Производство с ЧПУ

Automatic Products в Самнере, штат Вашингтон, начиналась как мастерская по продаже кулачковой автоматики в начале 1990-х годов. Сейчас в нем более 50 станков с ЧПУ. Магазин начал замену кулачковой автоматики на машины Lico LNTS в 2017 году. Владелец Джоэл Грегори говорит, что это было трудное решение, поскольку он изучил торговлю кулачковой автоматикой, но трудовые проблемы вынудили его. Новое оборудование ЧПУ превосходит кулачковую автоматику на 37%. Кроме того, для многих работ в цеху работают машины без отключения света и устранены фасонные инструменты (и шлифовка фасонных инструментов), а также потребность во вспомогательных станках — и все это с меньшим количеством сотрудников. Фото предоставлено:Absolute Machine Tools

В середине-конце 1800-х годов потребность промышленности в более высокой производительности механической обработки привела к автоматизации ручных револьверных станков с кулачковым приводом. Используя валы с вращающимися барабанами или плоскими кулачками, токарно-револьверные станки стали способны изготавливать детали с минимальным участием человека. Затем различные версии этих станков правили токарным производством более 100 лет. За это время были усовершенствованы одно- и многошпиндельные винтовые станки, которые повысили производительность, возможности и безопасность, в то время как основная механика осталась прежней — вращающиеся кулачки приводили в движение механическую связь, наряду с высококвалифицированной рабочей силой и специальными инструментами, необходимыми для настраивать и эксплуатировать машины.

Появление технологии ЧПУ в 1960-х годах привело к появлению в отрасли крупных токарных станков с ЧПУ, которые, хотя и были точными и универсальными, были относительно медленными. Они развивались на протяжении 1970-х годов и в конечном итоге стали современными токарными станками с ЧПУ. Эти станки теперь способны отбрасывать сложные детали с помощью вспомогательных шпинделей, но, возможно, они не полностью удовлетворяют потребности производственных токарных мастерских, работающих с партиями деталей среднего и большого объема.

Промышленность токарных станков швейцарского типа с подвижной передней бабкой была первой, кто применил технологию ЧПУ для производственной токарной обработки в 1970-х годах (примерно в то же время были представлены одношпиндельные станки с ЧПУ). Швейцарские шрифты изначально были популярны в Европе, но прошло некоторое время, прежде чем они получили широкое распространение в Северной Америке. Как правило, они имеют конкурентоспособную цену, обладают значительными возможностями и предлагают множество инструментов для работы в небольшой рабочей зоне.

Использование инструментов также является уникальным качеством винтовых станков с кулачковым приводом за последние 100 лет. То есть возможность получить в рез одновременно несколько инструментов. В то время как некоторое оборудование, кроме многошпиндельных станков, может иметь только два инструмента, задействованных во время резки, новые одношпиндельные станки с ЧПУ (например, предлагаемые Lico и доступные в США от Absolute Machine Tools) могут иметь три задействованных инструмента одновременно, таким образом повышение производительности и сокращение времени цикла.

Тенденция к ЧПУ

Основные причины, по которым магазины отказываются от машин с кулачковым приводом, включают возраст и состояние оборудования, а также ограниченную доступную квалифицированную рабочую силу. Кроме того, клиенты требуют более жестких допусков и лучшей отделки, детали становятся все более сложными, а размеры партий — меньше. Со стороны станка оборудование с ЧПУ предлагает меньшую рабочую силу на деталь и более высокую загрузку шпинделя. А с точки зрения регулирования станки с ЧПУ гораздо чаще соответствуют стандартам OSHA, чем старые кулачковые автоматы.

Острая нехватка квалифицированной рабочей силы для кулачковой автоматики существовала в течение многих лет, но в настоящее время она становится острой. Исследование, проведенное 10 лет назад, показало, что средний возраст наладчика этих машин составляет 55 лет. Сегодня многие из этих людей приближаются к пенсионному возрасту. И в это время немногие компании обучали новый персонал, часто из-за трудностей с поиском того, кто хотел бы заниматься этим направлением работы. Требуются годы, чтобы подготовить хорошо обученного специалиста по наладке кулачковой автоматики.

Компания Global Precision Parts имеет станки моделей Lico LNTS и LDDD в трех своих офисах. Инженер-технолог Майк Натичиа возглавил их успех в краткосрочных, средних и долгосрочных работах, которые раньше выполнялись на кулачковой автоматике и даже на других платформах с ЧПУ. Президент компании Рэнди Мюллер говорит, что станки с ЧПУ помогли снизить трудозатраты на изготовление детали, увеличив при этом производительность на 200–300 %.

В то же время многие автоматы кулачков пришли в не самое лучшее состояние. Запчасти становятся все дефицитнее и дороже. Кроме того, людей, обладающих знаниями для выполнения ремонта, может быть меньше, чем самих деталей. Стоимость восстановления одного шпинделя может варьироваться от 10 000 до 40 000 долларов США, а многошпиндельных — от 40 000 до 250 000 долларов США, в зависимости от потребности в ремонте.

Производственные токарные мастерские, которые предъявляют более жесткие требования к допускам, больше функций, требующих дополнительных операций при работе на традиционных кулачковых станках, а также потребность в более качественной отделке, иногда могут решить эти ситуации с помощью инструментов для бритья или инструментов для полировки. Но некоторые из них ограничены прямыми участками на кулачковой автоматике. Станки с ЧПУ могут выдерживать гораздо более строгие допуски и могут точить или растачивать детали до шероховатости Ra 32 микродюйма или лучше при правильном выборе инструмента. Допуски, требующие постоянной регулировки кулачковой автоматики, могут быть выдержаны с минимальным вмешательством человека на винтовых станках с ЧПУ. Кроме того, большинство винтовых станков с ЧПУ имеют приводные осевые и радиальные инструменты и в сочетании с осью C могут выполнять фрезерование, поперечное сверление и нарезание резьбы, а также осевое сверление и фрезерование. Некоторые винтовые станки с ЧПУ имеют оси B и Y и могут отбрасывать даже очень сложные детали.

Еще одна распространенная причина перехода на ЧПУ — время наладки. Наладка одношпиндельных кулачковых станков может занять от 2 до 6 часов; многошпиндельные кулачковые станки могут занять от 6 до 16 часов. Это означает, что машина не только не приносит магазину денег в это время, но и один из самых дорогих сотрудников магазина все это время стоит перед машиной. И наоборот, после квалификации задания на одношпиндельном станке с ЧПУ настройку часто можно выполнить менее чем за час или даже быстрее при повторных заданиях.

Еще одним преимуществом, которое еще больше помогает снизить стоимость одной детали на оборудовании с ЧПУ, является возможность запуска станков с небольшим обслуживанием или без света. Магазинные устройства подачи прутка также позволяют оборудованию с ЧПУ добиться более высокой степени использования шпинделя и требуют значительно меньшего количества рабочей силы для поддержания станков материалом. Некоторые магазины заполняют магазин устройства подачи прутка и запускают машину до тех пор, пока он не закончится. Некоторые работают вне смены, а затем приступают к новой работе в первую смену. Другие могут сократить потребность в персонале для второй или третьей смены, потому что машины работают без особого внимания. Это позволяет им выполнять настройку в первую или вторую смену и выполнять задания круглосуточно.

Компания Northland Screw Products, Сент-Фрэнсис, Миннесота, перевела многие рабочие места с мультишпинделей с кулачковым приводом на платформу LNTS. Старший механик Алекс Мартинсон руководил этой работой, производя детали экономичными партиями с минимальным участием человека.

Еще одно соображение – чистота и безопасность. Автоматика с ЧПУ полностью закрыта, как правило, с защитными блокировками на дверях корпуса. Это уменьшает возможность поскользнуться и упасть, поскольку масло и охлаждающая жидкость остаются в машине и не попадают на пол. Их часто легко подключить к системам отвода тумана, тем самым улучшая качество воздуха для рабочих. Эффективные блокировки между дверью и ПЛК на ЧПУ гарантируют, что сотрудники не будут находиться в зоне резки во время работы станка, что снижает вероятность травм от работающего оборудования.

Устаревшие кулачковые автоматы имеют тяжелые раздвижные двери (или не имеют дверей), не имеют защитных блокировок и часто имеют множество щелей в ограждении, через которые жидкости и даже стружка могут выходить из машины и создавать скользкие и опасные условия в цехе. Огромное количество возможных точек защемления на старой кулачковой автоматике также трудно защитить, а изготовление цельнометаллических корпусов для защиты рабочих, снижения уровня шума во время работы и содержания жидкостей имеет недостаток, заключающийся в том, что они усложняют настройку машины и удлиняют ее выполнение. .

Впечатления от магазина

Ряд мастерских перешли со станков с кулачковым приводом на одношпиндельное оборудование Lico CNC по причинам, изложенным выше. Например, компания Vanamatic в Делфосе, штат Огайо, начала использовать машины Lico в 2008 году. За прошедшие годы они добавили несколько машин и теперь используют девять машин модели LNTS. Они увеличили производительность и улучшили качество деталей, переместив некоторые семейства деталей для аэрокосмической промышленности с восьмишпиндельных станков и вспомогательных станков на полноценную обработку на моделях LNTS. По словам Джареда Уилтси, инженера Vanamatic, цех режет много сложных нержавеющих материалов, и тогда как одному оператору нужно было постоянно обслуживать 8-шпиндельный станок, теперь один оператор может обслуживать три или более станков LNTS, производящих детали в сборе.

Air-Way Manufacturing в Оливете, штат Мичиган, является производителем и дистрибьютором гидравлических фитингов для использования OEM. В настоящее время компания использует четыре машины Lico LDDD на двух разных заводах. По словам менеджера по производственным технологиям Троя Ньюмана, компания использует эти станки для разгрузки мелкосерийных и среднесерийных деталей с многошпиндельных станков с кулачковым приводом, а станки с ЧПУ выполняют некоторые работы вне смены.

Точно так же компания Quality Switch в Ньютон-Фолс, штат Огайо, закупала детали с винтовой обработкой у сторонних поставщиков, производя при этом некоторые детали большего диаметра на многофункциональных токарных станках с ЧПУ. Джереми Сьюэлл, вице-президент, говорит, что компания сэкономила деньги, работая с небольшими деталями на своих машинах LNDD. Кроме того, компания изготавливает эти детали для собственной продукции, поэтому теперь она лучше контролирует планирование производства.

Фотографии в этой истории подчеркивают другие примеры. Некоторые магазины опередили кривую внедрения, в то время как другие отказались от кулачковых машин из-за необходимости. Ограниченные трудовые ресурсы, более строгие допуски и отделка, более короткое время наладки и более безопасная рабочая среда являются сильными мотивами для перехода на токарную обработку с ЧПУ. Магазины также обнаружили, что современные токарно-винторезные станки с ЧПУ вносят большой вклад в их финансовый успех.