件都放在一个料仓上实现连续加工,从容应对多品种的混合生产,当然这需要机床程序、刀具以及机器人的适配。
然而,所有的简单易用都是有代价的!
※成本高使用零点夹具系统需要每个零件对应一个零点夹具,因此就需要大量的零点夹具进行流转,购置和使用成本较高;
※多钳口不同工艺工序可能需要不同的夹具钳口,所以还需要针对性制作不同类型的钳口;
※人参与度高由于零点夹具系统仍需由操作员把零件正确固定到零点夹具上,技术要求和劳动力需求依然存在。
高侍机器人M系列正是采用零点夹具系统的CNC自动化设备,M系列配套的零点夹具为自定心设计,可实现定位和夹紧一步到位,节约整体装夹时间;卡爪采用高刚性材质更为耐用,使用成本更低;可翻转安装设计可以有效增加夹持范围,减少夹具投入数量,精益求精的目的就是为了使用成本变得更低。
零点高快7746
而且里工的零点高快夹具价格实惠,只有进口夹具的1/4成本,却提供100%的性能和更匹配机器人上下料的重量和尺寸。
那么零点系统更适合哪些应用场景呢?
·小批量多品种的高度混合生产的模式
·机器人工具端难以抓取的零件-例如不规则形状的零件,尺寸公差较大的铸件等
·加工时间较长的零件(如五轴加工,可以分摊昂贵的夹具成本)
·缺乏专业自动化技术人员的工厂
02零件直接夹取
零件直接夹取的方式是指机器人工具端直接将零件从料仓装夹到CNC工作台上的自动夹具,直接夹取零件的好处非常显著,但也代表着挑战。
2.1通用性强
与零点夹具相比,直接夹取零件的最大优势是无需大量的零点夹具配套,操作者只需把毛坯直接放到料仓即可;同时零件直接夹取只需要使用一组工具端和机床夹具就能处理任意数量的适用零件,夹具准备时间会大幅减少。
2.2使用成本低
零件直接夹取操作者只需要准备一套夹指和钳口即可,相较于零点夹具需要制作大量适配的夹具,广义上,直接夹取零件的适用范围会更广,对于简单的方块型毛坯料并在加工完成后外形差异不大,工具端的调节和程序调试都会比较简单,可谓性价比与效率兼顾的最好方式。如果零件外形从原材料到加工后发生显著变化,则负责毛坯上料的夹具就无法夹取成品,此时,工具端就需要有两个夹爪分别负责毛料和成品的夹取。
在机床切换新工件的时候,上下料的自动化系统需要重新调试和配置,因此需要更加专业、熟练的工程师去调机。
里工高侍机器人T系列及U系列均采用零件直接夹取的上下料方式,在高快125气动夹具和高侍U或T系列结合赋能下,即使是小批量、多种类的订单类型都可以快速实现机床智能化生产。
里工特有的XOS控制系统可以有效减少零件切线所产生额外的调机时间,操作者只需简单输入新零件的尺寸、重量等信息,高侍机器人即能快速实现上下料生产作业;机器人的使用也会变得极其简单,无需额外聘请专业人员操控机器人,原产线员工就能轻松驾驭,自动化的使用成本更低、运作效率更高。
零件直接夹取的适用场景:
·规整外形的毛坯料(如大多数的一序加工)
·单件铣削加工的零件
·需要人机协作的混合生产模式
·拥有专业技术人员的工厂,能够对机器人进行高级应用
·劳动力短缺的工厂
·需要正反面同一台机床完成的快反工艺
03更为高效“快反工艺”
时下很多工厂依然采用大规模生产时代所带来的单工艺流水式生产方式,即一台机床只加工一个工序,成本低效率高。但随着“快餐时代”、“Z世代”的消费变革,订单的碎片化和订制化越来越普遍,再加上后疫情时代的影响,短平快的订单逐渐成为主流,此时就需要更柔性的生产方式去应对,单件流的快反生产必定是最佳的方案选择。
但目前大部分零件,传统的机器人工具端是无法直接从夹具中取出并将其进行翻转装夹,通常使用方法是将零件先放在定制的翻转机构上,以便机器人可以从更为合适的角度将零件重新夹取,然后再装夹到夹具上完成反面加工。零点夹具更因为需要人工重新装夹而无法实现全自动的翻转加工流程,那么是否有一种高效应对单件流的生产方式呢?
里工的“快反”工艺,利用高侍机器人及2个或以上的高快气动夹具,即能简单快速实现快反生产,一台机床就可完成从毛坯到成品的全工序加工,让少批量、多品种的生产方式变得简单高效,整个生产流程也变得集中可控。
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