灵活的自动化流程帮助商店降低成本

将铸件加工成精密部件可能是一个相当大的挑战。除了传统的加工和处理问题外，全球竞争也会给商店带来压低价格的压力。面对这些问题，位于印第安纳州威廉姆波特的TMF中心(TMF Center)制定了一项长期战略，利用自动化来开发和制造紧公差部件，并实现激进的成本目标。TMF中心是一家为建筑设备和卡车行业提供零部件的制造商。

TMF拥有260名员工和两家工厂，为重型OEM市场生产机加工零件、精密零件、机加工扁钢和球墨铸铁件。其中一项工作需要从多个角度在所有六个表面上为高速公路卡车发动机加工一个铸造可变阀门执行器。为了避免多次设置可能会增加零件的可变性，车间使用了独立的五轴Mazak Variaxis 630加工中心，该中心来自Shelton Machinery，实现了三步加工过程。

第一次操作是在铸件上加工定位细节和粗糙特征。第二次操作加工了所有上部表面，然后将工件翻转到第三次操作和最后一次加工。随着生产的增长，该公司安装了Mazak Palletech柔性制造系统(FMS)，以最小化劳动内容并实现生产计划。

在初始线上同时实现了第一代加工和第二代原型。然而，第二代设计，即可变气门执行器和发动机制动器的组合，更加复杂。新设计的零件需要更广泛的加工和更高的产量，促使公司购买一个额外的FMS穿梭系统和更多的加工中心。

然而，尽管通过改进模具、艰苦的工作和手工操作达到了生产目标，这家商店还是无法满足客户的成本目标。由于新设计结合了性能优势和成本节约，客户要求一个快速的过渡时期。需要进一步的自动化，而且这种自动化必须与现有的系统一起工作。

因此，该公司购买了Fanuc Robotics M710iBT Toploader机器人来服务其FMS。该机器人的行程长度为26.5米，有效载荷为70公斤，可以穿越加工线运送零件。该机器人的手腕可以在第二次和第三次操作之间翻转部件，它的六轴可以承受FMS的任何不对齐或不平的情况。

除了机器人，该公司还购买了一个定制的液压夹紧系统，可以耦合和解耦到FMS托盘。液压夹紧系统由Busche Engineered Tool Division设计并交付，与原来的FMS的手动螺母驱动系统相比，该系统具有更高的自动化程度和更大的过程重复性。Fanuc Robotics的工程师与Busche的工程师合作，开发了机器人、自动夹紧和Mazak FMS之间的接口。

TMF中心还与发那科的工程师一起定义了加工后的去毛刺过程。安装在地板上的Fanuc Robotics R2000iA机器人围绕一个固定的硬质合金去毛刺刀具操纵零件，以消除成品零件上的大毛刺。Fanuc Robotics的控制工程师Barry Henderson使用了机器人的远程工具中心点功能，方便了去毛刺和吹除位置的教学。精细的毛刺会在后期用热去毛刺机去除。

热去毛刺过程有助于较小的毛刺不需要被机器人去除掉。然而，这也使事情变得复杂，因为零件上或零件中任何松动的芯片都必须被移除。松动的芯片经常会脱落并与铸件熔合，形成废料组件。因此，操作员必须探测并清除零件的所有孔和空腔。为了模拟这种人工方法，Fanuc和TMF中心开发了一种兼容的空气管孔吹出系统，通过空气压力来挤出嵌入式芯片。

整个过程是这样的:

• 操作员手动将工件装入Mazak variaxis 630加工中心进行第一次操作，该操作包括对毛坯上的定位表面进行粗加工。然后，操作员将零件装载到传送带上，供发那科M710iBT Toploader机器人使用。
• 该机器人使用双手工具捡起零件，并将其装载到1号线或2号线的FMS穿梭车附近的站台上。
• 机器人与液压夹紧系统连接，进行第二和第三次操作。第三次操作后，机器人将零件转移到出料输送机上。
• Fanuc R2000iA机器人从出料输送机上移除零件，并使用硬质合金去毛刺工具去除较大的毛刺。然后它会探测零件上的开口，并将嵌入的芯片炸出来。最后，机器人将每个零件标记为时间、日期和加工操作，以便TMF中心和客户进行可追溯性和质量跟踪。
• 机器人将零件放回出料输送机上进行手动卸料和检查，然后进行热去毛刺和清洗操作。

装载机保护解决方案和FMS装载机系统的结合，使公司能够在保持系统平衡的情况下维修或维护任何机器或装载机。该系统可以实现高产量和机器利用率，同时支持工具设置功能。

这个全自动化解决方案自2005年年底开始安装和运行。该公司表示，它已经逐步减少了废钢和劳动力成本，使自动化投资得到了两倍的回报。