Produktionsautomatisierung von Zerspanprozessen durch Roboterintegration
Die automatisierte CNC-Fertigung erfordert präzise abgestimmte Abläufe, wiederholgenaue Spannprozesse und eine zuverlässige und sichere Handhabung von Bauteilen. Die robotergestützte Zerspanung mit einer Mazak VCN-530C und dem SherpaLoader®M20 meistern diese Anforderungen. Die durchgängige Automatisierung steigert die Prozesssicherheit und ermöglicht eine gleichbleibend hohe Bearbeitungsqualität über alle Fertigungsschritte hinweg.
Vorder- und Rückseitenbearbeitung an einer Mazak VCN-530C durch robotergestützte Automatisierung
In dem dargestellten Fertigungsprozess erfolgt die Materialbereitstellung über eine SpaceBox. Der SherpaLoader®M20 öffnet die Schubladen des Materialspeichers automatisch und erfasst die Position der Werkstücke mit dem integrierten Kamerasystem. Dadurch werden die Anforderungen an die manuelle Bestückung des Materialspeichers reduziert. Weiterhin kann durch die Kameraerfassung der Bauteile der Produktionsprozess an wechselnde Bauteilgeometrien und Fertigungsbedingungen schnellstmöglich angepasst werden. Der Roboterarm ist mit zwei Zweibacken-Parallelgreifern ausgestattet. Mit dem ersten Greifvorgang entnimmt der Roboter das erste Rohteil mit dem Rohteilgreifer aus dem Materialspeicher und überführt es in den Arbeitsraum der Mazak VCN-530C. Vor dem Einlegen wird der erste pneumatische Schraubstock automatisch gereinigt, um Span- und Kühlmittelrückstände an den Spannflächen zu entfernen und eine konstante Einspannqualität zu gewährleisten. Anschließend legt der Roboter das Werkstück ein und die pneumatische Spannvorrichtung wird geschlossen. Die Fräsbearbeitung der Bauteilvorderseite beginnt. Bereits während der laufenden Zerspanung greift der Roboter das nächste Rohteil von der SpaceBox. Durch die Implementierung synchroner Prozesse werden Nebenzeiten reduziert und die Spindellaufzeit erhöht. Nach Abschluss des ersten Bearbeitungsschritts wird das bearbeitete Bauteil automatisch mit Druckluft gereinigt, um es von Spänen zu befreien und auf eine nachfolgende Verarbeitung vorzubereiten. Der SherpaLoader®M20 entnimmt das Bauteil aus dem ersten Schraubstock und reinigt den Maschinenschraubstock erneut, bevor das näcste, bereits mitgeführte, Rohteil eingelegt und gespannt wird. Das zuvor bearbeitete Halbfertigteil wird vom Roboter auf einer Umgreifstation abgelegt, auf der unbearbeiteten Seite gespannt und gewendet auf die Ausrichtstation aufgelegt, an der es über mechanische Anschläge referenziert wird. Die mechanische Referenzierung über Anschläge an der Ausrichtstation gewährleistet eine wiederholgenaue Positionierung des Werkstücks vor der Einspannung. Dadurch wird die Bearbeitungsposition unabhängig von möglichen Lageabweichungen nach dem Wenden oder Umsetzen des Bauteils zuverlässig hergestellt. Dies reduziert Korrekturaufwände, erhöht die Maßhaltigkeit der zweiten Bearbeitungsseite und unterstützt eine stabile Serienfertigung mit gleichbleibender Qualität. Der Roboter überführt das ausgerichtete Bauteil daraufhin in den zweiten Schraubstock der Mazak VCN-530C. Auch dieser wird vor dem Einspannen automatisch gereinigt. Die direkte Bearbeitung der zweiten Seite innerhalb desselben Prozesses erhöht die Maßhaltigkeit sowie die Prozesssicherheit und sichert die Ausrichtung des Bauteils über beide Bearbeitungsstufen hinweg. Nach Abschluss der Rückseitenbearbeitung legt der SherpaLoader®M20 das fertige Bauteil wieder auf dem Materialspeicher ab.
Wiederholgenaue CNC-Fertigung mit automatisierter Bauteilrückführung an der Mazak VCN-530C
Die strukturierte Abfolge aller Schritte sorgt für einen kontinuierlichen Materialfluss ohne manuelle Eingriffe. Durch die automatisierte Reinigung beider Schraubstöcke sowie die lagegenaue Positionierung über Kameraerfassung und Ausrichtstation entstehen stabile Spannverhältnisse mit konstanten Bearbeitungsergebnissen. Die automatisierte CNC-Bearbeitung an der Mazak VCN-530C ermöglicht damit eine reproduzierbare Fräsbearbeitung mit höchster Widerholgenauigkeit, minimalem Ausschuss und hoher Wirtschaftlichkeit. Neben der gleichbleibenden Bauteilqualität werden auch Personalressourcen effizienter genutzt, da der manuelle Aufwand reduziert und die Maschinenlaufzeiten optimiert werden. Die automatisierte Rückführung der Fertigteile in die SpaceBox gewährleistet zudem eine prozesssichere Weiterverarbeitung ohne zusätzliche Umlagerungsschritte. Der gesamte Prozess ist durch einen Lichtvorhang, eine überwachte Zugangstür sowie durch einen Eingreifschutz gesichert, sodass der Arbeitsbereich des Roboters zuverlässig von der Produktionsumgebung getrennt ist. Dadurch wird der Schutz von Personal und Anlage dauerhaft sichergestellt.
