So bauen Sie ein flexibles Fertigungssystem mit CNC-Werkzeugmaschinenautomatisierung auf

Möchten Sie die Produktivität Ihrer Fabrik mit einem flexiblen Fertigungssystem verbessern? Möchten Sie Ihre eigene flexible Fertigungslösung mit Ihren CNC-Werkzeugmaschinen aufbauen?

In diesem Artikel erfahren Sie, wie diese automatisierten und halbautomatischen Fertigungslösungen funktionieren, verstehen die Vorteile der flexiblen Fertigung und lernen fünf Möglichkeiten zum Aufbau einer flexiblen Fertigungslösung mit den richtigen CNC-Werkzeugmaschinen und -Technologien kennen.

Was sind flexible Fertigungssysteme?

Ein Flexibles Fertigungssystem (FMS) umfasst die Einrichtung eines Fertigungssystems, das eine gewisse Flexibilität für die Anpassung an Änderungen bei Fertigungsteilen oder -prozessen ermöglicht. In solchen Systemen gibt es zwei Arten von Flexibilität: 

• Routing-Flexibilität die sich mit der Änderung der Fähigkeit des Systems befasst, neue Teile oder Produkttypen herzustellen; und 
• Maschinenflexibilität wodurch verschiedene Maschinen denselben Vorgang an einem Teil ausführen können.

In einer Teilefertigungsfabrik kann ein FMS zwei oder mehr CNC-Werkzeugmaschinen, automatisierte Materialhandhabung sowie Werkzeughandhabungslösungen integrieren. Auf diese Weise hat ein FMS die Flexibilität, wiederholte, aber unterschiedliche Operationen durchzuführen oder die Reihenfolge der Operationen zu ändern, die an einem Teil unter Verwendung eines vorbestimmten Zeitplans mit minimalem manuellen Eingriff ausgeführt werden.

Eine Teilmenge eines FMS nennen wir eine Flexible Manufacturing Cell (FMC) – Dies umfasst im Allgemeinen eine Maschine und eine Palette oder ein anderes automatisiertes System zur Handhabung von Materialien oder Teilen. Häufig sind solche Lösungen aufgrund ihrer geringeren Anfangsinvestition und geringeren laufenden Betriebskosten im Vergleich zur Verwendung mehrerer CNC-Maschinen in einem vollwertigen FMS häufiger anzutreffen.

Was sind die Vorteile und Merkmale flexibler Fertigungssysteme oder -zellen?

Immer mehr Hersteller entscheiden sich für flexible Lösungen in ihrer Produktion. Wie diese Hersteller können Sie mehrere Vorteile genießen, wenn Sie sich dafür entscheiden.

Der erste ist die Fähigkeit dieser Systeme, die verschiedenen vom System verarbeiteten Teile zu identifizieren und zwischen ihnen zu unterscheiden. Dies ermöglicht einen schnellen Wechsel von Arbeitsanweisungen sowie von einem Teil zu einem anderen während des Herstellungsprozesses.

Zweitens ermöglichen Flexible Manufacturing Systems (FMS) und Flexible Manufacturing Cells (FMCs) Produktionslinien, rund um die Uhr Bearbeitungsstrategien zu verwenden.

FMS- und FMC-basierte Anlagen stellen auch sicher, dass Ihr Unternehmen die Herausforderungen der „High Mix – Low Volume“-Produktion meistern kann. Auf diese Weise können Sie verfügbare Ressourcen wie Platz und Arbeitskräfte effektiver nutzen.

Flexible Fertigung reduziert auch unproduktive Stunden, wenn eine Maschine mit einem neuen Teil oder Material bestückt werden muss.

Obwohl flexible Systeme in Industrieländern seit vielen Jahren im Einsatz sind, haben ihre Vorteile sie nun in Ländern mit niedrigeren Produktionskosten immer beliebter gemacht. Solche Automatisierungslösungen verbessern die Produktivität von Maschinenbedienern erheblich – ein wichtiger Aspekt angesichts steigender Arbeitskosten und Fachkräftemangels.

Mit FMS und Automatisierung müssen Sie möglicherweise qualifiziertere Bediener einstellen, um Ihre Produktionsanlage zu entwerfen, zu verwalten und zu betreiben. Diese qualifizierten Bediener werden jedoch effektiver und produktiver sein – eine Win-Win-Situation für Firmeninhaber und Mitarbeiter.

5 Merkmale flexibler CNC-Fertigungssysteme mit automatisierten Lösungen

Heute ist eine breite Palette flexibler Fertigungsautomatisierungslösungen für jeden Bedarf, Platz und jedes Budget verfügbar. Doch was sollen diese Lösungen für Ihr CNC-Bearbeitungssystem haben?

Hier sind ihre fünf wichtigeren Merkmale.

#1 Austauschbarkeit und Flexibilität von CNC-Werkzeugmaschinen

Erstens sollte Ihr Fertigungssystem einen flexiblen Austausch Ihrer Werkstücke oder Werkzeuge ermöglichen.

Sie können einen automatischen Werkstückwechsler (AWC) verwenden, damit verschiedene Werkzeuge, die sich im ATC (automatischer Werkzeugwechsler) der Maschine befinden, an Ihren verschiedenen Teilen arbeiten können. Ein Beispiel ist das D2-5AX 5-Achs-Bearbeitungszentrum von Hwacheon, das mit einem AWC mit 8 oder 20 Stationen und mit maximal 60 Werkzeugstationen ATC erhältlich ist.

Alternativ können Sie ein Multi Pallet System (MPS) wie Hwacheon Multi Pallet (HMP) einsetzen, das in zwei Palettengrößen erhältlich ist – 400 x 400 mm oder 500 x 500 mm Paletten. Diese können wie folgt für eine oder zwei Maschinen mit unterschiedlichen Einstellebenen verfügbar sein:

1 Maschine:    1 Tier/Level hat 7 Paletten

2 Tier / Levels hat 14 Paletten

3 Tier / Levels hat 21 Paletten

2 Maschinen:   1 Tier/Level hat 4 Paletten

2 Tier / Levels hat 8 Paletten

3 Tier / Levels hat 12 Paletten

Für jedes HMP-System ist normalerweise ein Rüstplatz auf Ebene eins Ihrer Werkzeugmaschineneinstellung enthalten. Solche Mehrpalettensysteme sind für folgende CNC-Werkzeugmaschinen von Hwacheon erhältlich:

• VESTA-660 / VESTA-850B / VESTA-1000+ / VESTA-1050B / VESTA-1300 / VESTA-1300B / VESTA-2000
• SIRIUS-UM+ / SIRIUS-UL+ / SIRIUS-UZ / SIRIUS-UX
• M3-5AX / M4-5AX

Sie können auch mit beliebigen ausgewählten zwei Maschinen mit einem HMP in der Mitte arbeiten. Dies wird die Version für zwei Maschinen mit reduzierter Palettenanzahl sein. Sie können bei Bedarf auch eine 3-Achsen-CNC-Maschine mit einer 5-Achsen-CNC-Maschine mischen.

Solche Systeme werden beim Kauf einer Hwacheon-Maschine und eines Hwacheon-Automatisierungssystems bereitgestellt.

#2 Konsistente und wiederholbare Bearbeitungsprozesse

Das zweite Merkmal von FMS- und FMC-Lösungen ist ihre Fähigkeit, eine konsistente und wiederholbare Produktion zu erreichen. Sie können angepasst werden, um Variationen in High Mix – Low Volume besser handhaben zu können Produktionen wie Änderungen im Prozessablauf, Änderungen des Produktionsvolumens, Designänderungen und viele andere Änderungen.

#3 Flexible Verwaltung von Werkzeug- und Vorrichtungseinstellungen

Dank ihrer größeren Modularität können flexible und austauschbare Werkzeuge und Vorrichtungen der eigentlichen Produktion vorausgestellt werden. Es ist jedoch wichtig, dass die interne Software Ihrer CNC-Maschine den Status Ihres Werkzeugs überwacht – es sollte rechtzeitig gewarnt werden, wenn Ihre Werkzeuglebensdauer endet, damit Sie Ihr Werkzeug entweder manuell oder automatisch mit einem „Schwesterwerkzeug“ wechseln können.

Effektive Werkzeugvorbereitung ist eine wichtige Disziplin in einem FMS. So können Sie Ihre verschiedenen Vorrichtungen mit neuem Rohmaterial oder Teilen zeitnah, systematisch und problemlos organisieren. Durch die Verbindung und Koordination zwischen Ihren Werkzeug- und Vorrichtungsabteilungen sowie den Bedienern der Maschinen können Sie einen besser organisierten Materialfluss- und Schneidwerkzeugverwaltungsprozess entwerfen. Auch die rechtzeitige Bereitstellung von Vorrichtungen, neuem Material oder Teilen sowie Schneidwerkzeugen hilft Ihnen, Ausfallzeiten in Ihrem FMC / FMS System zu vermeiden.

Ein Beispiel für ein Werkzeugüberwachungssystem ist M-Vision von Hwacheon. Entwickelt und perfektioniert aus Hwacheons jahrelangem Betrieb unserer eigenen FMS-Systeme in unserer Fabrik, kann es eine Vielzahl von FMS-Systemen bedienen, wie z. B. die Bearbeitung einer großen Auswahl verschiedener Gussteile oder die Großserienfertigung von Automobilteilen. Darüber hinaus können Sie mit Hwacheon M-Vision den Status einzelner Maschinen oder mehrerer FMS/FMC-Einheiten überwachen.

#4 Gemeinsame Programmierstandards

Um die Interoperabilität zu gewährleisten, sollten Sie die Verwendung standardisierter verfügbarer Software in Betracht ziehen, damit Ihre Ingenieure und Bediener auf dieselben Dateien zugreifen oder diese gemeinsam nutzen können. Durch standardmäßige Betriebsparameter und Codierungsverfahren wird sichergestellt, dass die gleichen Werkzeuge auf die gleiche Weise verwendet werden können, um wiederholbare Ergebnisse zu erzielen. Dazu gehört auch, dass Sie das verfügbare Werkzeugsortiment kennen und in größeren Magazinen in Ihrer Maschine aufbewahren sollten.

Hinweis:Denken Sie daran, ein zu großes ATC-Werkzeugmagazin zu haben – diese sind nicht nur kostspielig, sondern können dazu führen, dass Werkzeuge zu lange ohne ordnungsgemäße Wartung aufbewahrt werden. Dies könnte zu schmutzigen Werkzeughalterkegeln führen, die die Genauigkeit Ihrer Spindel im Laufe der Zeit negativ beeinflussen. Um dies zu verhindern, sorgen Sie für ein regelmäßiges Reinigungsprogramm.

#5 Regelmäßige vorbeugende Wartung

Eine der Best Practices in der flexiblen Fertigung ist die Einbeziehung eines regelmäßigen vorbeugenden Wartungsprogramms.

Einfache Aufgaben wie die regelmäßige Reinigung freiliegender beweglicher mechanischer Teile, das Entfernen von Spänen und das Überprüfen von Ölstand, Kühlmittel oder Luftstrom werden oft vernachlässigt. Dies wirkt sich auf Dauer negativ auf Ihre flexiblen Bearbeitungsprozesse aus und mindert die Gesamteffizienz Ihrer Maschinen und Anlagen. Kurz gesagt, reinigen, auffüllen und ersetzen – Sie können mehr Einsparungen erzielen als die Anschaffungskosten Ihrer Maschinen, indem Sie deren langfristige Produktivität und Genauigkeit sicherstellen.

Zusammenfassung und Schlussfolgerung

Ein flexibles Fertigungssystem bietet eine kostengünstige Möglichkeit, die Produktivität Ihrer Werkstatt zu verbessern und jederzeit und termingerecht Qualitätsteile zu produzieren. Es ermöglicht Ihnen auch, viele Variationen von Teilen in kleinen Mengen herzustellen – von Einzelteilen, kleinen und mittleren Chargen bis hin zu Serienproduktionen – was High Mix – Low Volume ermöglicht Produktion.

Durch die Integration eines FMS- und FMC-Systems können Sie die Effizienz Ihres Produktionsplans steigern und gleichzeitig Ausfallzeiten minimieren. Im Laufe der Zeit können Sie Ihre Fertigungssysteme duplizieren und erweitern und Ihre Wettbewerbsfähigkeit verbessern.

Dies ermöglicht es Herstellern wie Ihnen, nicht nur mehr und neuere Aufträge anzunehmen, sondern auch eine größere Vielfalt von Aufträgen zu bearbeiten, wodurch die Endgewinnleistung Ihrer Einrichtung verbessert wird.