Почему многошпиндельный обрабатывающий центр с ЧПУ имеет смысл для MetalQuest

С момента открытия в 1996 г. MetalQuest сосредоточился на внедрение технологии многозадачности. Его последним дополнением является этот восьмишпиндельный многофункциональный инструмент, который в настоящее время работает с семейством из пяти деталей.

Когда в 1996 году Скотт Хармс начал свой бизнес MetalQuest по контрактной обработке, президент компании решил, что он будет отличаться от других. Первым станком компании в Хевроне, штат Небраска, был трехосевой токарный станок с ЧПУ с приводным инструментом. Цель состояла в том, чтобы сделать многозадачность своей нишей, обрабатывая детали полностью, а не запускать их на токарном и фрезерном станках, как это обычно делали в то время в других мастерских. Сегодня все его станки, за исключением одного в инструментальном цехе, имеют некоторую комбинацию контршпинделя и приводного инструмента. Компания также имеет 13 роботов FANUC на своем объекте площадью 51 000 квадратных футов, закупив их напрямую у FANUC и интегрировав самостоятельно.

MetalQuest фокусируется на средних и больших объемах работ для ряда отраслей, используя комплексную внутреннюю систему управления магазином, разработанную вице-президентом и главным операционным директором Скоттом Волком, которая отслеживает все операционные показатели. Одна работа, которую он выполняет с начала 2000-х годов, - это семейство из пяти деталей, имеющих аналогичную цилиндрическую геометрию с шестигранными и полированными элементами. Изначально в цехе эти детали обрабатывались на трех токарных центрах с осью Y с приводным инструментом, но эта работа приносила лишь незначительную прибыль с использованием этого оборудования. Кроме того, раньше для этой работы в мастерской использовали шестигранный стержень (сталь 12L14), потому что детали имели шестигранную форму и требовалось меньше материала для удаления в целом по сравнению с традиционным круглым стержнем. Однако шестигранная ложа имела тенденцию изгибаться, поэтому цех переключился на круглую ложу. Это еще больше увеличивало время цикла из-за дополнительного материала, который необходимо было обработать.

Однако Хармс не хотел отказываться от этой работы, потому что заявка предназначалась не для рынка нефти и газа, рынка, на котором, по его мнению, магазин слишком сильно сосредоточился. Вместо этого имело смысл найти более производительный способ обработки этого конкретного семейства деталей, чтобы оставаться более диверсифицированным с точки зрения отраслей, которые обслуживал цех.

Время цикла сократилось почти с двух минут на токарных центрах оси Y до 15 секунд на многошпиндельном станке.

Ответ пришел в виде восьмишпиндельного многошпиндельного станка Index MS40-8, первого многошпиндельного станка в магазине. «Учитывая, что с самого первого дня мы сосредоточились на внедрении оборудования, технологий и процессов, которых нет в других магазинах, этот тип многозадачного станка стал следующим логическим шагом для нашего магазина», — говорит Хармс.

«Решение о покупке этого многошпиндельного станка сводилось к удовлетворению трех потребностей, — добавляет Волк. «Нам нужны были более прибыльные детали, мы хотели диверсифицироваться от нефти и газа и хотели добавить технологии, которые еще больше отличают нас от других магазинов. Эта машина отвечает всем этим требованиям». (См. видео о дне сдачи машины на gbm.media/movein.)

Сердцем этого станка является его компактный шпиндельный барабан, в котором, по словам Индекса, используется трехкомпонентная муфта Хирта, обеспечивающая точную обработку в каждой позиции. Шпиндели в барабане охлаждаются жидкостью и обеспечивают бесступенчатую регулировку скорости. Станок MetalQuest также был оснащен двумя поворотными синхронными головками (отборными шпинделями) для операций обратной обработки.

Станция контроля деталей с различными измерительными приборами, рядом с многошпиндельным станком был добавлен прибор для измерения шероховатости поверхности, а также компьютер для доступа к собственной системе управления магазином MetalQuest.

«В зависимости от детали обратная обработка может быть ограничением платформы многошпиндельного станка», — объясняет Хармс. «Если у вас есть только один шпиндель для обратной обработки, а деталь требует значительной обратной обработки, то самый длительный процесс обратной обработки определяет время цикла обработки детали. Мы указали второй шпиндель, чтобы гарантировать, что длительные операции обратной обработки не будут узким местом для будущих деталей, которые мы, вероятно, будем использовать на этом станке за пределами нынешнего семейства из пяти».

Для этого семейства деталей многошпиндельный станок производит 30 000 деталей в месяц/450 000 деталей в год. Хармс говорит, что это составляет примерно 45% мощности этой машины. Время цикла сократилось почти с двух минут до 15 секунд по сравнению с токарными станками с осью Y. Кроме того, переключение этой работы на новый многошпиндельный станок освободило возможности трех других токарных станков для выполнения различных заданий.

Переход на новую деталь в семействе выполняется быстро, потому что в цехе используется стальной пруток одинакового диаметра для всех деталей, что устраняет необходимость замены цанг загрузчика. Возможно, достаточно будет заменить несколько фрез.

Специальный пресеттер

Первый день производства многошпиндельного станка был 15 января (в этот день мне довелось быть в магазине). MetalQuest также приобрела устройство предварительной настройки инструмента Zoller Hyperion (его третье устройство предварительной настройки) специально для использования с многошпиндельным станком. Этот пресеттер имеет блоки инструментов, установленные на делительном столе, что позволяет устанавливать инструменты в той же ориентации, что и на станке. Он также предлагает автоматическое измерение инструмента и имеет перемещение по оси Y, что позволяет, например, регулировать высоту центра расточных оправок.

Этот пресеттер был приобретен специально для использования с многошпиндельный станок. Его таблица включает в себя станции, которые позволяют ориентировать инструменты так, как они были бы внутри станка.

Магазин также делает этот пресеттер, особенно его возможности программного обеспечения Pilot, более неотъемлемой частью своих процессов управления магазином. Волк говорит, что это программное обеспечение «заполняет пробелы в том, чего не делает ERP». Он переносит листы настройки задания из своей всеобъемлющей системы управления магазином собственной разработки в программное обеспечение Zoller, к которому можно получить доступ в автономном режиме на ПК. Он считает, что в этом есть смысл, поскольку он считает, что предварительная настройка инструмента имеет решающее значение для обеспечения точности обработки.

Преимущества виртуальной среды

Тем не менее, после моего визита MetalQuest получила очень важный новый заказ на многошпиндельный станок, который одновременно использует 59 из 62 доступных осей станка. Хармс называет это «безумной установкой», но программное обеспечение для виртуализации виртуальной машины Index сыграло ключевую роль в ее реализации.

Он говорит, что Virtual Machine — это программная платформа, предлагаемая Index, которая является цифровым клоном конкретной машины настолько, что она привязана к фактическому серийному номеру машины. Программное обеспечение позволяет магазину безопасно «запускать и настраивать» машину в автономном режиме.

«Вы настраиваете всю программную среду так же, как и реальную машину», — объясняет он. «Каждый инструмент, предлагаемый Index, имеет доступный файл .stl, и мы можем установить их точно в том же месте, что и на реальном станке. Оттуда мы создаем наш список режущих инструментов, пишем код, устанавливаем любые применимые параметры станка, а затем наблюдаем, как станок виртуально вырезает деталь точно так же, как настоящий станок».

Хармс говорит, что это помогает цеху убедиться в отсутствии столкновений, и даже можно виртуально измерять детали во время их виртуальной обработки. Это делается в автономном режиме, чтобы не прерывать производство.

«Из-за сложности этой новой части мы потратили около двух недель на программирование и настройку машины в виртуальной машине, в то время как на самом деле все еще выполнялась другая задача», — объясняет Хармс. «К тому времени, когда мы отключили станок для подготовки к новой работе, у нас были все держатели инструментов, готовые к установке, а также полностью проверенный код обработки, чтобы мы могли быстро перенастроиться».

У вас есть робот, бросающий конфеты?

MetalQuest работает на высокоавтоматизированном объекте площадью 51 000 квадратных футов с 13 роботами FANUC. Он покупает своих роботов напрямую у FANUC и самостоятельно выполняет всю интеграцию. На самом деле в магазине есть четыре робота, бросающих конфеты. Точнее, четыре, которые можно приспособить для бросания упомянутых конфет, когда в цехе нет обслуживания станков.

MetalQuest интегрировала в этих роботов функцию бросания конфет, чтобы они могли брать их с собой на местные ярмарки вакансий или представлять их на своих собственных днях открытых дверей. (Он выбирает, какой из четырех использовать, исходя из их соответствующих производственных рабочих нагрузок.)

Эти компактные устройства позволяют компании продемонстрировать и начать разговор о том, что современные обрабатывающие и производственные компании представляют собой высокотехнологичные операции. Пользователи выбирают один из двух вариантов конфет (шоколад Nerds или Hershey) с помощью кнопок на полосе управления. Робот использует свое зрение, чтобы найти выбранную конфету, взять ее с помощью вакуумного захвата, а затем бросить кому-то или в корзину, как показано ниже. "Как вы понимаете, это помогает нам выделяться из толпы на ярмарках вакансий и подобных мероприятиях", – говорит Скотт Волк.