Robotyzacja – idzie nieuniknione. Uniwersalność systemu NX CAM

279

Robotyka to dziedzina, która na dobre zadomowiła się w przemyśle. Z roku na rok padają kolejne rekordy sprzedaży robotów przemysłowych, a przedsiębiorcy coraz chętniej wykorzystują je w obszarach, które do tej pory zarezerwowane były dla innych typów maszyn czy ludzi. W przypadkach produkcji masowej czy wielkoseryjnej, gdzie liczy się wydajność, dokładność i powtarzalność, są branże, w których właściwie nie ma już alternatywy – roboty zrobią to najlepiej i najszybciej. Dla tych procesów, zaprogramowanie robota do konkretnych czynności wykonujemy raz, albo raz na jakiś czas. Programowanie odbywa się często w tzw. trybie „online” z wykorzystaniem dostępnego na robocie oprogramowania. Czasami robot wyposażony jest również w oprogramowanie do programowania w trybie „offline” – czyli na niezależnym komputerze, gdzie do programowania nie angażujemy robota.

A maszyny CNC?

W obszarze wytwarzania i produkcji metodą skrawania wciąż jednak niezastąpione są maszyny CNC (frezowanie, toczenie) – zapewniają one większą precyzję i szybkość obróbki, pozwalają na automatyzację produkcji (pracę w cyklu produkcyjnym) oraz zapewniają zachowanie najwyższych wymogów jakościowych produktów. Pozwalają także na obróbkę materiałów twardych. Nowoczesne maszyny mogą być również wyposażone we współpracujące z nią ramię robotyczne. Nad tym wszystkim czuwa system sterowania, z nakładkami producenta, które pozwalają na szybkie generowanie podstawowych cykli wytwórczych czy obsługę wyposażenia dodatkowego.

Maszyny trzeba programować

W maszynach CNC powszechne jest wykorzystywanie systemu CAM do programowania i przygotowania produkcji. Taki system zdecydowanie wręcz zwiększa możliwości wytwórcze maszyn, pozwalając na programowanie detali o dowolnym kształcie, szybkie reagowanie na zmiany geometrii produktu, czy łatwe i szybkie przenoszenie zabiegów na inne maszyny. CAM zapewnia też bezpieczeństwo maszyny poprzez weryfikację obróbki i symulacje pracy całej maszyny. Dzięki temu mamy dodatkowe zabezpieczenie i sprawdzenie, czy przygotowane przez nas obróbki i zabiegi nie spowodują uszkodzenia detali czy maszyny. Nie wszystkie systemy CAM oferują takie same możliwości w zakresie programowana czy weryfikacji / symulacji. Nie wszystkie też oferują zaawansowane wspomaganie inżynierów w różnych obszarach produkcyjnych.

Siemens NX

Wymieniony w tytule NX CAM, to część kompleksowego systemu Siemens NX, zawierającego wiele różnych modułów z grupy CAx. NX CAM można używać jako modułu rozwiązania NX lub jako niezależny system, współpracującym z dowolnym CAD dostępnym na rynku. To najbardziej kompleksowy i wszechstronny system oferujący m.in. obsługę robotów (NX CAM Robotics) oraz dowolnych maszyn CNC wraz z pełną – zintegrowaną – symulacją pracy maszyny opartą na kodzie NC.

NX CAM Robotics

W NX CAM procesy obróbcze robota przygotowuje się dokładnie tak samo, jak dla typowej frezarki CNC. Ścieżki generowane na krawędziach czy ściankach, ścieżki generowane na powierzchniach, pełna kontrola położenia narzędzia w przestrzeni (praktycznie z wykorzystaniem wszystkich 6 stopni swobody). Kontrola prowadzenie ścieżek, wjazdy/wyjazdy, podjazdy/odjazdy – generalnie wszystkie ruchy robocze i pomocnicze.  To wszystko to typowe funkcjonalności wykorzystywane dla frezarek CNC. W każdej chwili zresztą można zmienić decyzję i wczytać obrabiarkę zamiast robota lub odwrotnie i przeprowadzić kompletną symulację obróbki. Oczywiście,w przypadku robotów system posiada kilka specjalnych opcji – skupionych w jednym oknie konfiguracyjnym – pozwalających na uwzględnienie specyfiki programowania robota (np. konfiguracje osi, położenia osobliwe) czy dodatkowe urządzenia współpracujące z robotem (np. szyna, pozycjoner – dodatkowy stół obrotowy).

Roboty w wytwarzaniu

Typowe zastosowania robotów w dziedzinie wytwarzania obejmują różne procesy obróbki skrawaniem i usuwania materiałów miękkich takich jak: glina, drewno, polimery, pianki, metale miękkie, itp.oraz operacje takie jak: grawerowanie, rzeźbienie, gratowanie, frezowanie, polerowanie, szlifowanie, przycinanie, dozowanie, itp.

Coraz częściej będziemy jednak stawać przed decyzją: robot czy maszyna cnc.

Rys. 2 Przykłady ścieżek i parametrów ścieżek ustawianych w interfejsie NX CAM.

Za robotami przemawiają konkretne argumenty. Typowy robot 6-osiowy oferuje większą elastyczność ruchu niż zwykła frezarka. Robot może też obrabiać cześć pod różnymi kątami bez zmiany mocowania części. Ramię robota można wyposażyć w dowolne urządzenie do obróbki, montażu, czy innych czynności, jak również mechanizm automatycznego przezbrojenia „końcówki”. System wytwórczy oparty na robocie jest zdecydowanie tańszy od maszyny CNC, jego utrzymanie również. Robota też w miarę łatwo przenieść w inne miejsce hali produkcyjnej i przystosować do nowego typu pracy.

 

Zalety NX CAM Robotics

System NX CAM pozwala na swobodne wykorzystanie możliwości ruchowych robota i szybkie tworzenia złożonych ruchowo programów. Do dyspozycji mamy graficzną symulację pracy robota w postaci rzeczywistego modelu 3D ramienia oraz modelu detalu/detali czy innego wyposażenia w wygodnym i nowoczesnym interfejsie. Oszczędza to czas, który trzeba by było spędzić przy robocie podczas jego programowania. W tym czasie robot może produkować. Kod NC, który otrzymujemy z NX CAM jest sprawdzony i zweryfikowany, co zdecydowanie przyspiesza wdrażanie i uruchamianie nowych procesów. Ewentualne problemy techniczne pojawiają się już na wczesnym etapie planowania procesu. Szybko też można reagować na zmianę geometrii produktu (asocjatywność).

Rys. 3 Przykład gratowania – tryb symulacji pracy robota w interfejsie NX CAM.

Swoboda i bezpieczeństwo w programowaniu pracy robota to dla wielu główny czynnik decydujący o kosztach procesu i konkurencyjności na rynku. Zaawansowany system CAM, który obsłuży nam nie tylko roboty, a może również i inne maszyny, staje się coraz częściej niezbędny, tak jak ma to miejsce przy programowaniu standardowych maszyn skrawających.

Zaawansowane, a czasami unikatowe funkcje systemu NX CAM stawiają go w czołówce tego typu oprogramowania dostępnego równocześnie dla robotów i maszyn CNC.

Źródło: Marcin Błaszczyk, GM System Sp. z o.o.

Rys. 1 (Zdjęcie główne)  Przykłady konfiguracji środowiska pracy robotów:

A – dwa ramiona na szynach (wiercenie, punktowanie),

B –Ramię współpracujące z pozycjonerem (szlifowanie/polerowanie),

C – gniazdo z wieloma  narzędziami, robot manewruje częścią (obróbki frezerskie)

D – Napawanie (druk 3D) na stole obrotowym.