Актуални новости при обработващите центри

МашиниСп. Инженеринг ревю - брой 8/2018 • 29.11.2018

Актуални новости при обработващите центри
Актуални новости при обработващите центри
Актуални новости при обработващите центри

През последните години при обработващите центри се наблюдават множество технологични новости, плод на непрекъснатите разработки на проектанти, конструктори и технолози.

Пазарните анализатори в сегмента регистрират отчетлив стремеж сред производителите да съобразяват максимално концепциите си с най-съвременните изисквания на клиентите и на иновативни производствени платформи като IoT и Industry 4.0.

Сред водещите тенденции са все по-високата степен на автоматизация, непрекъснато разширяващата се приложна област на многоосната и високоскоростната обработка, навлизането на вертикалните обработващи центри във все по-неспецифични производствени програми наред с нарастващата им достъпност. Непрекъснати са подобренията и при контролните технологии, както и при палетните станции и магазини, които размиват границите между високо- и нискообемни производства.

Според актуално проучване на Marketwatch, посветено на динамиката на глобалния пазар на обработващи центри за периода 2016-2020 г., водещата тенденция, която ще продължава да предопределя технологичното развитие в областта и през идните години, е автоматизацията. Сред позитивните ефекти от внедряването й в машинната обработка са по-ефективното използване на ресурси, намаляването на загубите на материал и оптимизирането на оперативните разходи.

Водещи тенденции
Все повече производители, не само в големите индустриални компании, но и в предприятията от средния и малък бизнес, инвестират в обработващи центри, за да подобрят производствената си ефективност, отчитат статистиките.

По-голям дял от новозакупеното оборудване принадлежи на вертикалните обработващи центри, а фокусът при тези машини е върху лесното програмиране и надеждния и интуитивен контрол. Опростяването на възможностите за управление на обработващите центри в комбинация с отчетливата тенденция на преминаване към т. нар. “off-site” EIA/ISO програмиране (отдалечено, като алтернатива на въвеждането на програми на място в цеха) очертават пътя на развитието и при базовите модели, разработвани за по-неспецифични и бюджетни производства.

Конструкторите на обработващи центри през последните години налагат концепцията за гъвкави производствени системи (flexible manufacturing systems, FMS) като технология на фабриките от бъдещето. Основен фокус в това направление е да се избегнат прекалено скъпите и излишно сложни конфигурации, които в динамичната производствена среда могат да се окажат и ненадеждни.

Целта е гъвкавост и адаптивност към промените в дизайна и производствените обеми. На пазара се налагат например палетни системи, които позволяват управление на до 100 палета на един или няколко хоризонтални обработващи центъра. Системата позволява лесна промяна на мащаба на производство чрез просто добавяне на палетни модули и машини без нужда от други пренастройки. Преконфигурирането се случва единствено в платформата за управление.
Друга отчетлива тенденция в сегмента са обработващите центри, проектирани да работят с голям набор от материали. Отвъд стремежа към високи скорости на подаване и обработка, екологичните изисквания по отношение управлението на отнетия материал налагат лесно и бързо извеждане и отделяне на стружките от различни метали, дори във високоскоростни приложения.

Подобно на всички останали области от индустриалното производство, и машинната обработка силно се повлиява от навлизането на Industry 4.0 във фабриките. Производителите се фокусират върху интегрирането на все повече интелигентни функции в модерните обработващи центри посредством внедряване на съвременни информационни и комуникационни технологии.

Появява се концепцията за смарт центри, които разполагат с високотехнологични възможности за отдалечен мониторинг, онлайн настройка на параметри, автоматизирани програми за управление на поддръжката и експлоатационния живот на инструменталната екипировка, както и функции за компенсация на топлинната деформация на свредлата и оптимизиране на АСИ (автоматичната смяна на инструментите) чрез специализирани бази данни.

Наблюдава се интегриране на все повече роботизирани, сензорни, софтуерни и измервателни технологии, дигитални сервозадвижвания и I/O модули в обработващите центри, както и на платформи за триизмерно моделиране и симулация на обработващите операции. Непрекъснато се акцентира върху интуитивното взаимодействие между оператора и оборудването и на възможностите за интелигентна оптимизация на обработката в реално време.

Иновациите при човеко-машинния интерфейс включват т. нар. process-based HMI (процесно базиран), който се основава на дългогодишен опит и ноу-хау по отношение на машинния дизайн и обработващите процеси и осигурява бърза и безопасна обработка, CAD/CAM интеграция, симулация на производствени графици, симулация на машинна обработка и функции за защита от аварии при сблъсък (anti-collision).

Сред производителите се забелязва тенденция към надграждане на машинните центри от самостоятелно функциониращи машини до звено от интелигентни производствени системи с интеграция на ERP и MES софтуер и ИКТ, стандартни комуникационни протоколи и разнообразни възможности за обмен на данни с останалите елементи от производствената мрежа.

Пазарна динамика
Пазарните анализатори от агенция Research and Markets прогнозират, че глобалният пазар на обработващи центри ще продължи да нараства с комбиниран годишен темп на растеж от 5,68% в периода до 2020 г.

Сред основните двигатели на този ръст е нарастващото търсене на широк асортимент от метални изделия, като пазарът на такива продукти е в размер на над 1,8 трилиона щатски долара през 2015 г. и се очаква да достигне 2,35 трилиона до 2020 г., сочат данните на агенцията.

Водеща клиентска индустрия, стимулираща увеличаването на продажбите на обработващи центри през последните години, е автомобилостроенето, където такова оборудване се използва предимно за рязане, пробиване и повърхностно почистване на детайли от листов метал в производството на части за автомобили. Тази тенденция се очаква да се запази и през следващите години в синхрон с очаквания ръст на автомобилната индустрия, особено на нововъзникващите и развиващите се пазари, показват прогнозите на Research and Markets.

Според проучване на Technavio пък, значителен ръст се очаква и на пазара на 5-осни CNC обработващи центри до 2021 г., като прогнозният годишен темп на растеж е 6,66%. Изследването извежда облак-базираните CNC системи като една от основните тенденции на пазара на обработващи центри през последните години.

С все по-масовото навлизане на концепции като Industry 4.0 и Industrial Internet of Things (IIoT) в практиката търсенето на облачни технологии в индустрията непрекъснато нараства, твърдят анализаторите. Отчетливо интегриране на облачни платформи се наблюдава именно при ЦПУ и това е един от най-ярките и трайни ефекти от Четвъртата индустриална революция, убедени са от Technavio.

Наред с други технологични новости, които новата производствена парадигма налага, нарастват приложенията и на т. нар. самооптимизираща се машинна обработка. Функциите на модерните обработващи центри в това направление са насочени към автоматично оптимизиране на параметрите на обработка, ефективността и разходите на базата на данни за обработващите операции, събирани непрекъснато от усъвършенствани платформи за мониторинг и управление.

Ръст в търсенето на вертикални центри
Вертикалните обработващи центри се използват във високопрецизни приложения и са широко приложими в автомобилната и космическата индустрия. Все по-отчетливо търсене през последните години на такова оборудване се забелязва и в широк кръг от други отрасли поради сравнителния спад в цените на вертикалните центри и значителните подобрения по отношение на производителността и ефективността и управлението с развитието на технологиите за машинна обработка в контекста на дигитализацията.

Всички тези фактори ще продължат да налагат вертикалните обработващи центри като предпочитано решение в съвременните фабрики до 2021 г., а и след това, прогнозират от Technavio. Размерът на пазара на такива машини за прогнозния период се очаква да надмине 4,7 млрд. щатски долара, а основните операции, извършвани на вертикални центри, остават 5-осното фрезоване и дълбокото пробиване (gun drilling).

Освен автомобилната индустрия като водещи клиентски отрасли на вертикални системи се налагат космическата индустрия, електрониката и производството на метални изделия. Ръстът на пазара на хоризонтални обработващи центри, който също се запазва постоянен, е стимулиран от увеличената производителност и гъвкавост на обработващите процеси при тези системи, отчитат от Gardner Intelligence в актуален доклад от 2018 г., проучващ нагласите на световните производители да инвестират в обработващи центри.

Дизайн и ефективност
Две са основните тенденции, които определят технологичното развитие на обработващите центри в контекста на дигиталната трансформация, твърдят пазарните анализатори. Първата е свързана с непрекъснато разширяване на приложната им област в индустриалното производство поради спада в цените на оборудването за високоскоростна и 5-осна обработка.

Такива възможности вече се предлагат и от по-компактни, достъпни и лесни за управление центри, което ги прави все по-предпочитано решение за интеграция както в нови, така и в съществуващи производства.
Другата тенденция е към все по-автономна работа на обработващите центри, при която операторите почти не са ангажирани с наблюдение на обработващите процеси, а те са предвидими, високопрецизни и надеждни. Анализаторите условно наричат това направление в дизайна и управлението “high confidence machining” или в буквален превод – машинна обработка с висока степен на доверие в оборудването.

Това е отчетлив белег за прехода към почти или изцяло автономно функциониращите фабрики на бъдещето, които се нуждаят от минимална човешка намеса.
И двете тенденции оказват влияние върху развитието на CAM софтуера, отчитат специалистите. Високоскоростната и 5-осната машинна обработка могат да станат по-достъпни за масовия индустриален производител само с помощта на опростяване и оптимизиране на CAM софтуера.

А обработката с “висока степен на доверие” става възможна само благодарение на възможностите за сигурно валидиране на процесите и стриктна симулация на циклите на обработка при реално изпълнение на генерираната програма от машинния център.

С превръщането на многоосната обработка в стандарт се наблюдават все по-смели концепции при обработващите центри с ЦПУ, коментират експертите, а при прототипите и реалните пазарни версии се появяват нови позиции, ъгли и конфигурации на обработка. Целта е производство на висококачествени изделия с по-малко разходи. Постигането на висока степен на прецизност и възможности за изработка на завършен продукт в един машинен цикъл вече са факт, сега е въпрос на време тези функции да се предлагат изгодно, гъвкаво и ефективно и в по-компактните и бюджетни производства.

Развитие на 5-осната обработка
Постепенно отпадат факторите, възпрепятстващи 5-осната обработка да развие пълния си потенциал като технология по отношение на производителността, убедени са специалистите.

Напредъкът при режещите инструменти и софтуера за компютърно проектиране прави метода все по-ефективен, а в резултат дори по-скъп обработващ център в комбинация с по-скъпа инструментална екипировка гарантира многократно по-ниски разходи за единично изделие в сравнение с преди години, а в сравнение и с аналогични конфигурации днес, сочат проучванията. Съвременните 5-осни центри правят възможна по-бързата и качествена обработка на гладки и прецизни триизмерни повърхности и в труднообработваеми материали с увеличен живот на инструментите.

Ползите от тази своеобразна еволюция в технологията са значителни не само за производителите на щанци и пресформи, но и в широк набор от приложения, свързани с изработката на 3D изделия, като медицинската техника, ортопедията и космическия сектор. Надеждното управление на обработката по 5 оси създава нови възможности за използване на инструменталната екипировка, твърдят експертите.

Появяват се нови режещи геометрии, проектирани специално за 5-осни центри, които позволяват по-ефективно отнемане на материал с по-малко износване на инструмента в сравнение с конвенционалната обработка.

Допълнителен скок в производителността предполагат и две иновативни концепции при дизайна на режещите инструменти за 5-осни обработващи центри. Първите са т. нар. многозъбни/многоканални фрези (multi-flute end mills), при които подобрената ефективност е базирана на проста математика. Наличието на повече режещи ръбове позволява по-високи скорости на подаване и рязане и създава по-голяма режеща повърхност, което съдейства за удължен живот на инструмента, по-високи темпове на отнемане на материал, по-качествени повърхности и по-ниски цялостни разходи за обработка. Популярни на пазара са 6-зъбните варианти.
Друга интересна концепция са т. нар. “barrel-shaped”инструменти (в превод – с бъчвообразна форма), създадени специално за 5-осна машинна обработка.

Те имат специални профили, които позволяват по-широка контактна зона с контурната повърхност на обработващия детайл. Предлагат се в различни конфигурации, като най-популярни са инструментите с голям радиус, които завършват с връх с малък радиус. Основното им предимство е, че осигуряват по-гладки повърхности в по-големи стъпки на обработка, изискващи по-малко усилия за изработване на триизмерен детайл.

Малкият радиус на върха на инструмента позволява достигане на труднодостъпните зони и позволява непрекъсната обработка на повърхностите.
Този тип инструменти също се предлагат в многозъбни версии, като комбинацията прави възможно постигането на по-качествена повърхностна обработка с по-малко движения на инструмента, по-високи скорости на подаване, по-рядка смяна на инструмента и по-ефективна обработка.

Иновации при многоосната обработка
Сред най-големите иновации на глобалния пазар на обработващи центри през последните години са моделите за 6-осна обработка, твърдят анализатори. Технологията се счита за своеобразна революция в машинната обработка, правейки възможна изработката на завършено изделие с високо качество в един машинен цикъл.

6-осните обработващи центри с ЦПУ позволяват едновременното изпълнение на комплексен набор от операции като пробиване на отвори с различни диаметри и форми и изпълнението им с различни скорости и програми. Най-съвременните модели на пазара предлагат дори по-високо качество от това при изработените с 5-осни центри изделия.

Водеща тенденция са и т. нар. универсални центри, които позволяват изпълнението на различни обработващи операции като фрезоване, челно фрезоване, пробиване и струговане на една машина. Търсенето на такова оборудване е стимулирано от редица фактори като изискванията за подобрена производителност и ефективност и намалено времетраене на циклите на обработка в множество индустрии, смятат специалистите.

Технологичното развитие при 5- и 6-осната обработка дава възможност на производителите да оптимизират производствата си, извършвайки всички необходими операции по изработката на дадено изделие на един и същи обработващ център. Мултифункционалните машини разполагат с една или повече револверни глави, което позволява използването на един струговащ инструмент за различни функции. Възможността свредлото да се движи по и около оста B, а инструментите да се сменят автоматично, е сред факторите, разширяващи приложенията на многоосната обработка и на мултифункционалните обработващи центри във все по-широк набор от производства и отрасли, отбелязват от Technavio.

Top