Минимизация времени обработки больших деталей

Хорошие механообрабатывающие предприятия почти всегда могут найти способы сэкономить время на повторной работе. Однако это намного сложнее для мастерских, которые могут обрабатывать конкретную деталь только один раз. А задача сокращения времени выполнения работ, которые не повторяются, становится еще более сложной, когда для установки заготовок на станину фрезерного станка или в патрон токарного станка требуется 40-тонный кран.

Aeromet Industries, расположенная в Гриффите, штат Индиана, сталкивается с такой ситуацией каждый день. Будь то крупномасштабный ремонт, большая деталь, с которой она никогда раньше не сталкивалась, или нестандартный барабан оправки собственной конструкции, почти каждый компонент, который она обрабатывает, отличается. Часто это означает, что нет доступа к существующим программам CAM, нет приспособлений для конкретных деталей, которые можно взять с полки, и нет опыта обработки данной детали из первых рук.

Однако за прошедшие годы Aeromet реализовала общие стратегии, которые позволяют минимизировать время обработки крупногабаритных компонентов, которые она обрабатывает. Это помогло мастерской занять успешную нишу в обработке больших деталей. Фред Уолберг, президент и соучредитель компании, и его племянник Нил Уолберг, менеджер по продажам и маркетингу, рассказали о некоторых подходах Aeromet к сокращению сроков изготовления крупногабаритных деталей во время недавнего визита в цех на северо-западе Индианы.

Большое с самого начала

Фред Уолберг основал Aeromet в 1971 году как мастерскую, которая производила запасные части для сталелитейных заводов в этом районе. Большая часть этой работы включала в себя восстановление барабанов разматывателя и разматывателя для линий обработки стали, и большинство этих барабанов оправки имели уникальную конструкцию, соответствующую их конкретному применению. Aeromet по-прежнему выполняет этот тип работ сегодня, в дополнение к разным работам в мастерской, связанным с крупными компонентами. Однако со временем мастерская превратила ремонт барабана оправки в производственную линию. Заметив распространенные конструктивные недостатки, которые приводили к преждевременной поломке типов узлов, которые он постоянно ремонтировал, мастерская была вынуждена создать свою собственную линию нестандартных барабанов с оправкой. Барабаны оправки Aeromet изготавливаются из поковок из стали 4140 или 4340, которые обеспечивают большую прочность и долговечность, чем литые компоненты, используемые в других конструкциях. Они также обеспечивают улучшенный захват листов, что в конечном итоге приводит к меньшему количеству отходов материала при запуске линии.

Быстрая прогулка по объекту Aeromet площадью 25 000 квадратных футов показывает, что цех ориентирован на крупномасштабные механические работы. Он имеет несколько кранов грузоподъемностью от 10 до 40 тонн и вилочный погрузчик, способный поднять 16 000 фунтов. У него также есть хороший выбор больших станков с ЧПУ, в том числе вертикально-расточной станок Giddings and Lewis, который может обрабатывать детали диаметром до 72 дюймов и высотой 84 дюйма. Горизонтально-расточный станок Union PC-150 предлагает перемещение по осям X-Y-Z 396 на 138 на 30 дюймов в дополнение к 29-дюймовому удлинению по оси W и контурному поворотному столу размером 79 на 98 дюймов. Однако самая последняя покупка станка, приобретенная магазином, также является и самой крупной:токарный станок Ryazan RT317, приобретенный через Shamrock Machinery в Хьюстоне, штат Техас. Этот токарный станок с ЧПУ, установленный в 2009 году на фундаменте глубиной 5 футов, имеет поворот 67 дюймов и может вмещать детали длиной до 433 дюймов. Он оснащен дополнительным двигателем мощностью 120 л.с., расточной оправкой и 1,5-метровым патроном. Огромный токарный станок, заменивший меньший агрегат, позволяет мастерской изготавливать барабаны с оправкой большего размера, а также выполнять токарные работы большего диаметра.

Конечно, для успешной обработки таких деталей недостаточно иметь оборудование с достаточной производительностью. Вот несколько способов, с помощью которых Aeromet минимизирует время обработки крупногабаритных деталей:

• Забор и доставка запчастей. Иногда усилия по быстрому возврату начинаются с того, что припарковано за пределами объекта. Aeromet обслуживает и эксплуатирует парк грузовых автомобилей исключительно для клиентов, которым требуется быстрая, безопасная и эффективная доставка деталей в мастерскую. Быстрое реагирование имеет решающее значение для клиентов Aeromet, особенно когда речь идет о ремонтных работах. Длительные простои для ремонта компонентов технологической линии могут привести к значительным убыткам для заказчика. На самом деле, в тех редких случаях, когда компания Aeromet закрыта (обычно она работает круглосуточно и без выходных), экстренные вызовы перенаправляются непосредственно г-ну Уолбергу, чтобы он мог немедленно отправить водителя забрать поврежденные компоненты.

• Планирование наперед. Некоторые клиенты Aeromet запланировали остановку для ремонта или модернизации собственных барабанов Aeromet. Чтобы свести к минимуму время простоя линии, Aeromet может предварительно обработать некоторые элементы барабанов оправки перед получением всех сопряженных компонентов. Это сводит к минимуму общее время обработки, необходимое, когда линия простаивает для ремонта. Затем магазин привезет оборудование для сопряжения клиента после отключения линии; измерить правильные размеры шестерен и подшипников; доработать барабан оправки по этим размерам; а затем собрать и доставить отремонтированный узел.

• Эффективное программирование и рабочие листы. Магазин использует Mastercam от CNC Software с конца 1980-х годов, и в настоящее время у него есть последняя версия программного обеспечения для программирования «X5». После завершения заказа один из трех CAM-программистов цеха получает твердую модель из инженерного отдела или непосредственно от заказчика и начинает разработку программы, а также инструкции по настройке для сотрудников цеха. Пакеты инструкций имеют цветовую маркировку, поэтому сотрудники могут быстро просмотреть и идентифицировать разделы пакета, которые имеют отношение к ним.

Пакеты подробных инструкций позволяют ученикам и менее опытным работникам выполнять полные обязанности подмастерья. CAD-изображения детали и крепления, а также реальные фотографии (при наличии), включенные в инструкции, также помогают этим менее квалифицированным сотрудникам лучше визуализировать работу.

• Инструменты предварительной настройки. Aeromet начал использовать устройство для предварительной настройки инструмента 10 лет назад, чтобы инструменты можно было установить и измерить в держателях перед заменой станка. После предварительной настройки на инструменты помещаются метки с указанием их размеров по осям X и Z в дополнение к расположению инструментального гнезда на станке. Последнее, однако, является действительно ключевой информацией для наладчика, потому что коррекции инструмента передаются через Ethernet непосредственно в систему управления станком. Магазин недавно заказал у Zoller новый пресеттер взамен старой модели.

• Сведение к минимуму времени цикла. Нынешний подход Aeromet к обработке крупных деталей отличается от того, что был в прошлые годы. Частично это было обусловлено достижениями в технологии режущего инструмента. Прежде всего, используя фрезы от Dapra, которые, по словам мастерской, обеспечивают надежную режущую кромку, Aeromet перешла от тяжелых резов с относительно низкой подачей к более легким резам с гораздо более высокими скоростями подачи. В конечном итоге это привело к более высокой скорости съема металла. Его процесс также включает использование динамометрического ключа для постоянного давления на посадку пластины и замену винтов пластины после каждых восьми замен пластины.

• Изучение и совершенствование процессов. Aeromet использует знания всей своей рабочей силы, чтобы сократить потери в своих операциях и процессах. Этому способствуют еженедельные собрания команды, на которых присутствуют все, кто участвовал в недавно выполненных работах. Операторы, программисты, инженеры-конструкторы, инспекционный персонал и другие лица проверяют все этапы производства детали, чтобы выявить случаи превышения запланированного времени для конкретных этапов. В магазине даже сняли на видео конкретные шаги. Это сделано не как контрольная работа, а как попытка выявить, где определенные этапы процесса могут быть упрощены. Использование теневых досок для эффективного хранения и поиска инструментов, постановка в очередь материалов для предстоящих работ и предварительная настройка режущих инструментов — все это результаты таких совещаний по постоянному совершенствованию.

Развитие талантов

Поиск подходящих сотрудников цеха также является ключом к успеху такого магазина, как Aeromet. Однако «Аэромет» не столько находит сотрудников, сколько их воспитывает. Магазин продолжает программу ученичества в средней школе, начатую в 1977 году. Фактически, большинство людей, которые в настоящее время работают там, закончили эту программу. Программа осуществляется Консультативным советом по обучению в районе Вальпараисо, членом консультативного совета которого является г-н Уолберг. В рамках четырехлетней программы ученичества учащиеся переходят от изучения базовых навыков обработки к программированию и другим продвинутым обязанностям в цеху. В магазине обычно есть по крайней мере пара учеников в цехе, что приводит к хорошему сочетанию свежих, средних и высших должностей. Не у каждого ученика получается, но обратная сторона отсутствия развития собственного таланта перевешивает риск потерять одного из этих кандидатов.

Операторы работают, программа для программистов

В Aeromet операторы управляют станками, но не программируют их. Как объясняет г-н Уолберг, для этого есть веская причина. Когда много лет назад цех впервые начал интегрировать станки с ЧПУ, операторы были обучены выполнять программирование в цеху на станке. Теперь программа CAM создается для каждого задания, которое проходит через цех. Программисты CAM также создают пакеты инструкций, которые четко объясняют, как каждое задание должно быть настроено и запущено. Инструменты предустановлены, помечены и размещены на тележке для оператора. Это позволяет операторам со скромным опытом выполнять большинство работ в магазине. Кроме того, если возникает проблема, считается, что виноват процесс, а не оператор. Зная это, операторам не нужно стоять и смотреть, как станок фрезерует или точит детали, что освобождает их для обслуживания нескольких станков. Кроме того, эта стратегия не позволяет «опытным» операторам настраивать программу «на лету», потому что время, необходимое для внесения изменений, часто превышает потенциальную экономию времени после внесения изменений. Тем не менее, операторам рекомендуется писать предлагаемые изменения процесса непосредственно в пакете инструкций задания для последующего рассмотрения программистом, который просматривает пакет, если это конкретное задание повторяется.