W dziedzinie robotyki i zintegrowanej analityki przemysłowa automatyzacja poczyniła szybkie postępy. W obróbce skrawaniem jednak wciąż istnieje ślepy punkt. Mimo że firmy zautomatyzowały monitorowanie, połączyły maszyny i zainstalowały pulpity nawigacyjne, moment, w którym narzędzie styka się z obrabianym przedmiotem, często nadal zależy od intuicji operatora lub kontroli po obróbce. W dalszej części wyjaśniono, dlaczego sensoryczne narzędzia są następnym krokiem w automatyzacji.
Oczekiwania wobec inteligentnej produkcji są wysokie. Zgodnie z badaniem Deloitte 2025 Smart Manufacturing and Operations Survey, 92 procent ankietowanych firm uważa, że inteligentna produkcja będzie w ciągu najbliższych trzech lat najważniejszym czynnikiem konkurencyjności. Ma pozytywny wpływ na wydajność produkcji, produktywność i zdolność produkcyjną.
Wykorzystanie szybszych programów lub zainstalowanie robotów wokół maszyny nie wystarczy, jeśli proces obróbczy nadal opiera się na intuicji lub zbyt konserwatywnych parametrach. Warunkiem prawdziwej automatyzacji jest zdolność do rozpoznawania w czasie rzeczywistym, co dzieje się podczas obróbki, oraz podejmowanie działań zapobiegawczych, zanim dojdzie do uszkodzeń i eskalacji przestojów.
Sensoryzowane narzędzia to narzędzia skrawające, adaptery lub uchwyty, które posiadają wbudowane lub zewnętrzne czujniki. Te czujniki rejestrują ważne sygnały podczas obróbki. W ten sposób system może mierzyć siły skrawania i wibracje, wykrywać drgania powierzchni na końcówce narzędzia oraz przesyłać te informacje w czasie rzeczywistym do interfejsu operatora lub sterowania maszyną. Anomalie mogą być wykrywane, a odpowiednie działania korygujące podejmowane. Może to oznaczać krótką przerwę w obróbce, dostosowanie parametrów lub wymianę narzędzia.
Decydującym punktem jest jednak to, że dzięki reprodukowalnym interwencjom w ramach procesu obróbczy – czyli przebiegom pracy, które przy powtarzanym wykonaniu zawsze dostarczają tych samych wiarygodnych wyników – zapewniona jest ciągłość we wszystkich warstwach pracy.
Zwiększona produktywność
Narzędzia z czujnikami zwiększają produktywność, stabilizując proces cięcia i redukując nieplanowane przestoje. Gdy proces jest naprawdę bezpieczny, firmy produkcyjne mogą bez obaw wydłużać czas pracy bez nadzoru. Skupienie przesuwa się z dużego nakładu pracy ludzkiej w produkcji na trwałe oszczędności czasu.
Kolejną zaletą narzędzi sterowanych czujnikami jest ich dłuższy czas eksploatacji. Wiele firm produkcyjnych ustala konserwatywne interwały wymiany z obawy przed niespodziewanymi awariami. Prowadzi to jednak do tego, że potencjalny czas eksploatacji narzędzi nie jest w pełni wykorzystywany, co zwiększa koszty. Inne z kolei przekraczają zalecane interwały, co prowadzi do uszkodzeń i w konsekwencji wyższych kosztów związanych z odpadami i czasem przywracania.
Dzięki sygnałom na żywo z procesu podejmowane są decyzje oparte na dowodach. Na przykład wkładka skrawająca jest wymieniana, ponieważ sygnatura sygnału wskazuje, że osiągnęła koniec swojego okresu eksploatacji – a nie dlatego, że licznik się skończył lub że ktoś tak przypuszcza. Takie podejście prowadzi do dłuższych czasów skrawania, mniejszej liczby przerw i wyższej wydajności w całej flocie maszyn i w ciągu roku produkcyjnego, bez konieczności zatrudniania dodatkowego personelu.
Zamykanie luk w wiedzy
Według World Manufacturing Foundation 74 procent firm ma trudności z rekrutacją wymaganych specjalistów. Ponieważ problem ten w przyszłości będzie się nasilał, przedsiębiorstwa produkcyjne muszą oferować wewnętrzne szkolenia, aby podnosić kwalifikacje swojej kadry. W tym kontekście menedżerowie w branży produkcyjnej mogą popełnić szereg błędów, jeśli nie wykorzystają danych jako narzędzia do nauki.
Jeśli nie uda się uchwycić wyczucia optymalnego procesu skrawania w systemach, może to zostać utracone, gdy do firmy dołączają nowi pracownicy, a doświadczeni operatorzy odchodzą. Narzędzia sensoryczne pomagają przekształcić wieloletnie doświadczenie w explicite, uczące dane, na których nowi pracownicy w produkcji mogą polegać. Dzięki przechowywaniu krzywych sygnałowych, progów i dzienników zdarzeń powstaje podręcznik, który służy jako przewodnik do wyboru parametrów i ułatwia rozwiązywanie problemów w różnych warstwach i lokalizacjach.
Kiedy wiedza jest przechowywana nie tylko w kilku głowach, ale także w danych i modelach, podejmowanie decyzji staje się powtarzalne i weryfikowalne. W ten sposób kierownicy produkcji otrzymują zrozumiałe dane dotyczące cięcia, które wspierają audyty i dokumentację dla klientów. Jednocześnie inżynierowie mają solidniejszą podstawę do ciągłych ulepszeń, ponieważ historia procesu jest zbiorem danych, a nie anegdotą. Przede wszystkim jednak operatorzy maszyn mogą teraz skupić się na optymalizacji procesu, a nie na dostrzeganiu głośnych dźwięków, co jest niezbędne w obliczu zmieniającej się siły roboczej.
Decyzje sterowane przez maszyny
W wielu firmach produkcyjnych obszary wizualizacji i automatyzacji są często mylone. Choć diagram na tablecie jest przydatny i z pewnością oferuje unikalne spostrzeżenia, wciąż wymaga, aby człowiek dostrzegł problem i zareagował pod presją.
Aby osiągnąć prawdziwą automatyzację, w której system automatycznie przestrzega granic procesu, należy stosować narzędzia sensoryczne. Na przykład, jeśli drgania przekroczą określony zakres lub siły skrawania wzrosną na tyle, że można się spodziewać awarii, sterowanie bez wahania przerywa proces, cofa narzędzie, zmienia posuw lub inicjuje wymianę narzędzia. W ten sposób można natychmiast chronić jakość komponentów, narzędzia i urządzenia, zanim błędy zostaną wykryte.
Wgląd w bieżący proces skrawania zamyka krąg informacji zwrotnej i umożliwia stabilne, powtarzalne cykle oraz nieprzerwaną produkcję. W praktyce firmy mogą w ten sposób niezawodnie planować swoją produkcję bezobsługową i produkować przez całą dobę. System sterowania rozpoznaje warunki poza granicami i automatycznie stosuje skonfigurowane środki ochronne, zamiast polegać na osobie, która zauważy trend dopiero po fakcie.
Praktyczne podejście
Poprzez zniwelowanie luki między czujnikiem a sterowaniem, monitorowanie staje się wewnętrznym procesem maszyny, który konsekwentnie chroni proces obróbczy. Aby sprostać różnym etapom rozwoju przedsiębiorstw produkcyjnych, sensoryczne rozwiązanie narzędziowe CoroTurn Plus zostało zaprojektowane z dwoma uzupełniającymi się poziomami funkcjonalności.
Przekazuje dane na żywo CoroTurn Plus do widoku CoroPlus na komputerze lub tablecie, operatorzy otrzymują pasywne wglądy w drgania powierzchni i siły skrawania. W przypadku przekroczenia wartości granicznych mogą być również odbierane alarmy akustyczne. Ponadto mogą obserwować trendy w porównaniu do procesów referencyjnych, otrzymywać powiadomienia o przekroczeniu wartości granicznych, sprawdzać wartości i odchylenia oraz oznaczać zdarzenia, aby przyspieszyć analizę przyczyn. Z biegiem czasu zebrane sygnały wskazują, kiedy wkładka skrawająca osiągnęła koniec swojego okresu użytkowania. W ten sposób pracownicy mogą wymieniać je w odpowiednim czasie, unikając zarówno przedwczesnych wymian, jak i poważnych awarii maszyn.
Następny krok to zintegrowana ochrona maszyny, w której CoroTurn Plus i CoroPlus Connected są połączone. W tym trybie te same sygnały są przekazywane do sterowania NC maszyny. Użytkownicy ustalają wartości graniczne dla drgań, obciążenia narzędzia i wibracji za pomocą oprogramowania lub kodu NC. W przypadku wystąpienia nieoczekiwanego zdarzenia, sterowanie automatycznie podejmuje działania ochronne. Obejmuje to zatrzymanie po zablokowaniu, opcjonalne przerwy oraz przeregulowanie prędkości posuwu i cięcia. Wszystko to umożliwia lepsze, sterowane przez maszynę podejmowanie decyzji i prawdziwą automatyzację.
Podsumowanie
W inteligentnej produkcji kluczowe jest to, co dzieje się na końcówce narzędzia. Choć połączenia w chmurze i pulpity nawigacyjne poprawiają widoczność, „ślepe” narzędzie sprawia, że interwencja narzędziowa pozostaje słabym punktem procesu. Narzędzia sensoryczne tworzą tutaj niezbędną przejrzystość i umożliwiają bezpośrednie działanie na przyczynie. Dzięki temu interwencja narzędziowa staje się kontrolowanym i weryfikowalnym procesem, który umożliwia bezobsługową obróbkę z przewidywalnymi wynikami.
Kontakt:
