Внедряйте высокопроизводительную обработку: повысьте скорость, точность и ROI

Высокопроизводительная обработка (HPM) — это не то, чего стоит бояться, а то, чего стоит приветствовать. Нырните в глубокую воду с этим введением в HPM для более близкого взгляда на технологии, выгоды и мышление, необходимые для успеха.

Любой, кто читал металлообрабатывающие или производственные торговые публикации, слышал термины «высокопроизводительная обработка» и «высокоскоростная обработка», но вы можете неохотно принимать идеи, которые делают их полезными. Для многих машиностроительных цехов может показаться, что вы производите детали нормально с существующими резаками, траекториями и CNC-оборудованием.

Зачем качать лодку?

Есть несколько хороших причин узнать больше о HPM, особенно если вы хотите расти в будущее. Многие цехи, принявшие HPM, наслаждаются уровнями пропускной способности в несколько раз выше, чем было возможно всего несколько лет назад. Срок службы инструмента лучше, качество деталей улучшилось, и появилась новая гибкость для удовлетворения требований клиентов при росте бизнеса.

Что такое высокопроизводительная обработка?

Итак, что такое HPM именно, и что нужно для его принятия? Дорогая новая CAD-система? Куча новомодных фрез? Станок с большим количеством букв осей, чем в воскресном кроссворде? Внедрение HPM может включать некоторые, ни одного или все эти технологические достижения. Вот как одна CAM-софтварная компания определила HPM в далекие времена:

«HPM — это комплексный пакет, учитывающий весь станок», — сказал Дэн Хорн, старший инженер по приложениям в DP Technology, в статье MachineDesign. «Это включает механические характеристики, управление и производительность сервоприводов, оснастку, державы, приспособления, обработку деталей и даже стратегии обработки».

Важный способ думать о HPM — как о стратегии обработки — а не как о технологии сама по себе. Что это значит? HPM — это мышление, которое использует технологии, чтобы делать то, что имеет больше смысла для работы — для получения лучшего результата и производственного выхода — и достижения желаемой бизнес-цели. Современные технологии могут помочь вам стать HPM-цехом, но это требует больше, чем просто оборудования.

«Machining-центр может не быть лучшим станком для работы, например», — полагает Питер Зелински, главный редактор Modern Machine Shop, в статье «Высокоскоростная обработка: следующее десятилетие». «Многофункциональные токарные станки делают больше сегодня, и так же системы обработки, которые когда-то могли считаться слишком специализированными».

Зелински утверждает, что это не исключительно про скорость или тип станка. Скорее, он утверждает, это про организационные изменения, нужные в цехе или коммуникацию с клиентами. Пока Зелински писал эту статью в 2006 году, его пункт звонит правдой сегодня. В своем ядре HPM может помочь производителям и цехам брать больше работы с меньшим трудом и большей эффективностью.

Вот ключевые компоненты HPM-операции.

Станки высокой производительности

Важно для любого цеха оставаться в курсе технологий станков, но иногда просто не в картах инвестировать в 5-осевой machining-центр, многофункциональный токарный станок или гибкую производственную систему. Во-первых, у вас может не быть правильного типа работы для этих станков. Также это может показаться более финансовым риском инвестиций, чем возможно принять (хотя это должно улучшиться, как только начнется HPM-трансформация).

Да, правда, что новый станок часто производит детали быстрее и держит лучшие допуски, чем купленный в 1990-х или раньше. Но также возможно применить аспекты HPM к старым станкам и улучшить производственный выход. Например, шестеренчатый вертикальный machining-центр может быть ограничен 6000 об/мин, но это не значит, что вы не увидите больших улучшений в сроке службы резака и качестве детали, приняв техники утончения щепы и полное зацепление резака по длине. Вы также можете сократить время наладки, установив быстрозажимное оснащение.

Режущий инструмент HPM

Подумайте о преимуществах использования современного режущего инструмента. Если вы все еще используете вручную заточенные сверла и раздражены стately ползанием HSS-корнкоб-резака, возможно, пришло время пересмотреть свою инструментальную стратегию. Производители режущего инструмента ввели невероятно надежные карбидные сорта, покрытия и геометрии в последние годы, и просто нет способа увеличить выход станка, если вы не используете их.

В некоторых случаях вы можете платить больше за инструмент, но вы также увидите драматические улучшения в чистой прибыли, приняв этот критически важный кусок HPM. Технологически передовые инструменты могут иметь более долгий срок службы и помочь снизить общую стоимость владения, требуя меньше замен и труда для обслуживания.

Уже приняли аспекты HPM, но хотите протолкнуть уровни производства выше, сохраняя станки обслуживаемыми и на оптимальных уровнях? Узнайте, как общая эффективность оборудования может помочь приблизиться к высоким целям нулевых дефектов и никакого непланируемого простоя.

Оснастка, нужная для HPM

Боковые зажимные державы фрез и 6-дюймовые тиски токаря имеют свои места, но есть гораздо более эффективные способы зажимать режущие инструменты и заготовки. Термоусадки и гидравлические державы предлагают превосходные характеристики биения и баланса, необходимые для повышенных скоростей и подач HPM. Нулевая-точка оснастка и другие технологии быстрозажимного оснащения должны быть приняты для достижения коэффициентов использования шпинделя в высоких 90-х (да, это возможно даже в среде high-mix, low-volume).

Если вы не устанавливаете инструменты офлайн и не принимаете стандартизированный, цеховый подход к оснастке, вы упускаете большие возможности улучшения. У каждого machining-центра есть 1/2-дюймовая карбидная фреза в кармане инструмента номер семь, например, и у каждого токарного станка 80-градусный ромб в станции три. Используйте эти стандартные лучшие практики для сокращения времени наладки и программирования. Они обеспечат большую гибкость для перемещения работ на любой доступный станок.

Код, нужный для HPM

Когда большинство людей слышат HPM, они думают о трохоидальных траекториях, эффекте утончения щепы, больших осевых и мелких радиальных глубинах резания. Они правы. Современные CAM-системы предлагают множество способов увеличить скорость удаления металла, улучшая срок службы инструмента и качество детали. Примите их. Эти стратегии траекторий делают даже старый станок или дешевый импорт сиять. Вам нужно будет инвестировать в режущий инструмент и державы, а также в саму CAM-систему. Вы также должны отправить токарей, операторов и инженеров на обучение и затем дать им время для экспериментов и изучения новой системы.

Кроме того, вы, вероятно, захотите инвестировать в программное обеспечение для симуляции траекторий, потому что ваш новый способ мышления — всё о сокращении простоя. Потратьте время, необходимое для 3D-моделирования инструментов и приспособлений, что потребует программирования. Да, это может показаться большим беспокойством, но вы, вероятно, отстанете, если не сделаете это.

Данные, необходимые для становления по-настоящему высокопроизводительным

Вот приходят жаргоны, которых вы ждали: умное производство, Индустрия 4.0, промышленный интернет вещей или «IIoT». Производство является или скоро будет полностью о данных. Данные говорят вам, когда вы можете увеличить подачи резака и когда вы понесете непредвиденный простой, потому что ваши подшипники шпинделя вот-вот перестанут работать. Данные также говорят вам, сколько минут вы теряете каждый час из-за смены инструментов и удаления стружки.

В конечном счете, данные — о достижении наивысшего времени работы и наибольшей кучи деталей в конце каждой смены. Вам нужно собирать данные, анализировать их и действовать на основе того, что они вам говорят. Это суть Индустрии 4.0.

Начните измерять свой HPM-выход

Более высокие подачи и быстрозажимное оснащение — явно хорошая идея, если вы идете к HPM, но есть более крупный пункт HPM, на котором стоит акцентировать. Будь вы гордым владельцем датчиком-наполненного, современного станка или вы спрашиваете, где найти замену для вашей перфоленты, вы не можете улучшить то, что вы не можете или не хотите измерять.

Именно поэтому первый шаг на пути к высокопроизводительной обработке — установление базовой линии, затем непрерывная работа над ее улучшением. Внедрите сеть в цехе, установите датчики мониторинга станков и ПО — и назначьте чемпиона для отслеживания производительности. Как только возможность для улучшения была идентифицирована, сфокусируйтесь на том, чтобы сделать ее ежедневной, ежемесячной и ежеквартальной реальностью. Четко документируйте, какие шаги использовались для улучшения процесса или выхода.

Начните с одного machining-центра или токарного станка, затем установите конкретные цели, такие как 10% увеличение доступности шпинделя в третьем квартале или установление офлайн-пресеттинга к июлю — и непрерывно работайте над этими целями. Никакое количество высокопроизводительной обработки не значит много без целей производительности и измерения к ним.

Пробовали ли вы внедрить какую-то часть HPM в вашем цехе? Что работает? Что нет? Поделитесь опытом в комментариях ниже.