De impact van multitasking in de winkels van vandaag

De beschikbaarheid van een verscheidenheid aan multitasking-machineconfiguraties stelt winkels in staat om de beste combinatie van componenten en mogelijkheden voor hun specifieke toepassingen te selecteren.

Voortdurende vooruitgang in de technologie van multitasking-bewerkingsmachines brengt winkels naar hogere productiviteitsniveaus dan ooit tevoren. De mogelijkheid om onderdelen met de hoogste complexiteit in één opstelling te produceren, menselijke tussenkomst te beperken en veel tijd te besparen, biedt zelfs kleine winkels een kosteneffectieve oplossing om te concurreren in de uitdagende productieomgeving van vandaag.

Met een verscheidenheid aan beschikbare configuraties en bouwers die nieuwe ontwerpen blijven aanbieden, moeten winkels de juiste combinatie van componenten en mogelijkheden kunnen vinden om aan hun behoeften te voldoen. Joe Wilker, productgroepmanager bij Mazak Corp., gaf ons enkele gedachten over de huidige staat van multitasking-technologie en hoe winkels er het beste van kunnen profiteren.

Nieuwe functies op multitasking-machines

Een van de vele kenmerken waar winkels naar op zoek zijn bij multitasking zijn dubbele draaispindels en meerdere gereedschapsrevolvers met roterende gereedschapsstations en Y-as off-centerline mogelijkheid, samen met kantel-/roterende B-as freesspindels, draai-/kanteltafels en gereedschapsmagazijnen met grote capaciteit. Volgens de heer Wilker omvatten nieuwere ontwikkelingen onder meer integrale motor-roller-nok-stijl torentjes, verbeterde lagere torens, direct aangedreven freesspindels en servogestuurde losse boorkoppen. Aanvullende geavanceerde mogelijkheden zijn onder meer gelijktijdig frezen met behulp van bovenste en onderste machinerevolver en lange boorbewerkingen.

Geïntegreerde motor-turrets die gebruik maken van anti-speling, nokkenassen met roltandwielen zorgen voor een soepele, snelle, zeer nauwkeurige digitale indexering en uitbreidbaarheid. Dergelijke veelzijdige revolvers bevatten doorgaans 12 gereedschapsposities met de mogelijkheid om uit te breiden tot wel 24. Een grotere gereedschapscapaciteit staat gelijk aan langere ononderbroken looptijden en de mogelijkheid om meer algemeen gereedschap te gebruiken, wat helpt de totale gereedschapsvoorraad te verminderen. Dit turret-ontwerp elimineert de noodzaak voor curvic/index-koppelingen en uitbreidbaarheid is mogelijk omdat de turret digitaal naar elke positie indexeert zonder veranderingen aan de behuizing. En eenmaal in positie worden doorgaans integrale hydraulische klemsystemen gebruikt om maximale stijfheid te garanderen.

Zoals het geval is met hun hogere tegenhangers, stelt de heer Wilker dat lagere torentjes op multitasking-machines ook blijven evolueren en uitbreiden in termen van mogelijkheden, samen met hun gereedschapscapaciteiten. Lagere revolvers zijn nu robuuster en krachtiger en bieden doorgaans maar liefst negen gereedschapsposities met opties voor draaiende freesspindels.

Sommige machinebouwers configureren torentjes op een helling van 45 graden. Dit ontwerp maximaliseert de bewerkingsbelastingscapaciteiten van de revolver en biedt voldoende toegankelijkheid tot de spil van de machine en ruimte voor onderdeeloverdrachten van hoofd- naar secundaire spindels.

Voor een hogere productiviteit en veelzijdigheid bij het verwerken van onderdelen, kunnen onderste revolvers gelijktijdig met bovenste revolvers aan hetzelfde werkstuk werken. Of lagere revolvers kunnen werken in combinatie met de freesspil van een machine die aan beide zijden van de kop van de machine kan worden aangebracht om de bewerkingscyclustijden verder te verkorten.

De huidige multitasking machinerevolvers zijn voorzien van roterende gereedschapsspindels die direct-drive-technologie implementeren, waardoor ze sneller en krachtiger zijn dan hun voorgangers. Freesmotoren met directe aandrijving leveren het spiltoerental dat maar liefst 24 procent sneller is, samen met koppelniveaus die maar liefst 60 procent hoger zijn. Deze mogelijkheden staan ​​gelijk aan een verbeterde verwerkingsveelzijdigheid, productiviteit en standtijd samen met een verbeterde kwaliteit van de oppervlakteafwerking van het onderdeel. Winkels kunnen multitasking-machines aanschaffen met revolver-spindels die standaard 10 pk en 6.000 tpm leveren. Of ze kunnen kiezen voor degenen die maar liefst 10.000 tpm leveren en maar liefst 52 foot-pounds koppel genereren.

De nieuwste NC servo-aangedreven losse kopstukken maken geautomatiseerde processen mogelijk. Deze losse kopstukken zijn volledig programmeerbaar en draaien op hun eigen AC-servomotoren en kogelomloopspindels. Door middel van onderdeelprogramma's kunnen de losse kopstukken zich uitstrekken tot bekende posities en met gespecificeerde naderingsvoedingen en contact maken met werkstukken bij consistente houddrukken. Vanwege hun positieve onafhankelijke aandrijfsystemen kunnen deze losse koppen ook gaten boren op de hartlijnen van de as, wat veelzijdigheid toevoegt aan de taken die een multitasking-machine kan verwerken.

In de meeste gevallen zijn de stuwkrachtinstellingen van de losse kop instelbaar in stappen van specifieke foot-pounds kracht. Met deze functie kunnen werkplaatsen de stuwkrachtniveaus instellen op basis van het materiaal en de vorm van het werkstuk om het risico op beschadiging van onderdelen te elimineren en tegelijkertijd een veilige en stevige bevestiging en ondersteuning te bieden. Of, winkels kunnen de stuwkrachtinstellingen tijdens het werk aanpassen terwijl de losse kop is ingeschakeld, waardoor boor-, kotter- en hoonbewerkingen mogelijk zijn waarvoor anders gereedschap in de gereedschapsrevolver van de machine zou zijn betrokken. Dus losse kopstukken met een dergelijk operationeel vermogen openen op hun beurt posities in torentjes van werktuigmachines.

Naarmate een toenemend aantal winkels wordt geconfronteerd met langere, grotere en complexere werkstukken van het schachttype, kunnen multitasking-machines langere bedlengtes bieden in combinatie met innovaties zoals lange boor-/gereedschapskarren. Deze machines verhogen de verwerkingssnelheid en efficiëntie aanzienlijk voor die uitdagende onderdelen.

Voor bewerkingen in diepe gaten kunnen machines met lange gereedschapsvoorraadmachines meerdere gereedschappen hanteren en opslaan - meestal wel drie, elk met een lengte van ongeveer 40 inch. De stockers bevinden zich boven de tweede spindel van de machine of, afhankelijk van de machineversie, de losse kop om het gereedschap goed uit de weg te houden, maar toch snel en gemakkelijk toegankelijk.

Multitasking-machines in medische toepassingen

Lowell Inc. elimineerde handmatige bewerkingen en verhoogde de algehele doorvoer met drie multitasking-machines die volledige onderdeelverwerkingscapaciteit bieden in een enkele opstelling.

Eén winkel profiteert van de voordelen van multitasking-bewerking - het elimineren van handmatige bewerkingen en het verhogen van de algehele doorvoer - bij de productie van de meest uitdagende onderdelen. Lowell Inc. is een fabrikant van medische contracten in Minneapolis, Minnesota, gespecialiseerd in implanteerbare apparaten zoals orthopedische implantaten voor de wervelkolom, trauma- en extremiteitsmarkten en cardiovasculaire onderdelen voor mechanische ondersteuning van de bloedsomloop en klepreparatie. Deze typisch zeer complexe uit meerdere componenten bestaande assemblages, zoals pedikelschroeven, cervicale platen, kruisconnectoren en linkerventrikelhulpapparaten (LVAD), zijn bijna allemaal meerdelige systemen waarin afzonderlijke componenten goed moeten functioneren wanneer ze met elkaar worden gecombineerd. Ontwerpen variëren van klant tot klant, dus eigenlijk is elke klus bij Lowell maatwerk.

De vraag naar maatwerk en aanpasbaarheid, samen met kleinere apparaten voor minimaal invasieve chirurgie, levert opmerkelijke machinale uitdagingen op. Als de winkel eenmaal weet hoe deze kleine onderdelen moeten worden vastgehouden, moet hij er kleine, ingewikkelde, zeer complexe onderdelen in bewerken, waarbij regelmatig snijgereedschappen worden gebruikt die kleiner zijn dan 1 mm in diameter.

Om deze uitdagende onderdelen aan te kunnen, installeerde Lowell drie Mazak Integrex i-150 multitaskingmachines, gegroepeerd in een celconfiguratie. De machines bieden volledige verwerkingscapaciteit voor onderdelen in een enkele opstelling om handmatige bewerkingen te elimineren en de algehele doorvoer te vergroten. Ze vereenvoudigen het opspannen van werkstukken tot alleen spantangen en klauwplaten; gemakkelijk omgaan met onderdelen die van klant tot klant verschillen; en, in veel gevallen, verkort de cyclustijden van de bewerking van onderdelen.

Elke Integrex i-150 is voorzien van een C-as CNC-gestuurde draaispil, verticale B-as freesspil en backworking bankschroef/onderdeelondersteuningscentrum voor draaien, multi-face, multi-angle en volledige vijf-assige contouren. Lowell koos ook voor de hogesnelheidsfreesspindels van 20.000 tpm en voorladermagazijnen met 72 gereedschapscapaciteit voor zijn machines.

Freesassen kantelen van -10 graden tot +190 graden, en C-as klauwplaten hebben voldoende doorlopende gaten die plaats bieden aan barstock-diameters zo groot als 2,56 inch. Voor off-centerline bewerkingen leveren de machines Y-asbereiken van ± 3,94 inch. Dankzij de asverplaatsingen van 14,57 inch in X, 17,13 inch in Z en een maximale zwaai met een diameter van 15,75 inch kunnen de machines een reeks onderdelen en vormen verwerken, allemaal binnen een voetafdruk van 91,3 inch bij 99,6 inch.

Met de drie machines identiek geconfigureerd en dicht bij elkaar opgesteld, kunnen machinisten gemakkelijk van machine naar machine gaan zonder een geheel andere machine of programmeertaal te hoeven leren.

Op de Mazaks genereert Lowell praktisch alle onderdelen van barstock van 0,375 inch tot 1,250 inch in diameter. LNS Quick Load Servo 65 staafaanvoerunits voeren automatisch 40-inch lange staven in de machines. De winkel koos verschillende machine-opties die de machineprestaties verder verbeteren. Deze omvatten koelvloeistofkoelers, weegschalen op alle assen en geavanceerde CNC-besturingsfuncties voor bewerkingen op hoge snelheid.

De QTN350-II MSY multitasking-machine beschikt over frees- en Y-asmogelijkheden, evenals een tweede draaispil, waardoor LCP Machine Inc. zeer kleine, zeer complexe functies op medische implantaatcomponenten kan bewerken.

De machines hebben geholpen om het volledige bewerkingsproces van onderdelen te stroomlijnen, inclusief programmering en instelling. De veelzijdigheid van de stukverwerking en de verbeterde doorvoer zorgen ervoor dat de winkel kan blijven uitbreiden naar nieuwe toepassingen.

Verdediging neemt ook een wending

Een andere winkel, LCP Machine Inc. uit Bunnell, Florida, is een Tier II- en III-leverancier in lucht- en ruimtevaart en defensie, evenals Tier I in olie en gas. Het verwerkt momenteel meer dan 200 verschillende individuele opdrachten per maand, met hoeveelheden die variëren van één tot 10.000 stuks. Sommige taken worden herhaald, maar meestal zijn ze uniek.

Het bedrijf heeft 14 Mazak-machines, de meest recente zijn een Quick Turn Nexus (QTN) 350-II MSY multitasking-machine en enkele Vertical Center Universal (VCU) 400 5X en 300 5X volledige vijfassige verticale bewerkingscentra. De multitaskingmachine beschikt over frees- en Y-asmogelijkheden, evenals een tweede draaispil om elk onderdeel van het LCP in één opstelling te verwerken.

Andere machines op de vloer zijn onder meer multitasking QTN's met freesmogelijkheden, verticale drie-assige Vertical Center Nexus (VCN) bewerkingscentra en een VCN Compact verticaal bewerkingscentrum.

LCP maakt de meeste onderdelen van aluminium, roestvrij staal en nikkellegeringen, samen met messing, koper en verschillende veelvoorkomende soorten kunststoffen. Onderdelen meten overal van 0,030 inch tot 18 inch in diameter en 60 inch lang. Toleranties kunnen variëren van ±0,001 inch tot zelfs 0,0002 inch, en bewerkingstijden variëren van 10 seconden tot wel acht uur.

Met behulp van technologieën zoals multitasking en volledige vijfassige bewerking, voltooit de werkplaats onderdelen vaak in enkele opstellingen. Een zo'n onderdeel is een behuizing voor een militair sonarapparaat dat op de QTN is gemaakt, dat speciaal voor die taak is aangeschaft en het onderdeel kan produceren voor de helft van de kosten van de eerdere mogelijkheden van de winkel. De winkel draait ongeveer 10.000 van deze onderdelen per jaar.

Het sonargedeelte vereist OD- en ID-draaien en wat frezen. De echte uitdaging is de ID-oppervlakteafwerking, waarvan LCP eerst dacht dat het onderdeel zou moeten worden bewerkt om te honen. De hoonbewerking zou veel tijd aan het werk hebben toegevoegd. Maar omdat hij de mogelijkheden van de QTN kende, legde LCP de klant uit dat de aanschaf van de machine het mogelijk zou maken om het onderdeel in één keer te maken, terwijl de vereiste oppervlakteafwerking alleen in de noodzakelijke gebieden behouden blijft, en dus ruim binnen de prijs van de klant blijft terwijl hij weggaat. LCP een comfortabele winstmarge. De machine kan een van deze onderdelen binnen enkele minuten voltooien.

Als precisiewerkplaats in de productie van lucht- en ruimtevaart- en defensiecomponenten, samen met die voor olie en gas en andere industrieën, weet LCP dat zijn klanten hogere kwaliteit en lagere prijzen zullen blijven eisen. Het is afhankelijk van multitasking-technologie om aan deze vereisten te voldoen.

Meer doen met minder

Wanneer machinebouwers de ontwerpen van multitasking-machines verfijnen en verbeteren, neemt de veelzijdigheid van de verwerking toe en worden de kernvoordelen van multitasking verder verbeterd. Het combineren van bewerkingen vermindert onnauwkeurigheden die kunnen optreden bij het verplaatsen van onderdelen over meerdere werkstations en elimineert onderhanden werkvoorraad die anders tussen zelfstandige bewerkingsmachines zou kunnen blijven hangen. Zoals in veel gevallen te zien is, stellen multitasking-machines winkels in staat meer te doen met minder en het concurrentievermogen te vergroten.