车间自动化过程控制

斯塔克工业有限责任公司，位于俄亥俄州北坎顿，采用自动化来实现零件加工控制，而不是从零件制造操作中消除人为因素。自动化使商店的训练有素的机械师能够把更多的精力放在检查和其他关键操作上，而不是把宝贵的技能和时间消耗在诸如装卸机器之类的琐碎工作上。

该公司的自动化通常涉及基本有效的系统，如棒料进料器、零件捕捉器和机床托盘更换能力以及自动过程中测量。但最近，这家工厂的自动化又向前迈了一步，安装了第一台独立机器人，在一个新的车削机单元内工作。

这种新型电池目前用于加工一种属于公司所有的航空航天铸件，以至于公司以外的人都不允许看到它。有了电池，车间每周交付2,000个完整的零件，以保持客户的制造操作持续运行。而这项工作的需求量预计在不久的将来还会增加。

斯塔克工业公司于1959年成立，最初是一家工业设备分销商，到20世纪70年代转变为一家合同制造商。如今，该车间拥有38名员工和约24台数控机床，为航空航天、医疗、发电、石油和天然气和食品加工设备行业的客户提供零件加工和组装工作。制造工艺包括铣削、车削、电火花、小孔钻孔和磨削，以及焊接、钎焊和喷砂等补充操作。

新工作，新方法

当第一次接触航空航天工作时，斯塔克工业知道自动化将使其能够满足所需的数量，并持续生产精确的零件。但它也意识到，电池必须完全无人看管，因为零件的简单加工操作不需要训练有素的机械师的技能或极其复杂的机床的能力。然而，机器必须是可靠的，快速的，准确的，允许容易的机器人集成。

该公司的新自动化单元的核心是一个快速转弯智能200两轴转弯中心压铸锌合金。包括一个Fanuc M-10iA机器人和iRvision系统。该机床具有数控尾座、自动工具眼、2.99英寸主轴孔、夹头夹头、12工位刀架和自动零件捕捉器。对于加工中的零件测量，车间为机器配备了英国探查此外，还有一个零件捕捉器和传送系统，单元内有一个独立的切断和研磨站。

新的车削中心增加了整体生产速度和精度的细胞通过切割航空航天零件在快速，70秒的循环时间，并提供连续加工精度在0.0002英寸。作为一个整体，该单元不仅提供了完整的过程控制，提高了零件质量的一致性，而且还将以前由两个独立供应商完成的多个过程进行了组合和自动化，消除了从一个供应商工厂到另一个供应商工厂运输零件所浪费的时间。

据Jonathan Wilkof，斯塔克工业的制造工程师说，该商店的快速转弯200车削中心是该领域现有的两台这样的机器中的第二台

它包含了Mazak的可选内置机器人接口。他说，该接口允许机器与机器人无缝通信，通过机器CNC控制中的简单M代码，可以方便地为机器人编程，CNC控制使用EIA/ISO格式程序和对话编程。

作为接口的一部分，有两个数据链路，每个数据链路具有37个I/O通道，用于来回通信，以及机器在进入工作包线之前启动的几个内置安全参数和条件。例如，机器将自动确保其门打开，尾架、工具眼和零件捕捉器缩回，卡盘打开。

此外，该接口为公司提供了自动工具偏移功能，配合其过程中的部分探测。当刀具磨损时，机床会自动进行补偿，一旦达到预定的补偿量，机床就会调整其刀具转塔以在工件上使用新的刀具/插入件。

“Mazak的可选界面已全功能，并提供必要的软件，”Jonathan说。“公司真的有助于我们通过界面如何运作，并且因为这是我们的第一个机器人界面，它提供了很多最好的练习建议，以便快速让我们跑步和跑步。”

运行中的自动单元格

在Stark工业公司的新型自动化电池中加工的专有航空铸造部件体积小，由一种特殊的高温航空合金制成。它们的长度约为1.500英寸，外径从直径0.500英寸逐渐变小到0.125英寸。但事实上，这些零件是铸件，使这项工作具有挑战性。

据斯塔克工业公司副总裁萨姆·威尔科夫（Sam Wilkof）和乔纳森的父亲说，客户提供的铸件通常在不寻常的情况下到达。未加工的铸件可能弯曲、翘曲并有多余的飞边。另外，冶金方面，由于零件尺寸小，可能会出现排列。所有这些条件都必须在细胞中处理，这就是为什么机器人视觉如此关键，机器人本身和机床的精度也是如此。

自动电池执行三个操作来生产一个完整的零件:切断，磨削和外径车削。当零件离开单元时，除了零件被夹住用于车削的地方外，所有的表面都被加工。

零件通过传送带进入细胞，在视觉系统下运行到振动台，机器人在振动台上拾取一个零件，将其移动到切割和研磨站并执行这些操作。机器的门和夹头夹头自动打开，机器人加载零件进行车削操作，这是零件加工的最后一步。

快速转动的夹头夹头夹持只有0.150英寸的部分。因为夹头是用来夹持工件的，所以机器人在装载零件时必须精确移动。乔纳森说，这家商店尝试了不同类型的工件夹持，但作为一个完全自动化的单元，每周运行2000件工件，这项工作要求夹头具有一致的精度和极高的耐用性。

灵活的探索

在车削操作中，机器进行粗加工和精加工来加工零件的锥形外径。在一定的时间间隔，机器将启动一个自动探头对零件进行检查和刀具偏移。零件的锥度必须控制在±0.5度内，其他公差必须控制在±0.005英寸内。然而，自动检测零件是一个挑战，因为零件是铸件。

通常，OD零件表面不会完全清理干净，因此可能存在完全允许的低点。不幸的是，自动探测可以读取这些低点，并在实际情况并非如此时指示超出公差的零件。为确保读数准确，车削中心编程运行一个特殊的探测循环，该循环将定位一个完全加工的区域，然后沿锥度在两点进行探测，以计算实际锥度。

一旦翻转操作完成，当零件捕捉器上升接受零件时，翻转机夹头后面的弹簧柱塞将零件推出。然后，部件被输送到传送带上，传送带将它们带出牢房并放入垃圾箱。当这发生时，机器人已经准备好在机器旁装载下一个部件。

生产和自动化

乔纳森表示，该工厂专注于原型数量的工作，这些工作涉及到多达10万件的生产量，更大的数量的工作通常分布在特定的时间段。对于这些长期的工作，车间必须控制在同一时间生产的零件数量，同时保持稳定的零件流向客户，以保持他们的制造操作运行。

“工作调度取决于部件的复杂性，”Jonathan说。“如果一个零件有10秒的周期时间，我们将在短时间内生产大量的产品，并将它们保留到下一个预定的交货周期。但是我们的大多数部件都有复杂的功能，需要多个设置和严格的公差，所以我们一次只能运行25个。为了有效地安排和跟踪工作，并满足所有客户的交付要求，我们非常依赖于E2系统的店铺管理系统。”

除了经过交叉培训的员工可以根据需要轻松地从一种机器转换到另一种机器之外，斯塔克工业还依赖于一些机床的基本自动化使用，以适应不断变化的生产计划，满足紧张的交货时间。

“我们的自动化类型对于那些做更多工作的商店很常见。但在我们看来，自动化是一种制造更好零件的工具。“此外，它允许我们将熟练机械师的才能应用到更复杂的工作中，因为自动化处理不那么复杂的工作。我们没有“秘密”设备或定制的机器。我们车间的所有设备都是通用的。但我们如何使用设备，以及我们机械师的才能，才是我们成功的独特和关键。”

在控制

根据Jonathan的说法，商店的Mazak cnc提高了机械师的能力，以舒适地从机器到机器的生产要求(该公司有10台Mazak机器)。“从很早的时候起，我们就一直意识到这些控制的质量和‘普遍性’。虽然控制技术一代比一代更先进，但差异并不大，这使得我们的机械师可以轻松适应和识别每一个新的控制版本。”

Jonathan继续说道，Mazak总是在其所有版本的cnc中维护一些常见的屏幕和方法。有了这种共性，他解释说，商店通常会对这些机器进行编程。这家商店离线编程了一些工作，但据乔纳森说，大多数工作是在机器上完成的，因为控制足够快和强大。

“我们正在寻找非常可靠的机床，能够快速安装，为我们提供多种操作能力，易于编程和自动化。此外，机器必须有强大的技术支持，”乔纳森说。“我们只会将机器用于进一步提高我们的加工能力，扩大我们可以生产的零部件类型的范围，同时使我们在这方面具有竞争力。”