Техники высокоточной заточки зубьев на токарных центрах

Видео показывает...

Stock Drive Products (SDP) — производитель с бизнес-моделью, которую любой внешний наблюдатель мог бы считать сложной. Компания делает простые стандартные продукты в больших количествах в стране с высокой зарплатой — США. Фактически, SDP находится в высокооплачиваемой части этой страны — метрополитен Новый-Йорк.

Боб Гаулрапп, мастер цеха обработки в New Hyde Park, Нью-Йорк, прямо говорит о значении этого: «Мы конкурируем с китайцами». Однако цех выигрывает. Поставщик приводных компонентов из Нью-Йорка способен конкурировать по цене с зарубежными поставщиками тех же продуктов, во многом благодаря агрессивной приверженности токарным центрам с живым инструментом для фрезерования и сверления. Цех использует эти станки для выполнения большей части или всей обработки детали в одной установке. Но консолидация обработки — только начало.

Два жизненных принципа

Чтобы выжать еще больше потенциальных затрат на труд из каждой детали, объект привержен двум жизненно важным принципам использования этих станков:

1. Избегайте программирования, используя макросы. Этот цех не использует CAM. Программы строятся из макросов, учитывающих каждую предвидимую вариацию детали. Такие программы трудоемки в создании, но доказали эффективность, позволяя SDP запускать новые или модифицированные конструкции деталей с нулевым временем программирования. Сегодня оператор просто вводит переменные для любого нового дизайна детали на ЦНЦ, и макропрограммы обеспечивают правильную обработку.
2. Преодолевайте ограниченные инструментальные позиции с помощью аксессуаров. Другой способ — оснащать станки максимальным числом инструментов. Цех в New Hyde Park опирается на станки Mori Seiki с достаточными позициями револьвера для любого конкретного номера детали. Однако цех настаивает на наличии инструментов для запуска каждого номера детали — всех деталей, подходящих для станка. Поэтому цех использует аксессуары от MD Tooling, позволяющие одной позиции револьвера держать несколько инструментов. В SDP 12-стационаный револьвер легко может быть оснащен более чем в три раза больше инструментов. В результате труд не тратится на смену инструмента при смене номера детали.

Фактически, труд, необходимый для отправки детали на последующий процесс, также сокращается этими аксессуарами, благодаря специализированному аксессуару, позволяющему токарным станкам SDP выполнять заточку зубьев.

Макро-подход

Гаулрапп уделил значительное внимание годами, чтобы токарные центры с живым инструментом работали максимально эффективно. Он лоббировал за этот тип оборудования и именно за этот бренд и стиль. Цех реализует полное обещание одностановочной продуктивности на этих станках частично потому, что, как выражается Гаулрапп, «у меня бы было яйцо на лице, если бы мы нет».

11 станков Mori Seiki здесь включают модели NL2000 и NL1500Y. Они производят шкивы, шестерни и различные другие стандартные приводные продукты, которые компания держит на складе. Клиенты заказывают эти компоненты из каталога SDP толщиной с городской телефонную книгу.

Гаулрапп говорит, что писал программы на макросах по мере необходимости около 2 лет. К концу этого времени накопленная работа включала все программы, необходимые для запуска практически любой вариации стандартных деталей компании. В результате, пока новые дизайны деталей остаются обычными для компании, новые программы — нет. Для нового номера детали или существующего оператор просто вводит данные. Размеры элементов — часть данных, но другие макропеременные указывают на наличие или отсутствие элемента. Например, оператор может ввести «1», если у шкива есть втулка, или «0», если нет, подсказывая программе выполнить или пропустить эту часть. Таким образом, большинство новых дизайнов могут быть полностью и правильно описаны только числовым вводом.

Макросы даже назначают режущие движения на правильные инструментальные позиции на станке. Станки оснащены по-разному, поэтому результат — феномен, который некоторые могут найти пугающим: в SDP одна и та же программа, запущенная на двух разных станках, может давать радикально разные X-Z траектории инструмента, потому что макросы находят нужные инструменты в разных местах на револьверах аксессуаров разных станков.

Набор инструментов на каждом токарном центре отражает приверженность цеха одностановочному производству. Определенный аксессуар может позволять двум приводным инструментам работать с одной вращающейся инструментальной станции. Другой аксессуар может позволять батарею разных сверл выходить из одной станции. «Если мы сталкиваемся с геометрией, которая мешает нам обработать деталь тем, что у нас есть, мы покупаем аксессуар, позволяющий это сделать», — говорит Гаулрапп. Действительно, цех отказывается рассматривать любой токарный центр для покупки, если станок не размещает те аксессуары, от которых SDP стало зависеть.

Резание зубьев

Аксессуар заточки зубьев расширил представление цеха о том, что может включать одностановочная обработка. Заточка зубьев никогда не считалась операцией, которую можно объединить с более типичными операциями цеха, такими как токарение, фрезерование или сверление. Исторически заточка зубьев даже не делалась в том же здании у SDP. Вместо этого отдел заточки занимал другое здание в другом месте, и цех в New Hyde Park регулярно отправлял работу туда. Но теперь заточка зубьев на токарных центрах стала рутиной для цеха тоже.

«Заточка зубьев» — металлорежущая операция, генерирующая зубы шестерни с помощью специализированного инструмента, называемого заточкой. Для выполнения заточки на токарном центре токарный станок требует опцию полигона в своем ЦНЦ. Для некоторых форм шестерен работа также требует оси Y (в дополнение к X и Z). В SDP были обе возможности, когда они увидели аксессуар заточки среди предложений MD Tooling. Цех попробовал заточку зубьев на токарных центрах и нашел вариант настолько простым в использовании, что этот способ заточки стал привычкой.

Макрос для заточки, который многие программы токарных центров теперь включают, состоит не только из самой заточки, но также подачи детали пруткоподавателем для зазора, токарения детали до требуемого наружного диаметра перед началом заточки и снятия заусенца после заточки для снятия выходного ребра. Теперь любая партия деталей может пройти заточку либо в отделе заточки, либо на токарном станке, в зависимости от загрузки токарного и срочности заказа. Если мощность доступна, чтобы токарные делали работу, то, говорит Гаулрапп, «Такой путь — правильный». Резание зубьев на токарных станках дешевле и быстрее, чем на специализированном оборудовании — даже если этот шаг нарушает правило цеха об избегании смены инструмента между заданиями.

Другой путь

Эта работа должна нарушить это правило, потому что револьверы в SDP уже настолько переполнены, что цех еще не нашел место для установки более одного аксессуара заточки на станок. В результате только одна заточка может быть на месте на любом станке за раз, требуя от операторов смены заточки при переходе от одной шестерни к другой.

Даже так, заточка таким образом может быть драматически эффективной. Операция заточки добавляет 35–40 секунд на деталь, по сравнению с неделей задержки, которая может быть введена, если партия деталей должна быть отправлена на эту работу. Детали, отправленные на заточку, должны быть обработаны до и после транспортировки между объектами, и в конечном итоге они также встают в очередь перед тем, как их заточат на запланированном станке. Эти причины задержки вводят дополнительные затраты.

Но работа, все еще стоящая в очереди на этих специализированных станках заточки, свидетельствует о том, насколько они ценны и остаются ценными. Заточка на токарном не может обеспечить замену традиционному подходу для SDP — не только потому что компания обрабатывает слишком много шестерен, но и потому что токарные центры нужны для слишком многих других вещей.

Заточка новым способом вместо этого предоставляет альтернативу. Когда мощность доступна и когда есть потребность в скорости, некоторые партии деталей в этом цехе теперь могут идти по другому пути — позволяя этому инновационному производителю выигрывать еще большие экономии труда, чем уже достигнутые на своих продуктивных одностановочных токарных.