Informacje prasowe

Najsłabsze ogniwo automatyzacji znajduje się w strefie skrawania

Osprzęt pomiarowy wbudowany w narzędzia pozwala obserwować i kontrolować proces obróbki metalu

Automatyka przemysłowa szybko rozwija rozwiązania z zakresu robotyki i analityki danych, jednak sama strefa skrawania pozostaje obszarem o ograniczonej transparentności. Wytwórcy wprowadzili zautomatyzowany nadzór, połączyli układy sterowania obrabiarek do sieci i zainstalowali pulpity kontrolne, ale w momencie, gdy narzędzie styka się z metalem, w ostatecznym rozrachunku nadal decydujący głos pozostawiony jest intuicji operatora oraz kontroli po obróbce. W artykule Leland Bailey, kierownik projektu będącej światowym liderem w dziedzinie obróbki metalu skrawaniem i rozwiązaniach obróbkowych firmy Sandvik Coromant wyjaśnia, dlaczego osprzęt wyposaĹźony w czujniki to kolejny etap na drodze do automatyzacji.

Oczekiwania względem inteligentnej produkcji są duĹźe. Według badania firmy Deloitte pt. „Smart Manufacturing and Operations Survey 2025” „92% ankietowanych producentów stwierdziło, Ĺźe ich zdaniem inteligentna produkcja będzie głównym czynnikiem decydującym o konkurencyjności w ciągu najbliĹźszych trzech lat”, a to dzięki jej wpływowi na wielkość produkcji, wydajność i moce produkcyjne.

Nie wystarczą szybsze programy ani dodatkowe roboty wokół maszyny, jeśli sam proces obróbki nadal opiera się na wyczuciu lub zbyt konserwatywnych parametrach. Prawdziwa automatyzacja polega na śledzeniu w czasie rzeczywistym procesu skrawania oraz na podejmowaniu działań, zanim pojawią się wady i nasilą się przestoje.

Oprzyrządowanie z czujnikami to narzędzia skrawające, adaptery lub uchwyty z wbudowanymi lub dołączonymi czujnikami, które rejestrują kluczowe sygnały podczas obróbki. System monitoruje siły skrawania i drgania, rejestruje mikrowibracje powierzchni na końcówce narzędzia, a następnie przesyła te informacje w czasie rzeczywistym do interfejsu operatora lub do układu sterowania maszyną w celu wykrycia anomalii i podjęcia działań naprawczych. MoĹźe to być krótka przerwa, korekta parametrów lub zmiana narzędzia, ale chodzi o to, Ĺźe zapewnia to spójność między zmianami dzięki powtarzalnym interwencjom.

Poprawa produktywności

Integracja czujników z oprawkami i uchwytami narzędziowymi zwiększa wydajność poprzez stabilizację skrawania i ograniczenie nieplanowanych przestojów. Gdy proces jest juĹź w pełni bezpieczny, producenci mogą bez obaw wydłuĹźać okresy pracy bez nadzoru. Uwaga przenosi się z liczby pracowników na hali produkcyjnej na wydłuĹźenie czasu ciągłej pracy.

Kolejną praktyczną zaletą oprzyrządowania wyposaĹźonego w czujniki jest wydłuĹźenie Ĺźywotności narzędzi. Wiele zakładów obróbki skrawaniem ustala zachowawcze odstępy między wymianami ostrzy, aby uniknąć niespodziewanych awarii, co powoduje marnotrawienie części dostępnego okresu trwałości ostrza i wzrost kosztów. Inni posuwają się za daleko i naraĹźają się na awarie, co generuje wyĹźsze koszty związane ze złomowaniem i czasem potrzebnym na przywrócenie sprawności.

Dzięki sygnałom na Ĺźywo ze strefy skrawania decyzja opiera się na twardych danych. Zakłady obróbki skrawaniem wymieniają płytkę, poniewaĹź zarejestrowane sygnały pokazują, Ĺźe osiągnęła ona zuĹźycie na granicy stępienia, a nie dlatego, Ĺźe wygasł licznik lub sugeruje to przeczucie. W skali całego parku maszynowego i roku produkcji taka dyscyplina przekłada się na efektywnie dłuĹźszy czas skrawania, mniej przerw w pracy i wyĹźszy stopień wykorzystania sprzętu bez konieczności zwiększania zatrudnienia.

Wypełnienie luk kompetencyjnych

Według raportu World Manufacturing Foundation „74% przedsiębiorstw boryka się z trudnościami w pozyskiwaniu potrzebnych pracowników. PoniewaĹź rekrutacja będzie coraz trudniejsza, firmy produkcyjne muszą zrównowaĹźyć to wewnętrznymi szkoleniami, aby odpowiednio przygotować swoją kadrę”. Oznacza to, Ĺźe jeśli dane nie będą wykorzystywane jako pomoce dydaktyczne, liderzy branĹźy produkcyjnej naraĹźają się na szereg potencjalnych błędów.

Wraz z pojawieniem się nowych pracowników na rynku pracy i odchodzeniem na emeryturę doświadczonych operatorów, umiejętność rozpoznawania prawidłowego przebiegu skrawania moĹźe zaniknąć, o ile nie zostanie utrwalone w systemach. Oprzyrządowanie wyposaĹźone w czujniki pomaga przekształcić wieloletnie doświadczenie w konkretne, moĹźliwe do przekazania informacje, którym zespoły produkcyjne mogą zaufać. Dzięki zapisywaniu przebiegów sygnałów, wartości progowych i dzienników zdarzeń tworzy się swego rodzaju podręcznik, który pomaga w doborze parametrów i ułatwia pokonywanie wyzwań na róĹźnych zmianach i w róĹźnych zakładach.

Gdy wiedza znajduje się w bazach danych i modelach, a nie w głowach kilku osób, decyzje stają się powtarzalne i moĹźliwe do zweryfikowania. Kierownicy produkcji zyskują identyfikowalne informacje dotyczące zabiegów technologicznych skrawania, które wspierają audyty i dokumentację dla klientów, podczas gdy inĹźynierowie otrzymują solidniejszą podstawę do ciągłego doskonalenia, poniewaĹź historia procesu technologicznego jest zbiorem danych, a nie anegdotą. Co najwaĹźniejsze, operatorzy mogą przestawić się z nasłuchiwania drgań na usprawnianie procesów, co ma kluczowe znaczenie w kontekście zmian kadrowych.

Decyzje podejmowane przez obrabiarki

Wiele zakładów obróbki skrawaniem nieświadomie myli wizualizację z automatyzacją. Wykres wyświetlany na tablecie jest przydatny i bez wątpienia zapewnia niespotykany dotąd poziom wglądu w proces, ale nadal wymaga od człowieka by pod presją dostrzegł anomalię i podjął decyzję.

Z pomocą oprzyrządowania wyposaĹźonego w czujniki moĹźna jednak osiągnąć prawdziwą automatyzację, w której system automatycznie utrzymuje parametry w dopuszczalnych granicach. Jeśli drgania przekroczą zdefiniowany zakres lub jeśli siły skrawania gwałtownie wzrosną w sposób wskazujący na zbliĹźającą się awarię, układ sterowania moĹźe automatycznie zatrzymać proces, wycofać narzędzie lub skorygować parametry posuwu albo zainicjować zmianę narzędzia. Sterowanie CNC zapobiega powstawaniu wad przedmiotów obrabianych, chroni oprzyrządowanie i sprzęt w danej chwili, a nie dopiero po wykryciu wad na dalszych etapach procesu.

Aktywna analiza procesu skrawania zamyka pętlę, umoĹźliwiając stabilne, powtarzalne cykle oraz bezobsługową pracę z pełnym przekonaniem. W praktyce daje to producentom moĹźliwość planowania niezawodnej produkcji bezobsługowej, która pozwala na płynną pracę przez całą dobę. Układ sterowania wykrywa warunki wykraczające poza dopuszczalne granice i automatycznie uruchamia skonfigurowane działania zabezpieczające, zamiast polegać na tym, Ĺźe ktoś zauwaĹźy nieprawidłowości dopiero po fakcie.

Praktyczne podejście

Wypełnienie luki między czujnikiem a układem sterowania sprawia, Ĺźe monitorowanie staje się funkcją wbudowaną w maszynę, która konsekwentnie chroni proces skrawania. Rozwiązanie firmy Sandvik Coromant w zakresie oprzyrządowania z czujnikami, CoroTurn® Plus, zostało zaprojektowane tak, aby zapewnić dwa uzupełniające się poziomy funkcjonalności, poniewaĹź nie kaĹźdy zakład znajduje się na tym samym etapie rozwoju.

Gdy CoroTurn® Plus przesyła dane na Ĺźywo do aplikacji CoroPlus® Viewer na komputerze lub tablecie, operatorzy uzyskują w czasie rzeczywistym wgląd w drgania na powierzchni obrabianej i siły skrawania oraz mogą otrzymywać dĹşwiękowe alarmy o przekroczeniu limitów. Obserwują trendy w porównaniu z procesami referencyjnymi, otrzymują powiadomienia o przekroczeniu limitów, sprawdzają wartości, analizują odchylenia i oznaczają zdarzenia, aby przyspieszyć analizę przyczyn. Z biegiem czasu zgromadzone sygnały wskazują, kiedy płytka zbliĹźa się do końca okresu eksploatacji, dzięki czemu zespoły mogą ją wymienić w odpowiednim momencie i uniknąć zarówno przedwczesnych wymian, jak i katastrofalnych awarii.

Drugim poziomem jest ochrona zintegrowana z maszyną poprzez połączenie CoroTurn® Plus z CoroPlus® Connected. W tym trybie te same sygnały są przekazywane do sterownika CNC obrabiarki, a uĹźytkownicy ustawiają limity drgań i obciążenia w oprogramowaniu lub za pomocą kodu programu CNC. W razie wystąpienia nieprzewidzianego zdarzenia układ sterowania automatycznie uruchamia działania zabezpieczające, takie jak zatrzymanie po wykonaniu bloku, zatrzymanie kontrolne oraz korektory nadpisujące wartości posuwu i prędkości skrawania, co pozwala na bardziej zaawansowane podejmowanie decyzji przez obrabiarkę i zapewnia prawdziwą automatyzację.

Inteligentna produkcja zaleĹźy od tego, co dzieje się na ostrzu narzędzia. Połączenia w chmurze i pulpity nawigacyjne zwiększają przejrzystość, jednak brak czujników w narzędziu powoduje, Ĺźe strefa skrawania pozostaje niekontrolowana. Narzędzia wyposaĹźone w czujniki zapewniają brakującą przejrzystość oraz umoĹźliwiają podejmowanie działań u Ĺşródła, przekształcając skrawanie w proces, który moĹźna kontrolować i weryfikować, a który pozwala na prowadzenie obróbki bezobsługowej z przewidywalnymi wynikami.

Ĺšródło: Sandvik Coromant