Robotique CNC :5 conseils clés pour augmenter la productivité et la sécurité dans votre atelier

À un moment donné, nous avons tous besoin d'aide pour faire le gros travail .

Pour les ateliers d'usinage CNC, cela peut signifier des robots pour soulever, positionner et emballer des pièces moulées en métal, certaines pesant des centaines de livres. Cela signifie également moins de stress physique et mental pour les employés, l'atout le plus précieux de tout atelier d'usinage.

Travailler aux côtés d'un robot peut améliorer la productivité de l'opérateur en effectuant des travaux répétitifs et physiquement exigeants. La robotique CNC augmente la vitesse, améliore l'efficacité et la répétabilité des entraînements, ce qui conduit à une meilleure qualité.

Les robots de fabrication CNC peuvent effectuer de nombreuses tâches, réduisant ainsi le stress physique des employés d'atelier.

Astuce n°1 : Explorez les fonctions exécutées par les robots

Grâce à la robotique, de nombreux processus de fabrication peuvent être mis à jour pour automatiser les travaux à volume élevé. Que peuvent faire les robots d’usinage ? Eh bien, avec la bonne conception et la bonne programmation, ils sont incroyablement polyvalents . La robotique industrielle dans un environnement d'atelier d'usinage CNC assume généralement des tâches simples mais importantes.

9 tâches. 1 robot.

Voici un exemple de neuf tâches, toutes exécutées dans cet ordre (et le même à chaque fois) par un seul robot :

1. Localiser et orienter une pièce moulée dans un fardage à l'aide d'un système de vision
2. Prenez-le et récupérez-le
3. Soufflez le luminaire pour éliminer les copeaux avant le chargement
4. Chargez-le dans une machine CNC pour le découper
5. Après l'usinage, soufflez la pièce et vidangez le liquide de refroidissement vers la machine
6. Décharger la pièce usinée
7. Ébavurer la pièce (enlever les arêtes vives et les bavures laissées par l'usinage)
8. Laver la pièce en la chargeant et en la déchargeant dans une laveuse
9. Placer la pièce sur un convoyeur de sortie

Bien qu’il s’agisse de neuf étapes individuelles, il s’agit d’un exemple très simple. Un robot peut également appliquer une datamatrix sur une pièce pour le suivi ; peut échantillonner des pièces pour les audits de qualité ; et, s'il y a plusieurs pièces, le robot en assure le suivi sans les mélanger.

Explorons les différentes fonctions d'un robot :

• Récupération de pièces — Les pièces peuvent être prélevées sur les fardages, les convoyeurs, les supports et les accessoires. Lorsque les pièces ne sont pas placées de manière répétée, comme dans un fardage ou sur un convoyeur, des systèmes de vision sont utilisés pour localiser et orienter les pièces avant qu'elles ne soient saisies et soulevées.
• Retournement/manipulation/pièces mobiles — Un robot peut retourner une pièce ou la placer sur un support et la saisir par l'arrière avec une autre poignée/un autre outil
• Chargement et déchargement — Les robots chargent et déchargent des pièces dans/sur de nombreux endroits :accessoires au sein d'une machine CNC, files d'attente, laveuses, testeurs de pression, convoyeurs, conteneurs de produits finis, stands d'opérateur, machines à mesurer tridimensionnelles (MMT), etc.
• Souffler — Certains robots soufflent des copeaux métalliques et du liquide de refroidissement sur une pièce ou un accessoire ; les copeaux sont retirés et recyclés, le liquide de refroidissement retourne au réservoir pour être réutilisé
• Ébavurage — Les robots peuvent supprimer les arêtes vives qui restent après l'usinage
• Pièces de déviation — Si deux pièces similaires sont fabriquées, le robot les maintient séparées et échantillonne également la Nième pièce pour un contrôle qualité ; les pièces défectueuses (provenant d'un test de pression raté, par exemple) peuvent être automatiquement séparées pour être retirées pour analyse et quarantaine
• Suivi des pièces — Les robots maintiennent une pièce devant un marqueur direct de pièce (DPM) pour recevoir une marque data-matrix et la présentent à un lecteur pour vérifier la marque et suivre la pièce
• Emballage — Les robots emballent les pièces et manipulent les matériaux d'emballage. À l’aide de ventouses à air, les robots ramassent et placent des tampons en plastique entre les couches verticales de pièces. Pour les pièces plus grandes (capots de moteur, par exemple), un séparateur en contreplaqué est placé à l'aide d'une poignée en mousse à air plus solide
• Mise en file d'attente — Les robots mettent en file d'attente les pièces d'entrée, en cours de traitement et finies, permettant aux machines de fonctionner et éliminant le besoin pour les travailleurs d'emballer une pièce à la fois.

Conseil n°2 :Connaître la programmation des robots

Comment les robots savent-ils comment et quand exécuter toutes ces fonctions ? Les robots apprennent des mouvements et des comportements sous la forme d'une séquence de points et de fonctions ; ils sont programmés. Par exemple, un opérateur CNC fait bouger le bras d'un robot tout au long d'une opération, apprenant les points, puis le robot le répète encore et encore. . Les opérations peuvent mettre à jour les robots pour s'ajuster aux changements et aux problèmes sans compter sur l'ingénierie.

La partie la plus difficile consiste à mettre en place un entièrement nouveau cellule de fabrication robotique, qui implique une expertise logique, de nombreuses fonctions et sous-fonctions, des entrées et des sorties, le suivi et la manipulation des pièces… et beaucoup d'expérience en ingénierie et en programmation experte.

Tout ce travail représente le coût initial de mise en œuvre d'utilisation de la robotique d'usinage assez élevée :le robot lui-même, la conception frontale, le choix des bonnes pinces, la programmation du robot, la détermination de la manière dont le robot va s'intégrer dans les processus établis, etc. Cela nécessite un travail initial important pour accomplir ces tâches.

La programmation robotique CNC nécessite une expertise en logique et une expérience experte en ingénierie.

Conseil n°3 :Examinez votre situation unique avant d'ajouter un robot

Examinez vos objectifs pour rester compétitif . Pour les réaliser, devez-vous réduire les coûts de production et/ou augmenter la productivité ? Pensez à la manière dont l'ajout d'un robot, plutôt que l'ajout de nombreux employés, peut y parvenir.

Ensuite, pensez à l'avenir . Vos projections à venir incluent-elles de nombreux projets reproductibles et physiquement exigeants (port de charges lourdes, telles que le chargement et le déplacement de pièces moulées) ?

Soyez patient et planifiez correctement . Le délai de livraison d’un robot peut être de 8 mois ou plus. Ce n'est pas beaucoup plus qu'une machine CNC, mais cela pourrait quand même gêner vos projets.

Un atelier d'usinage CNC avec une expertise en ingénierie au sein du personnel est le mieux adapté pour travailler avec un distributeur de robotique et introduire la robotique dans l'atelier. Avoir des tâches bien définies — l'atelier gère les défis d'ingénierie ; le fournisseur de robotique gère les problèmes directement liés au robot et maintient la production en mouvement.

Enfin, quelles autres nouvelles technologies peut-il améliorer les processus de production par usinage CNC ? L'intelligence artificielle (usinage CNC IA) peut-elle fonctionner main dans la main avec la robotique CNC pour davantage de gains de productivité ?

Apprenez-en davantage sur l'importance des pièces usinées avec précision grâce à notre ressource :Guide de l'industrie de l'usinage CNC.

Astuce n°4 : Comprenez la différence entre les machines CNC et les robots

Comparons brièvement les centres d'usinage CNC aux robots de fabrication CNC.

Les machines CNC sont des machines de découpe hautement automatisées et standardisées conçues pour un usinage précis :fraisage, perçage, alésage, alésage, filetage, etc. à l'aide de broches qui tourne jusqu'à 15 000 tr/min. Un robot n'a pas de broche et ne peut pas atteindre une précision exacte, mais il effectue certainement des actions répétables. de manière efficace et fiable, en utilisant généralement des poignées, des outils d'ébavurage, la vision et l'air.

Les robots utilisent des bras à 6 axes et sont parfaits pour déplacer une pièce d'un point A à un point B, tandis qu'une pièce de machine CNC et la géométrie d'un outil de travail utilisent 3, 4, 5 ou même 6 axes.

Avoir un robot dans une cellule de travail offre une flexibilité à l'opérateur . Le robot peut travailler à partir d'une file d'attente de pièces, permettant ainsi à l'équipement de fonctionner pendant plusieurs cycles de machine. Lorsqu’ils sont bien utilisés, les robots simplifient le travail de l’opérateur CNC, ce qui signifie que les opérateurs franchissent la courbe d’apprentissage plus rapidement. En fin de compte, cela améliore la flexibilité de planification de l'équipe de production.

En parlant de travail, ni les robots CNC ni les machines CNC ne sont bons en eux-mêmes; ils nécessitent des opérateurs et des programmeurs qualifiés. Et, même avec l’afflux de l’IA, ils ne peuvent pas penser de manière créative. ou résoudre des problèmes , et ils n’ajoutent rien à la culture d’un atelier d’usinage CNC. Ainsi, même si la robotique CNC est constamment productive et ne nécessite aucun congé de maladie, elle ne peut pas tout faire.

Conseil n°5 :Choisissez un atelier d'usinage CNC qui utilise des robots

Tous les ateliers d'usinage CNC n'utilisent pas de robots. Les petits ateliers et ceux spécialisés dans les pièces à faible volume et hautement personnalisées n’utilisent généralement pas de robots. Les ateliers d'usinage CNC utilisant des robots peuvent deviser des projets de manière compétitive de volume élevé dans le cadre d'un contrat à long terme. Un autre avantage réside dans la façon dont les robots contribuent à éliminer l’épuisement professionnel du personnel. , tant physiquement que mentalement. Préféreriez-vous utiliser un palan pour soulever lentement une pièce de 90 livres ou utiliser un robot pour la déplacer rapidement et en toute sécurité ?

Il ne fait aucun doute qu'un atelier d'usinage CNC doit donner la priorité à la réalisation d'un usinage précis; cela doit être l’objectif. Ce n'est qu'à ce moment-là qu'il faudra envisager d'utiliser des robots pour rendre la fabrication plus rapide, moins coûteuse et plus cohérente.

En général, les gens sont de plus en plus favorables aux robots au fil du temps. Grâce à la formation et à l'éducation, de nombreux opérateurs CNC sont également devenus des experts en robots de fabrication CNC. Certains sont devenus ingénieurs et superviseurs, aidant à entretenir, former et améliorer les systèmes robotiques.

Les robots effectuent de nombreuses actions répétables dans un atelier d'usinage, mais ils ne peuvent pas reproduire la précision d'une machine CNC.

Réflexions finales sur les coûts, la mise en œuvre et Stecker

Les robots de fabrication CNC ne sont pas chers, mais l'intégration est, le processus initial étant souvent long et coûteux. Même de petits changements apportés à une ligne nécessitent une refonte et réutilisation cellules de travail robotisées.

À titre d'exemple, un projet chez Stecker s'est déroulé ainsi :

• 4 centres d'usinage CNC =75 % des coûts externalisés
• 2 robots =10 % des coûts externalisés
• Automatisation (équipement, programmation) =15 % des coûts externalisés

Les robots étaient en fait les moins chers aspect de ce projet.

Aussi bénéfique soit-elle, la robotique CNC est inflexible , la configuration d'un nouveau système prenant 3 à 6 mois, et la technologie n'est pas facilement réutilisée. Une fois qu’une ligne est prête, vous voulez en profiter pleinement. Par exemple, chez Stecker, nous travaillons à améliorer la façon dont les robots fonctionnent « lumières éteintes ", sans opérateur pendant huit heures d'affilée.

Parce que notre objectif est de fabriquer des pièces de haute qualité le plus rapidement possible, nous devons souvent repenser nos conceptions pour qu'elles soient à la fois rapides et robustes. . Notre processus général consiste à faire fonctionner les machines CNC, à fabriquer des pièces, à prouver l'usinage, puis à puis à automatiser .

Les ateliers d'usinage CNC haut de gamme utilisent pleinement la robotique CNC, mais comment savoir quand un partenariat est judicieux ? Consultez notre guide (et neuf scénarios) pour savoir quand il est préférable de travailler avec un expert CNC. Cliquez ci-dessous pour votre copie.

À propos de l'auteur

Matt dirige l'équipe des ressources humaines et du marketing de SMC. Il a travaillé pour Stecker Machine sur des projets couvrant la fabrication CNC, la robotique, l'inbound marketing et le leadership. Il aime appliquer sa formation d’ingénieur à tout défi commercial.