Efficiëntie Maximeren met Multitasking Machines

Er kan worden aangevoerd dat apparatuur die zowel frezen als draaien kan uitvoeren, waardevoller is voor shops die grote werkstukken bewerken dan voor diegenen die kleinere produceren. Shops die multitasking machines gebruiken voor conventioneel grote onderdelen realiseren de gewone voordelen van minder opstellingen, verbeterde feature-to-feature nauwkeurigheid en verminderde WIP. Echter, één machine de meeste of alle operaties voor echt grote werkstukken laten voltooien, vermindert ook de meer ontzaglijkelijke taken die betrokken zijn bij het verplaatsen van massive delen over meerdere machines.

Magna Machine, gevestigd in Cincinnati, Ohio, is zich van die uitdagingen bewust. De shop begon in 1947 als een reparatie- en onderhoudsfaciliteit voor industriële apparatuur. Het voert die werk nog steeds uit, 66 jaar en een nieuw 11.600 m² faciliteit later. Maar naarmate Magna Machine evolueerde, heeft het een niche gegraven in het bewerken van werkstukken van tot 90 ton voor industrieën zoals kunststof, mijnbouw, energie, staal, chemie en machine tools. Die enorme grootschalige bewerkingservaring heeft de shop geleid de waarde van multitasking machines te erkennen, hun productiepotentie is geoptimaliseerd met enorme onderdelen.

Elliot Adams, vice-president van verkozakelijk ontwikkeling van Magna Machine, noemt diverse redenen waarom multitasking bijzonder waardevol is voor het type werk dat deze job shop uitvoert. De meest opvallende is verminderde hantering van onwieldige onderdelen op de shopfloor die niet meer naar meerdere machines hoeven te worden overgebracht. Opstellingen zijn vaak ook makkelijker, omdat onderdelen georiënteerd kunnen worden op een manier dat zwaartekracht meer een vriend dan een vijand is. (Dit betekent ook dat spanningsmiddelen robuuster zijn om zwaardere sneden weer te staan.) Tenslotte kunnen levertermijnen aan klanten aanzienlijk verkort worden. Opstellingen voor grote smeedstukken, gietstukken en gelaste constructies kunnen een hele shift of meer duren vergeleken met slechts een paar uur voor conventionele werkstukken.

Dit is waarom bedrijfspresident Scott Kramer significant investeert in multitasking apparatuur. Maar zoals meneer Kramer wijst, heeft Magna Machine's zusterbedrijf, machine tool importeur United Precision Services (UPS), de overstap naar multitasking zeker vergemakkelijkt.

Op de lancering van UPS in 1999 af, was Magna Machine een goede klant geworden van Union, een Duitse bouwer van grote boorbanken en bewerkingscentra. Uiteindelijk liet de shop Union potentiële machinekopers naar het faciliteit brengen om te zien hoe de apparatuur presteerde in een echte job shop omgeving. Magna Machine's shopfloor fungeerde effectief als Union's VS technologiecentrum. Daarom vestigde de shop UPS als importeur en service- en onderdeelleverancier van Union machines voor de Noord-Amerikaanse markt. UPS is sindsdien uitgebreid, met lijnen van Spaanse machine tool bouwers Bost, Ibarmia en Machine Tool Engineering (MTE) toegevoegd. Meneer Kramer zegt dat de nauwe relatie die Magna Machine met deze bouwers heeft opgebouwd, de shop in staat heeft gesteld de reeks multitasking platforms die het momenteel gebruikt, effectief te integreren tot zijn voordeel.

Multitasking in de “Super Bay”

Magna Machine verhuisde in 1985 naar zijn huidige locatie in Forest Park, een noordelijke voorstad van Cincinnati. Sindsdien heeft het zijn faciliteit diverse keren uitgebreid om extra grootschalige machines onder te brengen. De meest recente toevoeging is de informeel genaamde “super bay,” die doelgericht gebouwd is om een handjevol zeer grote multitasking machines te huisvesten. Voltooid in januari 2012, heeft deze bay twee 40-ton kranen die gecombineerd met een spreider 72.500 kg hefcapaciteit bieden. Het heeft ook een 6×6 meter deur die de shop al overweegt te verbreden om grotere onderdelen zoals het 7-meter diameter mijnbouwonderdeel aan de linkerkant beter te accommoderen.

Er zijn momenteel drie verschillende multitasking platforms in deze bay: een horizontale boorbank met een draaitafel, een verticaal draaicenter met Y-as tafelbeweging, en een horizontale draai/frees met een B-as kop. Elk biedt specifieke voordelen afhankelijk van de applicatie, en een verscheidenheid aan apparatuuropties is waardevol omdat het werk dat door de shop stroomt constant verandert. Plus, het geeft Magna Machine de optie om sommige onderdelen op meer dan één type machine te draaien.

De grootste multitasking machine van de shop is de Union PCR 160 horizontale boorbank, geïnstalleerd op een fundering gevuld met 460 m³ beton. De machine's XYZ werkruimte meet 15 × 6 × 1,5 meter met hydrostatische geleiders op elke van deze assen. Daarnaast biedt het W-as spilverplaatsing van 700 mm. De 80 pk machine is een vloermodel, wat betekent dat de kolom beweegt tijdens freesoperaties, niet het werkstuk. Meerdere automatisch wisselbare koppen zijn beschikbaar om een reeks operaties te accommoderen, inclusief draaien.

Draaien, vlakken en booroperaties zijn mogelijk met de toevoeging van een Bost HT-120 draaitafel geïnstalleerd aan één einde van de machine's X-as verplaatsing. Deze configuratie benadrukt het voordeel van de shop's nauwe relatie met zijn machine tool leveranciers via UPS. Atypische machine-aanpassing is mogelijk door technologie van de verschillende merken die UPS vertegenwoordigt te combineren.

De draaitafel heeft een laadcapaciteit van 113.400 kg en kan draaioperaties uitvoeren met snelheden tot 20 toer/min. Een speciaal spanmiddel dat Magna Machine ontwikkelde voor de 4×4 meter tafel stelt de machine in staat om diameters tot 8 meter te draaien. Het 7-meter diameter mijnbouwonderdeel dat eerder genoemd werd, is een uitstekende kandidaat voor productie op deze machine. Niet alleen stelt het spannen van dit onderdeel plat op de draaitafel draaien, frezen, boren en booroperaties in één opstelling in, maar deze onderdeeloriëntatie is ook veel veiliger dan het verticaal opstellen tegen knieën op de freesbank (hoewel dat nog steeds een optie is). Met de draaitafel kan dit onderdeel bewerkt worden met een buitendiameter rondeheidstolerantie van 0,025 mm, cylindriciteit van ±0,05 mm en oppervlakteafwerking van 0,8 µm Ra. Daarnaast kunnen meerdere boorgaten voor bussen nauwkeurig rond de omtrek geboord worden concentrisch met de buitendiameter tot binnen 0,05 mm, wat uitdagend zou zijn om te bereiken bij het uitvoeren van draai- en boorwerk op een afzonderlijke toebank en freesbank.

Verticaal Draaiplatform

Magna Machine's multitasking verticaal draaicenter is een Bost VTL 60 CY. Deze machine heeft een 137 pk draaitafel en kan onderdelen draaien zo hoog als 3,6 meter met diameters tot 6 meter. De tafel biedt tot 104 toer/min voor draaioperaties. Zoals de Union PCR 160, heeft de machine automatisch wisselbare koppen om zowel draai- als boven- en zijfreesoperaties mogelijk te maken. Het is een effectievere optie voor onderdelen die normaal op een verticale toebank gedraaid en daarna op een horizontale boorbank gefreesd zouden worden.

Een onderscheidend kenmerk van deze machine is de Y-as tafelverplaatsing, die ongebruikelijk is voor de meeste verticale toebanken met gelede tools. Conventionele verticale toebanken met gelede tools kunnen freesoperaties op de toplen van onderdelen uitvoeren via tafelrotatie. Echter, de Bost machine's Y-as in combinatie met een zijfreeskop stelt ook freesoperaties in, inclusief contouren, langs de zijkanten van onderdelen in. De Y-as verplaatsing geeft de machine een 6 × 4 meter X-Y envelop voor dergelijk werk.

Horizontaal Draaiplatform

Magna Machine's derde en nieuwste multitasking machine is de Bost T4F horizontale draai/frees. De T4F kan draaien, frezen en booroperaties uitvoeren voor grote onderdelen, met een 2.030 mm zwenk en een afstand van 9 meter tussen de centra. Het heeft een 50 pk B-as kop die in oneindige posities doorheen ±90 graden rotatie kan worden gepositioneerd. Deze kop wordt bediend door een 60-positie automatische toolwisselaar.

De T4F was oorspronkelijk ontworpen om krankassen uit massief materiaal te draaien en frezen. Door de B-as kop's lineaire beweging in X te synchroniseren met de hoofdpil's C-as, kan een freesgereedschap een krankaspin's excentrische rotatie om de spil's centrumlijn volgen. Een diameter tolerantie van ±0,013 mm op pinnen is mogelijk. Magna Machine produceert gewoonlijk krankassen, maar zag ook potentie in deze machine om andere onderdelen te produceren, zoals pijpen en expanderende mandrilen.

Hoewel de B-as kop voor draaiwerk gebruikt kan worden, wordt ruw draaien gewoonlijk uitgevoerd met de machine's “guillotine” mes met Capto C6 tool interface. Deze hoge, robuuste mes is ontworpen om de neerwaartse snijkrachten tijdens draaien weer te staan, wat de machine in staat stelt zwaardere sneden te nemen om materiaalverwijderingssnelheden te maximaliseren.

Craig Lewis is de primaire programmeur voor deze en de andere multitasking machines in de super bay. Hoewel hij essentieel een “frees” man is met 20 jaar eerdere ervaring bij een tool and die shop, zegt meneer Lewis dat de leercurve voor de T4F niet steil was. In sommige opzichten gedraagt de machine zich meer als een vijf-as freesbank dan als een draaicenter, merkt hij op. Het hielp wel dat Bost een van zijn programmeurs naar de shop stuurde na installatie om vier maanden training te geven. Daarnaast kwam Sandvik, de primaire toolingfabrikant voor deze machine, ook op locatie om draai/frees traininglessen te geven.

Om opstellingen te versnellen, wordt een Renishaw RMP 60 touch-trigger probe gebruikt om diameters, vlakken, etc. te lokaliseren. Meneer Lewis schat dat opstellingen 50 procent sneller uitgevoerd kunnen worden met de probe, met name voor complexe taken. In sommige gevallen wordt de probe gebruikt voor in-process inspectie, hoewel de shop primair een Faro Vantage laser tracker gebruikt om grote onderdelen op de shopfloor te meten.

Nieuwe Aankomst

De volgende multitasking machine die in de super bay geïnstalleerd zal worden, is een Ibarmia THC-1600 5x verticaal draai/frees. Deze machine biedt een 2,5 meter zwenk en kan vijf-as frezen uitvoeren in een werkgebied van 1,5 × 2 meter. Het kan zowel frees- als draai-tools automatisch wisselen en heeft een speciaal “blokkeer” functie in zijn kop om zware draaioperaties mogelijk te maken. Hoewel de Europese markt bekend is met dit multitasking machine platform, is dit de eerste van zijn soort van Ibarmia die in de Verenigde Staten geïnstalleerd wordt. Het zal Magna Machine nog één productieoptie geven naarmate de shop grootschalige multitasking apparatuur omarmt, en zo responsiever en waardevoller voor zijn klanten wordt.