Wie kann eine einzige Maschine sowohl das Stanzen als auch das Scheren in der Metallverarbeitung rationalisieren? Die CNC-Stanz-Schneid-Kombination revolutioniert die Effizienz und Präzision in Blechwerkstätten. Dieser Artikel befasst sich mit den fortschrittlichen Merkmalen und betrieblichen Vorteilen dieser automatisierten Systeme, wie z. B. den integrierten Lade-, Sortier- und Schneidmechanismen. Der Leser erfährt, wie diese Maschinen die Produktionseffizienz und die Materialausnutzung maximieren, was zu einem rationalisierten und automatisierten Fertigungsprozess führt.
Im Zuge der fortschreitenden Entwicklung in der Fertigung spielt das CNC-Revolverstanzen eine wesentliche Rolle bei der flexiblen Bearbeitung von Blechen, insbesondere im Bereich der maßgeschneiderten gewerblichen Blechfertigung.
Um das Potenzial der CNC-Blechbearbeitung in der Produktion zu maximieren und die Effizienz der Stanzpresse zu erhöhen, haben kommerzielle Blechbearbeitungsbetriebe den Einsatz von CNC-Stanz- und Scherenkombinationen integriert.
Diese hochentwickelte Ausrüstung kombiniert Computersteuerungstechnologie, Mikroelektronik, Fernüberwachung und Präzisionsfertigung.
Die CNC-Stanz- und Scher-Kombimaschine verfügt über automatische Be- und Entladesysteme, automatische Sortier- und Stapelmechanismen, ein automatisches Andocksystem und integriert moderne Managementmethoden, um einen vollautomatischen CNC-Stanz- und Scherprozess zu realisieren. Feinblech.
Die CNC-Stanz-Schneid-Kombinationsmaschine besteht im Wesentlichen aus einer CNC-Revolverstanze und einer CNC-Winkelschere, wie in Abbildung 1 dargestellt.
Die CNC Revolverlocher ist mit einer Werkzeugbibliothek mit drehbaren Scheiben ausgestattet, die Stanz-, Beschneide- und Biegevorgänge an Blechteilen ermöglicht. Die CNC-Winkelschere ist mit Messern mit X- und Y-Achse ausgestattet, um das Blech nach verschiedenen Bearbeitungen zu trennen.
Für eine vollautomatische Verarbeitung müssen die Teile in die Arbeitsparameter der Anlage passen. Daher ist die Festlegung dieser Parameter entscheidend.
Die kombinierte Stanz- und Schermaschine hat eine Stanzkraft von 30 Tonnen und eine Scherkraft von 20 Tonnen. Der Revolver beherbergt 55 Werkzeugstationen, darunter 21 A-Stationen (hauptsächlich für kleine allgemeine Werkzeuge, die nicht häufig gewechselt werden müssen), 24 B-Stationen, 2 spezielle Drehstationen (hauptsächlich für mittlere allgemeine Werkzeuge, mit einem größeren Stanzhub zur Erhöhung der Effizienz und einer Drehung zum Einstellen von Winkeln für Rechtecke, Polygone usw.), 4 C-Stationen, 2 D-Stationen und 2 E-Stationen (typischerweise für große allgemeine Beschneidungen, Jalousien, Biegelöcher, Prägungen und andere spezielle Operationen). Jedes Feature-Werkzeug hat einen eindeutigen Code, z. B. RO für runde Löcher, RE für Rechtecke, DJ für Polygone und SQ für Quadrate.
Der maximale Bearbeitungsbereich der Maschine beträgt: X-Achse 3000 mm, Y-Achse 1500 mm, mit einer maximalen Blechdicke von 6,35 mm. Die rechtwinklige Schere kann bis zu 4 mm dickes Blech bearbeiten (für Q235 Stahlplatten), mit einer Stanzgenauigkeit von ±0,10 mm.
Die beiden Messer der CNC-Winkelschere stehen senkrecht zueinander, wobei das Messer der X-Achse einen kontinuierlichen Schnitt ausführen kann, so dass kein manuelles Vorschneiden des Rohmaterials erforderlich ist. Dies steigert die Effizienz bei der Materialaufteilung und reduziert den Abfall. Die Anordnung der beiden Messer, wie in Abbildung 2 dargestellt, zeigt, dass das Messer der X-Achse länger ist als das Messer der Y-Achse und in einem 90°-Winkel angeordnet ist.
Die Maschine bietet zwei Schneidmodi: Vollschnitt und Halbschnitt. Im Vollschnittmodus bewegen sich die Messer der X- und Y-Achse gleichzeitig und erzeugen gut definierte rechtwinklige Teile.
Im Halbschnittmodus bleibt das Messer der Y-Achse stationär, während das Messer der X-Achse unabhängig arbeitet. Dies wird vor allem dann verwendet, wenn größere Teile besondere Merkmale aufweisen, die die Y-Achse behindern könnten.
Die Wahl zwischen diesen Modi wird programmatisch auf der Grundlage der aktuellen Situation getroffen.
Nach dem Schneiden werden die Abfälle und die fertigen Teile über ein automatisches Borstenband befördert. Abfälle unterschiedlicher Größe werden während des Transports automatisch in zwei verschiedene Abfallbehälter sortiert.
Gleichzeitig werden kleine Abfälle aus dem Werkzeugbau über ein weiteres Fördersystem transportiert, was einen kontinuierlichen und stabilen Betrieb der Anlage gewährleistet. StanzmaschineDadurch werden Leerlaufzeiten der Geräte vermieden. Dieses Verfahren maximiert die externen Übergänge und steigert die Effizienz der Blechbearbeitung erheblich.
Wenn die CNC-Stanz-Scher-Kombimaschine unterschiedliche Blechdicken bearbeitet, wechselt die Werkzeugbibliothek des CNC-Revolverstanzers Stanzwerkzeuge oder Umformwerkzeuge auf der Grundlage technischer Normen.
Die CNC-Winkelschere stellt die Messerabstände elektronisch ein und gewährleistet so die Qualität der Schnittflächen des Blechs.
Die rechtwinklige Scherfunktion ist die Grundlage für automatische Nesting-Prozesse, mit denen die Teile automatisch sortiert und gestapelt werden können. Diese Funktion ist für eine vollständige Automatisierung der Bearbeitungseinheit unerlässlich.
Im Gegensatz dazu erfordert das traditionelle CNC-Stanzen manuelle Eingriffe. Die Bediener müssen das Blech mit Hilfe von Schermaschinen entsprechend den Anforderungen an Form und Größe des Teils vorschneiden, bevor sie mit der CNC-Programmierung beginnen.
Hauptvorteile von kombinierten CNC-Stanz-Schneid-Maschinen für die Nesting-Bearbeitung:
1) Das Schachtelungslayout wird von einer automatischen Schachtelungsprogrammierungssoftware verwaltet, die auch die Trennung der Teile vom Abfallmaterial übernimmt und so die Ausnutzung des Rohmaterials maximiert.
2) Der integrierte Charakter der Maschine macht den manuellen Transport von Materialien überflüssig und erhöht die Präzision der Blechverarbeitung. Dies reduziert nicht nur die Handhabungs- und Wartezeiten, sondern erhöht auch die Effizienz der Maschinen.
Die vollautomatische CNC-Stanz- und Schneideeinheit besteht aus automatisierten Hardwarekomponenten und einem informativen Steuerungssystem, wie in Abbildung 3 dargestellt.
Zu den Hardware-Komponenten gehören: ein automatischer Rohmaterial-Andockwagen, eine Rohmaterial-Ladevorrichtung, eine kombinierte CNC-Stanz-Scher-Maschine, eine automatische Auswurfvorrichtung für Abfallmaterial, eine automatische Sprühcodiervorrichtung, ein automatischer Sortier- und Stapelmechanismus für Teile, ein automatischer Andockwagen für Teile und acht Module für den photoelektrischen Schutz.
Das informationstechnische Steuerungssystem umfasst das Steuerungssystem der Stanzmaschine (mit CNC-Steuerungssystemen für das Stanzen und die rechtwinklige Scherung), ein interaktives Modul für das Steuerungssystem MES+WCS+Stanzmaschine und ein Steuermodul für die Lichtschranke.
Diese acht Hardware-Kernmodule bilden die Grundlage für die gesamte automatisierte Verarbeitung.
Im Gegensatz dazu ist das interaktive Modul zwischen MES+WCS und dem Stanzkontrollsystem entscheidend für das Informationsmanagement der Einheit.
Die Bearbeitungseinheit nutzt das MES-System für die automatische Produktionsplanung. Die Programmiersoftware extrahiert automatisch Auftragsdetails und Verschachtelungen gemäß den Auftragsspezifikationen.
Dadurch wird sichergestellt, dass die Teile, sobald sie automatisch verschachtelt und programmiert sind, mit Rohstoffen in Standardgrößen hergestellt werden. Diese Standardrohmaterialien sind die Grundlage für die automatische Lagerhaltung.
Nach der Verschachtelung werden die Materialien vollständig genutzt, wodurch Abfall vermieden wird. Die rechtwinklige Scherfunktion erleichtert dann das Trennen der verschachtelten Teile.
Die automatische Materialbeschickung bildet die Grundlage für eine nahtlose Integration zwischen der Verarbeitungseinheit und dem automatischen Lagersystem.
Wenn das MES-System Auftragsaufgaben an die Stanzeinheit sendet, synchronisiert es gleichzeitig die erforderlichen Standard-Rohstoffinformationen mit dem intelligenten Lager-Versandzentrum.
Das Versandzentrum gleicht dann die vorrätigen Rohstoffpaletten mit der Reihenfolge der Auslagerungsaufgaben ab und gibt automatisch Auslagerungsbefehle aus. Solange die Werkzeugmaschine als betriebsbereit bestätigt ist, wird die entsprechende Rohstoffpalette zum Materialeingang der Maschine transportiert.
Von hier aus holt der automatische Beladewagen die Rohmaterialpalette ab und bringt sie in die automatische Beladeposition. Um unterschiedlichen Anforderungen an die Beladung mit Blechen gerecht zu werden, ist das Beladungssaugersystem segmentiert, um ein Leersaugen zu verhindern, wie in Abbildung 4 dargestellt.
Eine am Arm des Laderoboters installierte Vorrichtung zur Trennung der Bleche hebt zunächst eine Ecke des Blechs an. Der Mechanismus hebt dann das Blech an und vibriert, um es zu trennen, was eine manuelle Trennung simuliert.
Sobald das Material gesichert ist, wird seine Dicke automatisch gemessen, um sicherzustellen, dass es mit den Auftragsanforderungen übereinstimmt. Wenn die ermittelte Materialdicke die Standarddicke eines Blechs überschreitet, wird ein Alarm ausgelöst und die Maschine angehalten.
Liegt die Dicke innerhalb der vorgegebenen Parameter, arbeitet die Maschine weiter. Abschließend wird das Rohmaterial von den Ladesaugern an die Positionierklemme der Maschine übergeben, um es auszurichten.
In diesem Stadium schließt die Verarbeitungseinheit den vollautomatischen Materialladeprozess ab.
Die rechtwinklige Scherentrennung der Teile bildet die Grundlage für die automatische Sortierung und Stapelung.
Nach der Trennung sind diese Teile Halbfertigprodukte. Die Stapelvorrichtung kategorisiert und stapelt dann diese Halbfertigprodukte. Der automatische Stapelmechanismus erfordert Blechgrößen zwischen mindestens 400 mm x 100 mm und maximal 3000 mm x 1500 mm.
Die Blechdicke muss zwischen mindestens 0,5 mm und maximal 4 mm (für Kohlenstoffstahlbleche) liegen, bei einem maximalen Stapelgewicht von 3000 kg.
Die CNC-Programmierung der Bearbeitungseinheit erfolgt mit einer Software zur automatischen Schachtelprogrammierung. Nach der Erstellung des Bearbeitungsprogramms identifiziert das Sortierprogrammmodul die Teile innerhalb des Programms.
Teile mit demselben Code werden demselben Bereich des Halbzeugfachs zugewiesen, wie in Abbildung 5 dargestellt.
Jeder Bereich hat eine maximale Stapelhöhe von 500 mm. Wird diese Höhe überschritten, werden die Teile einem anderen Stapelbereich zugewiesen, um Überstapelungsprobleme aufgrund einer zu großen Anzahl identisch codierter Teile zu vermeiden.
Nachdem das Bearbeitungsprogramm abgearbeitet ist, bestätigt das System die tatsächliche Platzierung der Teile im Stapelbereich. Das fotoelektrische Abtastsystem überprüft auch die Stapelhöhe der Teile.
Wenn Teile im Halbzeugstapelbereich dringend für den nächsten Vorgang entnommen werden müssen, muss der Bediener den entsprechenden Code im Stapelbereich zurücksetzen.
Auf diese Weise kann das System diesen Platz wieder als freien Raum integrieren und die Verschwendung von Stauraum verhindern.
Sobald überprüft wurde, dass der Stapelbereich die Anforderungen an die Stapelung der Teile erfüllt, trennt die Sortiervorrichtung die Teile mit demselben Code für eine sequenzielle Stapelung. Für die Sortierung wird ein automatischer Sortier- und Stapelmechanismus mit geteilten Rollen verwendet, der die geschnittenen Teile automatisch auf die Halbfertigproduktpalette überträgt. Die Palette wird auf einen speziellen Transportwagen gestellt.
Nach Abschluss der Auftragsbearbeitung erhält der Wagen einen Rücklagerungsbefehl für die Halbfertigprodukte. Anschließend transportiert er die Palette zum entsprechenden Eingangspunkt des automatischen Lagersystems.
Das Shuttle des Lagersystems lagert die Halbfertigproduktpalette dann automatisch ein, wobei das MES-System gleichzeitig die Rücklagerungsinformationen für die Palette erstellt.
Für die Auslagerung genügt die Suche nach der entsprechenden Auftragsnummer, um die Position des Auftrags im Lagersystem und den Palettencode zu ermitteln.
Die Produktionsaufträge für die Verarbeitungseinheit werden vom MES-System automatisch auf der Grundlage der Planungslogik versandt. Die Auftragsinformationen umfassen wesentliche Produktionsdaten wie Materialart, Menge, Größenangaben, Codierung, grafische Details, Programmdaten, Prozessablaufinformationen und Bearbeitungszeit.
Die Wissenschaftler erörterten das Produktionsplanungssystem, das SOA mit flexiblen Fertigungstechniken in Einklang bringt. Sie analysierten insbesondere die Planungs- und Terminierungsherausforderungen im Produktionsprozess und erläuterten die Methoden und Implementierungen für die Zuweisung von Aufgaben an Maschinenstationen und boten Lösungen für Dispatching-Probleme in der Verarbeitungseinheit.
Die Produktionsaufgaben für die vollautomatische CNC-Stanzeinheit werden in einem Primär- und einem Backup-System ausgeführt. Das MES-System weist derselben Maschine zwei Aufträge zu: der primäre Auftrag ist der in der Produktion befindliche und der nächste ist ein Backup. Sobald der Hauptauftrag abgeschlossen ist, wird der Reserveauftrag automatisch zum Hauptauftrag.
Wie in Abbildung 6 dargestellt, plant das MES- und WCS-Interaktionsmodul gleichzeitig das Lagersystem, um Aufgaben zur Auslagerung von Rohstoffen und zur Rückgabe von Material für den vorherigen Auftrag zu erteilen.
Vor Beginn der Bearbeitung werden Vorbereitungen getroffen, indem Auftragsvorgänge überlappend ausgeführt werden, um interne Umschaltzeiten zu reduzieren, Maschinenstillstandszeiten zu minimieren, die Betriebsrate der Anlagen zu erhöhen und eine effiziente Produktion zu erreichen.
Nach Erhalt des vom MES-System erteilten Produktionsauftrags müssen die Bediener nur noch die Werkzeuganforderungen des Bearbeitungsprogramms überprüfen, eine sichere Produktionsumgebung gewährleisten und dann die Produktion des Auftrags einleiten.
An diesem Punkt arbeitet die Anlage entsprechend dem NC-Code. Handelt es sich bei dem Auftrag um Teile mit speziellen Bearbeitungen, fordert das System beim Auslösen der Auftragsfertigung zum Werkzeugwechsel auf, und die Bediener ersetzen oder ergänzen die entsprechenden Werkzeuge manuell.
Wenn das MES-System eine Rückmeldung über den Beginn der Auftragsbearbeitung erhält, schickt es gleichzeitig die Aufgabe der Rohstoffauslagerung für den besagten Auftrag an das WCS-Dispositionssystem des Lagersystems.
Das Shuttle des Lagersystems transportiert dann die entsprechende Rohmaterialpalette zur Andockstelle des Materialaufnahmewagens der Verarbeitungseinheit.
Wenn die Verarbeitungseinheit die Ankunftsinformationen der Rohstoffe erhält, plant das System den Empfangswagen zur Abholung der Materialien ein. Der anschließende Verarbeitungsprozess erfordert keine manuellen Eingriffe.
Nach der Verarbeitung werden die Teile automatisch sortiert, gestapelt und der Abfall abtransportiert. Das Sortier- und Stapelsystem kategorisiert die Teile nach Typ und führt die Sortier- und Stapelaufgaben sequentiell durch.
Das System erfasst die Statusinformationen der gesamten Verarbeitungseinheit auf der Grundlage von Auftragszyklen bis zum Abschluss des Auftrags, und während des Prozesses erfolgt eine automatische Berichterstattung. Das Dashboard für die Informationsverwaltung ist in Abbildung 7 dargestellt.
Bei Auftragsabschluss werden die Halbfertigteile automatisch mit dem Shuttle des Lagersystems verbunden und die Lagerinformationen werden mit dem MES-System synchronisiert.
Zusätzlich ist die Verarbeitungseinheit mit einem vernetzten All-in-One-PC ausgestattet. Die Bediener können sich über diesen PC in die Schnittstelle des MES-Systems einloggen.
Auf der Seite für die Auftragsberichterstattung können sie durch Anklicken der grafischen Nummer direkt auf das unternehmensinterne Grundlagendokumentensystem zugreifen, das mit den Bearbeitungsanforderungen und Konstruktionszeichnungen der entsprechenden Teile verknüpft ist, was die Arbeit vor Ort erheblich erleichtert.
Mit der kontinuierlichen Entwicklung der verarbeitenden Industrie wird sich der Einsatz von vollautomatischen Verarbeitungseinheiten, die Automatisierung und Informationstechnologie integrieren, immer mehr durchsetzen.
Dieser Artikel beschreibt eine vollautomatische CNC-Stanzeinheit, die sich in erster Linie auf CNC-Stanz- und Schneidemaschinen konzentriert und ein informatorisches Prozessmanagement nutzt.
Sie maximiert die Vorteile automatisierter Anlagen und realisiert bis zu einem gewissen Grad ein Modell für eine arbeitssparende Blechfertigung, das Branchen wie der Blechverarbeitung wichtige Erkenntnisse für eine vollständige Automatisierung bietet.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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