hst2

Zastosowanie robotów w procesach frezowania stali – czy to się opłaca?

Spis treści

Rosnące koszty pracy, deficyt wykwalifikowanych operatorów oraz potrzeba precyzji sprawiają, że robotyzacja procesów obróbczych staje się coraz powszechniejsza. Frezowanie stali – tradycyjnie wykonywane na konwencjonalnych obrabiarkach lub centrach CNC – coraz częściej wchodzi w fazę pełnej automatyzacji, gdzie zadania dotąd przypisane człowiekowi przejmują roboty przemysłowe. Dla wielu firm to już nie przyszłość, lecz konieczność.

Pytanie jednak brzmi: czy to się faktycznie opłaca? Czy zautomatyzowany system frezujący będzie bardziej efektywny niż klasyczne rozwiązania CNC? Gdzie kończą się możliwości robotów, a gdzie zaczynają ich realne przewagi? W tym artykule przeanalizujemy praktyczne zastosowania robotów w frezowaniu stali, przyjrzymy się kosztom wdrożenia, barierom oraz przykładom udanych implementacji.

Jak działa frezowanie z użyciem robota przemysłowego?

Z punktu widzenia inżyniera procesowego różnice między klasyczną obrabiarką a robotem frezującym są znaczące. W tradycyjnej technologii frezowanie odbywa się na sztywno zamocowanym stole roboczym, a narzędzie porusza się w trzech lub pięciu osiach. W przypadku robota przemysłowego sytuacja jest odwrotna – frezarka (lub wrzeciono frezujące) montowane jest na końcu ramienia robota, które porusza się elastycznie w przestrzeni roboczej.

Roboty przemysłowe oferują od 6 do nawet 9 stopni swobody, co pozwala na swobodne poruszanie się po powierzchniach o nieregularnej geometrii. Dzięki temu frezowanie może być wykonywane z różnych kierunków bez konieczności zmiany położenia detalu. Co więcej, roboty mogą być montowane na torach liniowych, zwiększając swój zasięg i zdolność obróbki dużych konstrukcji stalowych – np. ram, elementów maszyn czy obudów przemysłowych.

Główne zalety robotyzacji frezowania stali

Zastosowanie robotów w procesach obróbczych, takich jak frezowanie, wiąże się z wieloma wymiernymi korzyściami. Do najważniejszych należą:

  • zwiększenie elastyczności produkcji – roboty można łatwo przezbroić na nowy typ detalu;

  • redukcja kosztów pracy – jeden operator może nadzorować kilka stanowisk;

  • poprawa bezpieczeństwa pracy – frezowanie stali wiąże się z hałasem, pyłem i ryzykiem kontaktu z narzędziem;

  • możliwość pracy w trybie ciągłym – 24/7 bez przerw technologicznych;

  • lepsza powtarzalność detali – szczególnie ważna w produkcji seryjnej.

Wysokiej klasy roboty frezujące można integrować z systemami pomiarowymi i wizją maszynową, co dodatkowo zwiększa precyzję procesu. Automatyzacja daje też większą kontrolę nad jakością i pozwala ograniczyć odpady produkcyjne.

Wady i ograniczenia stosowania robotów do frezowania

Choć roboty są coraz doskonalsze, ich zastosowanie w obróbce stali wiąże się z pewnymi ograniczeniami. Przede wszystkim – sztywność układu robota jest niższa niż w centrach CNC. Przy ciężkiej obróbce, dużych głębokościach skrawania lub twardych gatunkach stali pojawia się ryzyko drgań, które mogą negatywnie wpływać na jakość powierzchni. Dlatego roboty świetnie sprawdzają się w obróbce lekkiej lub wykończeniowej, ale rzadziej stosuje się je w zgrubnej obróbce głębokiej.

Drugim ograniczeniem jest konieczność bardzo dokładnego programowania trajektorii narzędzia. W wielu przypadkach potrzebne są symulacje CAD/CAM i testy próbne. Co więcej, roboty nie mają własnego układu pomiarowego – dlatego często współpracują z zewnętrznymi systemami kontroli geometrii. Koszt takiej integracji może być znaczny, szczególnie dla mniejszych zakładów.

Gdzie robotyzacja frezowania się opłaca?

Największe korzyści z zastosowania robotów uzyskują firmy działające w środowisku produkcji jednostkowej lub niskoseryjnej – zwłaszcza tam, gdzie mamy do czynienia z elementami o dużych gabarytach i niestandardowych kształtach. Doskonałym przykładem są producenci konstrukcji stalowych, zbiorników, form wtryskowych lub elementów branży offshore.

Roboty doskonale radzą sobie również z obróbką elementów 3D – jak krzywizny, kształty złożone, żebra i wnęki. Ich zastosowanie pozwala zastąpić wiele pojedynczych operacji i zmniejszyć liczbę przezbrojeń. W zakładach, które już wdrożyły systemy MES, integracja robotów frezujących przebiega znacznie szybciej – dane technologiczne można przesyłać bezpośrednio z systemu ERP.

Rola logistyki w prefabrykacji – klucz do sukcesu

Choć prefabrykacja skraca czas realizacji, nie oznacza to, że cały proces jest prostszy. Kluczowym czynnikiem sukcesu staje się logistyka. Transport prefabrykatów na plac budowy musi być precyzyjnie zaplanowany – opóźnienia w dostawie czy błędy w sekwencji montażu mogą zniweczyć korzyści wynikające z szybkiej produkcji.

W praktyce oznacza to konieczność współpracy z doświadczonymi producentami oraz zastosowanie cyfrowych narzędzi do zarządzania harmonogramem. Często wykorzystywane są systemy śledzenia transportu oraz oznaczania elementów kodami QR, co znacznie ułatwia ich identyfikację i poprawia tempo montażu.

Koszty inwestycji i zwrot z automatyzacji

Inwestycja w stanowisko z robotem frezującym to wydatek rzędu od 500 tys. do 1,5 mln zł – w zależności od zakresu funkcjonalności, marki robota, wrzeciona oraz systemu bezpieczeństwa. Dodatkowe koszty mogą obejmować:

  • tor jezdny lub kolumnę podnoszącą,

  • system CAM do programowania trajektorii,

  • pomiar laserowy i kontrolę jakości,

  • integrację z istniejącym ERP lub MES,

  • szkolenie operatorów i serwis.

Zwrot z inwestycji szacuje się zazwyczaj na 18–36 miesięcy, choć w produkcji ciągłej może być szybszy. Kluczowa jest odpowiednia liczba zleceń, powtarzalność operacji i redukcja przestojów. Warto też zaznaczyć, że firmy inwestujące w robotyzację łatwiej przyciągają nowych klientów, dla których ważna jest powtarzalność, jakość i krótkie terminy realizacji.

Przykłady wdrożeń w polskich zakładach

W ostatnich latach coraz więcej polskich firm decyduje się na zastosowanie robotów do frezowania stali. Przykład: producent komponentów stalowych z Wielkopolski wdrożył robota 6-osiowego z wrzecionem o mocy 12 kW, który wykonuje operacje wygładzania i fazowania krawędzi w ramach jednego stanowiska. Dzięki temu zrezygnowano z dwóch klasycznych centrów obróbczych, a zatrudnienie operatorów zostało przesunięte do bardziej kreatywnych zadań.

W innym przypadku – firma z branży offshore z Pomorza – zainwestowała w robota zamontowanego na torze jezdnym, który wykonuje operacje frezowania w obudowach turbin i kadłubach. Efektem był wzrost wydajności o 37% i skrócenie czasu jednostkowego o ponad 20 minut na detal.

Najczęściej zadawane pytania

Roboty przemysłowe mogą osiągać bardzo wysoką precyzję, jednak w większości przypadków nie dorównują centrom CNC w zakresie sztywności i dokładności. W zastosowaniach wymagających bardzo ciasnych tolerancji nadal lepiej sprawdzają się maszyny CNC. Niemniej jednak, dla zadań wymagających elastyczności i pracy z dużymi elementami roboty oferują satysfakcjonujący poziom jakości.

W praktyce robotyzacja frezowania wymaga odpowiedniego przygotowania infrastruktury – od zasilania, przez wentylację, po zaplecze informatyczne. Nie każdy zakład ma zasoby, by to wdrożyć od razu. Warto rozpocząć od pilotażowego stanowiska i przetestować opłacalność w konkretnym typie produkcji. Dobrze dobrana integracja może przynieść szybki zwrot inwestycji nawet w średnim zakładzie.

Najczęściej używa się narzędzi podobnych do tych z klasycznych maszyn CNC – frezy walcowe, kątowe, kuliste. Wrzeciona montowane na robotach osiągają od 3 do 15 kW mocy, a dobór narzędzi zależy od charakterystyki materiału i głębokości skrawania. Kluczowe jest odpowiednie zamocowanie detalu oraz eliminacja drgań. Często stosuje się też systemy chłodzenia mgłą olejową lub sprężonym powietrzem.

Tak – wymaga doświadczenia i odpowiedniego oprogramowania CAM, które pozwala wygenerować trajektorię narzędzia. Jednak raz zaprogramowany robot może wykonywać serię operacji wielokrotnie, bez potrzeby ręcznej korekty. Nowoczesne systemy CAM integrują się z popularnymi robotami przemysłowymi i posiadają symulatory kolizji, co ułatwia tworzenie kodu.

Czas wdrożenia zależy od stopnia integracji – dla prostych stanowisk wystarczą 2–3 tygodnie, a dla rozbudowanych systemów może to być 2–3 miesiące. Niezbędne są testy, szkolenia, sprawdzenie stabilności trajektorii i inspekcja próbnych detali. Przy wsparciu doświadczonego integratora czas wdrożenia może być skrócony do minimum, a przestoje produkcyjne ograniczone.

Podsumowanie

Zastosowanie robotów w procesach frezowania stali to trend, który z roku na rok zyskuje na znaczeniu – szczególnie tam, gdzie liczy się elastyczność, powtarzalność i szybka realizacja zleceń. Choć inwestycja nie należy do tanich, w odpowiednich warunkach może przynieść wyraźne korzyści finansowe i technologiczne. Przed wdrożeniem warto jednak przeprowadzić dokładną analizę opłacalności, uwzględniając charakter produkcji, typ detali i zaplecze organizacyjne. Dla wielu firm to krok w stronę nowoczesności – i realna przewaga konkurencyjna.

Sprawdź ofertę Hurtostal

Ostatnie wpisy