"Vrzite pravila obdelave v koš in postanite ustvarjalni"
"Stroški na enoto so enaki, če izdelamo eno samo ali pa serijo s tisoč komponentami," začne Steve Randerson, vodja proizvodnje pri Boxtrees Precision Engineering Ltd iz Halifaxa v Združenem kraljestvu. V podjetju so se odločili, da bodo radikalno skrajšali neproduktivni čas, ki se porabi za nastavljanje, zato so svoj obdelovalni center Mazak Integrex 200-IV ST opremili z visokonatančno merilno glavo s proženjem na dotik OMP400 in brezkontaktnim laserskim sistemom za nastavljanje orodja NC4 iz Renishawa. Nadgradnja je prinesla rezultate tudi na področju natančnosti komponent in doslednosti časov ciklov, s čimer so lahko neposredno izboljšali terminiranje proizvodnje, odpravili pa so tudi večino kontrol po obdelavi.
Boxtrees dobavlja vse komponente, ki se obdelujejo z odrezavanjem, za veliko družino šolskih obdelovalnih strojev sestrskega podjetja Boxford, dejavni pa so tudi kot ponudnik storitev obdelave.
Randerson pojasnjuje: "Pred petimi leti sem naredil podrobno analizo naših operacij obdelave z odrezavanjem in ugotovil, da se kar 40 odstotkov razpoložljivega časa strojev porabi za pripravo na delo. To se je moralo spremeniti in zadali smo si cilj, da ta odstotek zmanjšamo na nič. Zdaj nam je to tudi uspelo. Mnoga podjetja so svojo proizvodnjo zaradi zmanjševanja stroškov preselila zunaj meja Združenega kraljestva, mi pa smo se odločili, da bomo prihranili z izboljšanjem naših procesov tukaj. Danes izdelamo samo tisto, kar potrebujemo, in šele takrat, ko se pojavi konkretna potreba. Pri nas ni več komponent, ki stanejo, da jih izdelaš, nato pa stojijo na policah in ne prinašajo denarja. Večino dela opravimo v zelo majhnih serijah, tudi na posameznih kosih, kar pa ne vpliva na našo produktivnost."
Mazak Integrex je bil tovarniško opremljen s sistemi Renishaw, pri Boxtreesu pa deluje že 11 mesecev. V veliki delavnici podjetja je eden od treh CNC-obdelovalnih strojev, ki so ročnim strojem že prevzeli večino dela.
Randerson je v tem času pripravil programe za obdelavo več kot 200 različnih komponent, ki jih izdelujejo iz različnih materialov, običajno iz konstrukcijskega jekla, železove litine ali aluminija. Del vsakega od teh programov so tudi makroji za nastavljanje delov ter zaznavanje poškodb in loma orodij Renishaw, ki nadzorujejo proces in skrbijo, da je fleksibilnost večosnega rezkalno-stružilnega stroja Mazak izkoriščena v največji možni meri.
Življenjska doba orodja je pomembnejša od časa obdelave
"Vsi govorijo o skrajšanju časa za obdelavo, mene pa bolj zanima zmanjšanje obrabe in s tem tudi stroškov orodja. Ker ne delamo več tako hitro kot včasih, nam je življenjsko dobo orodja uspelo podaljšati za 20 odstotkov. Zame je pomembno tudi to, da odkrijem neustrezne izdelke in jih izločim, še preden pridejo v končno montažo. Če v Boxfordov stroj vgradimo del, ki je zunaj toleranc, nam lahko njegova demontaža in zamenjava vzame kar štiri ure. Naši programi zato uporabljajo optimalne hitrosti in podajanja za dolgo življenjsko dobo orodja, odpravljajo nepotrebne premike stroja in vsebujejo tudi veliko logike, s katero lahko stroji sprejemajo pametne odločitve na podlagi povratnih informacij iz merilnih sistemov."
Mazak Integrex z dvema vretenoma podnevi obdeluje surovce raznih velikosti in oblik ob prisotnosti človeškega operaterja, ponoči pa samodejno obdeluje material v palicah, s katerimi ga zalaga podajalnik. Končno kontrolo izdelka v obeh primerih opravi merilna glava s proženjem na dotik na stroju, izmerjene vrednosti pa se zapišejo v besedilno datoteko. Datoteka se pošlje v sistem za terminiranje proizvodnje kot trajni dokaz o kritičnih dimenzijah komponente oz. o tem, da je izdelek zunaj toleranc in je bil zato zavržen. OMP400 je ultrakompaktna merilna glava z napredno tehnologijo RENGAGE™, ki je idealna za večosne stroje in prinaša neprekosljivo raven zmogljivosti pri 3D-meritvah.
Obdelava surovcev podnevi
Dimenzije vsakega surovca so spremenljive in lahko se zgodi, da so nad ali pod mero. Prva operacija po vpenjanju je preverjanje dolžine surovca z merilno glavo s proženjem na dotik OMP400, ki kot vsa druga orodja čaka v orodnem magazinu in se po potrebi vpne v vreteno stroja. Surovec je lahko nad mero tudi za 8 mm in program v tem primeru spremeni število prehodov na čelni ploskvi.
Če je surovec pod mero, pa ga program zavrne, še preden stroj zapravi čas za obdelavo. Merilna glava s proženjem na dotik lahko preverja značilnosti na obdelovancu tudi med ciklom obdelave, npr. premeri izvrtino pred obdelavo utora za moznik. Na vsakem dokončanem izdelku se kontrolirajo kritične značilnosti, ki odločajo, ali je izdelek v tolerancah: v nekaterih primerih so konstrukciji dodane tudi posebne referenčne značilnosti, ki omogočajo enostavno meritev kritičnih značilnosti.
Nočna obdelava palic brez prisotnosti operaterja
Pisarna za načrtovanje čez dan prek računalnika v omrežju nalaga v sistem za terminiranje proizvodnje delovne naloge za obdelavo, ki izhajajo iz prejetih naročil in se izvajajo ponoči. Vsi nočni izdelki so narejeni iz enega materiala, običajno iz konstrukcijskega jekla, železove litine ali aluminija, količina izdelkov pa je nastavljiva od enega navzgor. Sistem samodejno poišče ustrezen program za obdelavo v bazi podatkov, nato pa ga ustrezno prilagodi glede na naročeno količino. Naloge je možno dodajati v poljubnem vrstnem redu, vsi izdelki pa se odrežejo iz standardnih palic. Krmilje Mazak Matrix na osnovi osebnega računalnika je povezano v omrežje skupine Boxford in prek njega prejema NC-datoteke za obdelavo.
Stroj ob koncu delovnega dne pustijo delovati, vlogo njegovih oči in ušes sistema pa prevzameta merilna glava s proženjem na dotik in merilni sistem za nastavljanje orodja. Če je končani izdelek zunaj toleranc, logika programa izdelka ne odstrani, ampak ga pusti pasti v koš za odrezke. Škartni deli tako ne morejo zaiti v montažo. Stroj je programiran tako, da nato izdela novo enako komponento, in zjutraj je na voljo dovolj dobrih izdelkov. Ti so zbrani na transportnem traku, dimenzije izdelkov pa so shranjene in poslane v sistem za statistično kontrolo procesa.
Randerson skrbno analizira vse podatke: "Toplotno lezenje je eden glavnih razlogov, da začne stroj izdelovati neustrezne komponente. Pri ogretem stroju je vzrok za to lahko sprememba pogojev okolice. Delavnice ponoči ne ogrevamo, zato lahko temperatura pade tudi za 10 °C. Mazak je toplotno zelo stabilen, veliko bolj kot ostali stroji, kljub temu pa zna logika v programu kompenzirati nočne temperaturne spremembe na osnovi izmerjenih podatkov merilne glave."
Draga programska oprema za terminiranje?
Katero programsko opremo uporabljajo, ki zmore vse to? Verjetno ni poceni... Odgovor je presenetljiv: Microsoft Excel. Ključ tega celovitega sistema je ustvarjalno razmišljanje in logika, ki jo je vgradil Randerson za zbiranje podatkov in nadzor procesa z ukazi v preglednici. V istem dokumentu znotraj programa so vsebovane številne funkcije, vključno z beleženjem prejetih nalogov in izmerjenih vrednosti gotovih komponent, analizo za statistično kontrolo kakovosti ter zbirko programov za obdelavo.
Nekateri v industriji obdelovalnih strojev so mnenja, da izdelkov ne bi smeli meriti na strojih, ki so sami vzrok za napake med obdelavo. Randerson se ne strinja: "Naše tipične tolerance so od 10 do 12 mikronov, torej znotraj natančnosti pozicioniranja in merjenja stroja. Prvi del v seriji se v celoti kontrolira zunaj stroja, občasno pa izvajamo tudi druge neodvisne kontrole. Vsaka skrb pa je odveč. Merilni sistem na stroju nam vedno znova dokaže, da je veliko natančnejši od naprav za ročno kontrolo, ki smo jih uporabljali nekdaj. Prav zato, ker smo se zanašali na pripomočke kot so vtična merila, smo včasih spregledali neustrezne komponente in jih poslali v montažo."
Mazak Integrex je opremljen z brezkontaktnim laserskim sistemom Renishaw NC4, ki omogoča nastavljanje dolžine in premera orodja, uporaben pa je tudi za hitro kontrolo loma orodja, saj lahko zazna pomembne spremembe dolžine orodja.
Majhna in občutljiva orodja se lahko kontrolirajo po vsaki uporabi, medtem ko pa robustnejših orodij včasih sploh ni treba kontrolirati, odvisno od obdelovanega materiala. Isto orodje lahko obdeluje šest različnih materialov, pri čemer orodja pri obdelavi aluminija sploh ni treba kontrolirati, pri obdelavi železove litine pa je priporočljivo občasno preverjanje. Če glava zazna lom orodja, se stroj ne zaustavi. Randerson namreč noče izgubljati proizvodnega časa ali ostati brez enega izdelka, zato se vpne identično sestrsko orodje in obdelava se nadaljuje.
Konstruiranje za proizvodnjo
V podjetju so prilagodili konstrukcijo komponent za obdelavo na stroju Integrex. Skupaj s strojem so kupili tudi zmogljiv orodni zalogovnik s 120 mesti, vendar tudi to ne bi zadostovalo za vsa orodja, ki so jih uporabljali včasih, zlasti ob upoštevanju sestrskih orodij. Steve Randerson je konstruktorjem predložil močno skrajšan seznam orodij, ki jih je mogoče uporabiti za izvedbo vseh nalogov z različnimi materiali, temu pa je sledila vrsta sprememb konstrukcije delov. To pa še ni vse, trezno so se lotili tudi predpisanih toleranc in kakovosti površin. Črtali so vse splošne tolerance na površinah, natančno preučili vse značilnosti in se odločili, katere od njih so dejansko potrebne za funkcijo in videz.
Nadzor orodij in nastavljanje delov na stroju Mazak VTC300
Pri Boxtreesu imajo tudi Mazak VTC300, CNC-obdelovalni stroj z dolgo fiksno posteljo, ki jo je mogoče razdeliti na dve polovici z zaslonom (tega za zelo velike izdelke včasih tudi odstranijo), vse tri osi gibanja pa so v glavi stroja. Operater lahko tako varno vpenja obdelovanec na eni polovici postelje, medtem ko stroj dela na drugi. Ta stroj je včasih med nastavljanjem veliko časa miroval. Zato so ga opremili z merilno glavo s proženjem na dotik Renishaw, ki se vpne v vreteno ter omogoča natančno pripravo brez izdelave ali nabave zahtevnih vpenjal, hkrati pa tudi odpravlja potrebo po ročnem nastavljanju delov.
VTC ima zalogovnik za 48 orodij in sistem za prepoznavanje orodij s čipom na orodnem držalu. Ni pa imel sistema za nastavljanje orodij, zato je obstajalo tveganje nalaganja napačnih podatkov o orodju. Renishaw je na stroj prigradil laserski sistem NC4 za nadzor postopka nastavljanja orodij, logične rutine v programu obdelave pa poskrbijo, da te napake niso več mogoče. Rezultati obdelave so zdaj vedno dobri že v prvem poskusu, in tudi v vsakem naslednjem.
Boxtrees Precision Engineering in šolski obdelovalni stroji Boxford
Boxtrees je del skupine podjetij Boxford. Boxtrees danes opravi približno 90 odstotkov dela za šolske obdelovalne stroje Boxford, dobavljajo pa tudi drugim članom skupine Boxford - RJ Mobility izdeluje invalidske vozičke po meri, Protex Developments pa proizvaja digestorije za farmacevtsko industrijo. Boxtrees deluje tudi kot podizvajalec storitev obdelave za stranke kot sta 600 Lathes in Renold Gears. Zdaj imajo dovolj proizvodnih kapacitet, da lahko pridobijo tudi nova naročila.
Povpraševanje po šolskih strojih Boxford je trenutno zelo veliko. Recesija, ki je prizadela toliko proizvodnih podjetij, se pri Boxfordu komaj pozna, imajo pa tudi veliko naročil iz tujine. Številne države so že prepoznale pomen usposabljanja študentov za uporabo CNC-obdelovalnih strojev in Boxford je trenutno zaposlen z naročilom 136 strojev za šole in fakultete v Severni Afriki.
Stroji Boxford so na voljo v najrazličnejših konfiguracijah, vključno s CNC-stružnicami, vertikalnimi obdelovalnimi centri, premišljeno zasnovanimi kombiniranimi stružnicami, obdelovalnimi centri in CNC-rezkalniki. Največja omejitev pri šolskih strojih je ta, da jih mora biti mogoče spraviti skozi navadna vrata, saj večina šol nima velikih vrat kot jih najdemo v industrijskih obratih.
Vse stroje krmili programska oprema, ki se izvaja na osebnem računalniku, vključno s CAD/CAM-paketi, ki so namenjeni usposabljanju študentov za uporabo grafičnih orodij ter omogočajo polno simulacijo konstruiranih delov in obdelovalnih procesov. Stroji so končni del izobraževalnega procesa ter pretvarjajo 2D in 3D CAD-risbe študentov v fizične izdelke. Šolarji in študenti, ki nimajo nikakršnih izkušenj s proizvodnjo, lahko v komaj petih minutah narišejo zahteven del in ga začnejo obdelovati na Boxfordovem stroju.
Boxtrees izkazuje izjemno učinkovitost
Steve Randerson je dokazal, da je s pravilno integracijo merilnih sistemov za nastavljanje obdelovancev in orodij Renishaw, obdelovalnih strojev Mazak in inovativne programske opreme mogoče postaviti visokoučinkovit sistem za proizvodnjo zahtevnih komponent v malih serijah. Randerson zaključi: "Čas za pripravo stroja se je iz nekaj ur skrajšal na nič. Včasih nam v proizvodnji ni uspelo pravočasno izpolniti vseh naročil, vendar danes tega ni več."
