Comment construire un système de fabrication flexible avec l'automatisation des machines-outils CNC

Vous souhaitez améliorer la productivité de votre usine à l'aide d'un système de fabrication flexible ? Vous souhaitez construire votre propre solution de fabrication flexible avec vos machines-outils CNC ?

Dans cet article, vous découvrirez le fonctionnement de ces solutions de fabrication automatisées et semi-automatisées, comprendrez les avantages de la fabrication flexible et découvrirez cinq façons de créer une solution de fabrication flexible en utilisant les bonnes machines-outils et technologies CNC.

Que sont les systèmes de fabrication flexible ?

Un système de fabrication flexible (FMS) consiste à mettre en place un système de fabrication permettant une certaine souplesse pour s'adapter aux évolutions des pièces ou des procédés de fabrication. Il existe deux types de flexibilité dans ces systèmes : 

• Flexibilité de routage qui vise à modifier la capacité du système à produire de nouvelles pièces ou de nouveaux types de produits ; et 
• Flexibilité de la machine qui permet à différentes machines d'effectuer la même opération sur une pièce.

Dans une usine de fabrication de pièces, un FMS peut intégrer deux ou plusieurs machines-outils à commande numérique, la manutention automatisée des matériaux ainsi que des solutions de manutention d'outils. Ce faisant, un FMS a la flexibilité d'effectuer des opérations répétées mais variées ou de modifier l'ordre des opérations exécutées sur une pièce en utilisant un calendrier prédéterminé avec une intervention manuelle minimale.

Un sous-ensemble d'un FMS est ce que nous appelons une cellule de fabrication flexible (FMC) – cela comprend généralement une machine et une palette ou un autre système automatisé pour manipuler les matériaux ou les pièces. Souvent, ces solutions sont plus courantes en raison de leur investissement initial et de leurs coûts opérationnels permanents inférieurs par rapport à l'utilisation de plusieurs machines CNC dans un FMS à part entière.

Quels sont les avantages et les fonctionnalités des systèmes ou cellules de fabrication flexibles ?

De plus en plus de fabricants optent pour des solutions flexibles dans leur site de production. Comme ces fabricants, vous pouvez profiter de multiples avantages si vous le souhaitez.

Le premier est la capacité de ces systèmes à identifier et distinguer les différentes pièces traitées par le système. Cela permet un changement rapide des instructions de fonctionnement ainsi que d'une pièce à une autre pendant le processus de fabrication.

Deuxièmement, les systèmes de fabrication flexibles (FMS) et les cellules de fabrication flexibles (FMC) permettent aux lignes de production d'utiliser des stratégies d'usinage 24h/24 et 7j/7.

Les installations basées sur FMS et FMC garantissent également que votre entreprise peut relever les défis de la production "High Mix - Low Volume". Cela vous aide à utiliser plus efficacement les ressources disponibles telles que l'espace et la main-d'œuvre.

La fabrication flexible réduit également les heures non productives, lorsqu'une machine doit être chargée avec une nouvelle pièce ou un nouveau matériau.

Bien que des systèmes flexibles soient en place depuis de nombreuses années dans les pays développés, leurs avantages les ont rendus de plus en plus populaires dans les pays de fabrication à faible coût. Ces solutions d'automatisation améliorent considérablement la productivité des opérateurs de machines, un facteur important compte tenu de l'augmentation des coûts de main-d'œuvre et de la pénurie de main-d'œuvre qualifiée.

Avec FMS et l'automatisation, vous devrez peut-être embaucher des opérateurs plus qualifiés pour concevoir, gérer et exploiter votre installation de production. Cependant, ces opérateurs qualifiés seront plus efficaces et productifs - une situation gagnant-gagnant pour le propriétaire de l'entreprise et ses employés.

5 caractéristiques des systèmes de fabrication CNC flexibles avec des solutions automatisées

Aujourd'hui, une large gamme de solutions flexibles d'automatisation de la fabrication est disponible pour chaque besoin, espace ou budget. Mais que devraient avoir ces solutions pour votre système d'usinage CNC ?

Voici leurs cinq fonctionnalités les plus importantes.

Interchangeabilité et flexibilité des machines-outils CNC #1

Tout d'abord, votre système de fabrication doit permettre l'échange flexible de vos pièces ou de vos outils.

Vous pouvez utiliser un changeur automatique de pièces (AWC) pour permettre à différents outils situés dans les machines ATC (changeur automatique d'outils) de travailler sur vos différentes pièces. Un exemple est le centre d'usinage 5 axes D2-5AX de Hwacheon, qui est disponible avec un AWC à 8 ou 20 stations et avec un maximum de 60 stations d'outils ATC.

Alternativement, vous pouvez utiliser un système multi-palettes (MPS) tel que Hwacheon Multi Pallet (HMP) qui est disponible en deux tailles de palettes - palettes 400 x 400 mm ou 500 x 500 mm. Ceux-ci peuvent être disponibles pour une ou deux machines avec différents niveaux de réglage comme suit :

1 machine  :    1 étage/niveau a 7 palettes

2 niveaux / niveaux a 14 palettes

3 niveaux / niveaux a 21 palettes

2 machines :   1 étage/niveau a 4 palettes

2 Niveaux / Niveaux a 8 palettes

3 niveaux / niveaux a 12 palettes

Pour chaque système HMP, une station de configuration est normalement incluse au niveau un du réglage de votre machine-outil. De tels systèmes multi-palettes sont disponibles pour les machines-outils CNC Hwacheon suivantes :

• 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

Ils sont également disponibles pour travailler avec deux machines sélectionnées avec un HMP au milieu. Ce sera la version pour deux machines avec un nombre réduit de palettes. Vous pouvez également mélanger une machine CNC 3 axes avec une machine CNC 5 axes si nécessaire.

De tels systèmes sont fournis avec l'achat d'une machine Hwacheon et d'un système Hwacheon Automation.

#2 Processus d'usinage cohérents et reproductibles

La deuxième caractéristique des solutions FMS et FMC est leur capacité à réaliser une production cohérente et reproductible. Ils peuvent être ajustés pour mieux gérer les variations de High Mix – Low Volume productions telles que des modifications dans la séquence de processus, des changements de volume de production, des changements de conception et de nombreux autres changements.

#3 Gestion flexible des paramètres d'outils et de fixations

Grâce à leur plus grande modularité, des outillages et montages flexibles et interchangeables peuvent être mis en place avant la production réelle. Cependant, il est important que le logiciel interne de votre machine CNC surveille l'état de votre outil - un avertissement en temps opportun doit être fourni si la durée de vie de votre outil se termine afin que vous puissiez changer votre outil manuellement ou le faire automatiquement à l'aide d'un "outil frère".

La préparation efficace des outils est une discipline importante dans un FMS. Cela vous permet d'organiser vos divers appareils avec de nouvelles matières premières ou pièces de manière opportune, systématique et sans problème. En connectant et en coordonnant vos services d'outillage et de montage, ainsi que les opérateurs des machines, vous pouvez concevoir un flux de matériaux et un processus de gestion des outils de coupe mieux organisés. L'affectation en temps voulu d'accessoires, de nouveaux matériaux ou pièces ainsi que d'outils de coupe vous aide également à éviter les temps d'arrêt de votre système FMC / FMS.

Un exemple de système de surveillance d'outils est le M-Vision de Hwacheon. Développé et perfectionné à partir des années d'exploitation de nos propres systèmes FMS par Hwacheon dans notre usine, il peut répondre à une grande variété de systèmes FMS tels que l'usinage d'une large sélection de pièces de fonderie diverses ou la production à volume élevé de pièces automobiles. De plus, vous pouvez utiliser Hwacheon M-Vision pour surveiller l'état de machines individuelles ou de plusieurs unités organisées par FMS/FMC.

#4 Normes de programmation communes

Pour assurer l'interopérabilité, vous devez envisager l'utilisation de logiciels standardisés disponibles afin que vos ingénieurs et opérateurs puissent accéder ou partager les mêmes fichiers. Le fait d'avoir des paramètres de fonctionnement et des procédures de codage standard garantit que les mêmes outils peuvent être utilisés de la même manière pour produire des résultats reproductibles. Cela signifie également que vous devez connaître la gamme d'outils disponibles et les conserver dans des magasins plus grands de votre machine.

Remarque :Faites attention à ne pas avoir un magasin d'outils ATC trop volumineux - ceux-ci sont non seulement coûteux, mais peuvent entraîner la conservation des outils trop longtemps sans un entretien approprié. Cela pourrait entraîner des cônes de porte-outils sales qui affecteraient négativement la précision de votre broche au fil du temps. Pour éviter cela, assurez-vous d'avoir un programme de nettoyage régulier.

#5 Maintenance préventive régulière

L'une des meilleures pratiques en matière de fabrication flexible consiste à inclure un programme de maintenance préventive régulier.

Des tâches simples telles que le nettoyage régulier des pièces mécaniques mobiles exposées, le nettoyage des copeaux et la vérification des niveaux d'huile, du liquide de refroidissement ou du débit d'air ont tendance à être ignorées. À long terme, cela aura un impact négatif sur vos processus d'usinage flexibles et réduira l'efficacité globale de vos machines et de votre système. En bref, nettoyez, réapprovisionnez et remplacez - vous pouvez réaliser plus d'économies que les coûts initiaux de vos machines en garantissant leur productivité et leur précision à long terme.

Résumé et conclusion

Un système de fabrication flexible offre un moyen rentable d'améliorer la productivité de votre atelier et de produire des pièces de qualité à temps et à chaque fois. Il vous permet également de fabriquer de nombreuses variantes de pièces en petites quantités - des pièces uniques, des petites et moyennes séries aux productions en série - permettant un mélange élevé - faible volume fabrication.

En incorporant un système FMS et FMC, vous pouvez augmenter l'efficacité de votre calendrier de production tout en minimisant les temps d'arrêt. Au fil du temps, vous pouvez dupliquer et étendre vos systèmes de fabrication et améliorer votre compétitivité.

Cela permet aux fabricants comme vous non seulement d'accepter des commandes plus nombreuses et plus récentes, mais aussi de traiter une plus grande variété de commandes, améliorant ainsi les performances de votre établissement.