Het juiste (machine)gereedschap voor de juiste klus

Een van de eerste aanwijzingen dat Precision Plus anders is dan andere machinewerkplaatsen, was een zacht klikkend geluid. Het geluid komt van meer dan een dozijn mechanisch aangedreven Zwitserse draaibanken in het midden van de werkvloer. Deze machines, opgesteld in nette rijen en bediend door duidelijk nieuwere staafaanvoerunits, snijden onbedekt, zonder de geluiddempende behuizingen die kenmerkend zijn voor de CNC-machines van de winkel. Als je beter kijkt, zie je een stuk of zes gereedschappen die tegelijkertijd in en uit het werkstuk steken terwijl de nokken draaien.

Hier staat Mike Reader naast een Miyano BNX tweespillige CNC-draaibank. Mike heeft de leiding over het leerwerkprogramma van de winkel, dat nieuwe medewerkers opleidt in het gebruik van Zwitserse schroefmachines. Fotocredits:Precision Plus

Sommige van deze machines produceerden al jaren onderdelen toen het bedrijf in 2000 naar de huidige locatie in Elkhorn, Wisconsin verhuisde. Onder leiding van bedrijfspresident Mike J. Reader heeft het bedrijf sindsdien verschillende nieuwere CNC-apparatuur toegevoegd, waaronder Miyano ABX- en BNX-draaibanken met twee assen, evenals meerdere Star- en Tsugami-CNC-draaibanken van het Zwitserse type. En toch vertrouwt Precision Plus nog steeds sterk op apparatuur die op vrijwel dezelfde manier werkt als toen Reader's vader, Phil, het bedrijf voor het eerst kocht in 1988 - dat wil zeggen, door fysieke nokken te gebruiken in plaats van CNC's om de timing en diepte te verdelen van bezuinigingen. Waarom?

Dit was mijn eerste vraag aan Michael P. Reader, VP of Engineering (en de zoon van Mike Reader). Zijn antwoord was simpel:"De door nokken aangedreven machines zijn, wanneer ze kunnen worden gebruikt, goedkoper in gebruik", zegt hij.

Cams kiezen boven CAM

Kleine precisieonderdelen, zoals deze schroef voor hobo's en fagotten, zijn ideaal voor nokkengestuurde machines. De groef wordt gesneden door een zaagblad dat is bevestigd aan het opneemhulpstuk. Fotocredits:Precision Plus

"Voor kleine cilindrische onderdelen met hogere jaarvolumes zijn de Zwitserse nokkenmachines zeer zuinig", zegt Reader. De vloot van mechanisch aangedreven draaibanken van het Zwitserse type van Tornos heeft lagere elektriciteitskosten en kan onderdelen vaak aanzienlijk sneller snijden.

Die laatste factor kan voor sommigen verrassend zijn, aangezien een computergestuurde werktuigmachine geen probleem lijkt te hebben om te concurreren met een machine die absoluut geen enkele rekenkracht heeft. De door nokken aangedreven machines kunnen echter meerdere snijgereedschappen tegelijk gebruiken, met zeer weinig verplaatsing. "Alle gereedschappen zijn in rust op minder dan vijf centimeter van het onderdeel", zegt Reader, gebarend naar een halve cirkel snijgereedschappen die verwoed een slagpin uit een dunne staaf snijden. "Dit maakt het veel sneller dan een CNC."

Vijf snijgereedschappen omringen het werkstuk op deze nok -aangedreven schroefmachine van het Zwitserse type. Terwijl de nokkenas draait, voeren de verschillende snijgereedschappen hun bewerkingen uit en snijden ze eenmaal per omwenteling van de as een afgewerkt onderdeel. De nauwe positionering van de snijgereedschappen ten opzichte van het werkstuk maakt het een uitstekende optie om snel onderdelen te produceren met slechts een paar functies. Fotocredits:Precision Plus

Hoeveel sneller kan het zijn? "We hebben één onderdeel dat acht seconden per stuk zou kosten op een Zwitserse CNC", zegt Reader. "Op de cam-machine duurt het drie seconden." Meer dan een verdubbeling van de productiesnelheid is een groot verschil, zeker bij hoge volumes. "Als we op dat onderdeel een CNC moesten gebruiken", zegt hij, "dan zouden we niet eens break-even draaien."

Maar wanneer hebben de CNC-machines de voorkeur?

Precisie en tolerantie op de CNC

Nog een voordeel van de nokkengestuurde Tornos-machines ? De beelden. "De Zwitserse cam-machines zijn gemakkelijk toegankelijk, zodat u kunt zien wat er gebeurt", zegt Reader. Dit maakt ze perfect voor het leerwerkprogramma van het bedrijf, dat door Reader wordt toegeschreven aan het leveren van personeel. Fotocredits:Precision Plus

"Het hangt echt af van de behoeften van het onderdeel", zegt Reader. "Sommige onderdelen hebben meer precisie nodig, wat een Zwitserse CNC biedt." Neem het voorbeeld van een tandheelkundig onderdeel dat de instelling produceert. Aan het ene uiteinde is de diameter slechts 0,01 inch dik en de lengte-tot-diameterverhouding is vrij hoog, dus het vereist extra ondersteuning om geratel te elimineren en te voorkomen dat het onderdeel in de machine afbreekt. Deze kenmerken van het onderdeel maken de CNC noodzakelijk, omdat het in staat is tot hogere precisie en grotere stijfheid. Bovendien moet de oppervlakteruwheid bijna onberispelijk zijn, aangezien een kleine onvolkomenheid catastrofaal kan zijn. "We moeten ervoor zorgen dat we de tolerantie precies halen", zegt Reader. "Als dit tandheelkundige onderdeel enige onvolkomenheden aan het oppervlak zou hebben, zou dit kunnen leiden tot scheurgroei en falen tijdens gebruik."

Ik denk dat iedereen die in een tandartsstoel heeft gezeten dankbaar is voor de verhoogde precisie van de CNC-machine.

Dit tandheelkundige onderdeel moet voldoen aan veeleisende toleranties en heeft een grote lengte-diameterverhouding, waardoor het nodig is om een ​​CNC-draaimachine van het Zwitserse type te gebruiken in plaats van een door een nokken aangedreven machine. Fotocredits:Precision Plus

Andere factoren dan tolerantie kunnen een rol spelen bij de keuze om de CNC-machines te gebruiken. Om te beginnen kunnen ze grotere onderdelen aan – 12, 20 of 32 millimeter, afhankelijk van de machine. Bovendien hebben onderdelen zoals de tandheelkundige component hogedrukkoelvloeistof nodig, wat niet mogelijk is in de nokkenaangedreven Zwitserse draaibanken. Koelvloeistof kan ook een belangrijke factor zijn voor materialen die vezelige of plakkerige spanen genereren, evenals klepcomponenten met groeven van O-ringen die hoge druk vereisen om spanen te verwijderen.

Ten slotte vinden de kopdraaibanken werk met grotere en complexere onderdelen met een diameter tot 2,5 inch. "Als we veel materiaal moeten verwijderen of een hogere mate van complexiteit hebben, gaan we over het algemeen ons Miyano-platform gebruiken", zegt Reader. De Miyano ABX wordt gebruikt voor agressieve en nauwkeurige bewerkingen - mede dankzij de hydraulisch bediende klauwplaten en het robuuste machineontwerp dat het platform biedt. Een onderdeel dat wordt gebruikt bij de productie van halfgeleiders omvat een groot deel van het verwijderen van ID-materiaal, excentrisch boren, draadsnijden en OD-draaien op roestvrij staal met hoge treksterkte en hoog rendement. Op een tweespillige draaibank met drie revolvers kan het onderdeel in één bewerking compleet worden bewerkt tegen een zeer concurrerend tarief.

Dit onderdeel is beter voor de productie van halfgeleiders geschikt voor de traditionele draaibank. Het omvat meerdere excentrische boorbewerkingen, het verwijderen van zwaar ID-materiaal en verschillende uiterlijke kenmerken - allemaal in een moeilijk te bewerken roestvrijstalen legering. Fotocredits:Precision Plus

De andere draaibank – de Miyano BNX – is er vooral voor zijn efficiëntie. "De BNX biedt snellere productiesnelheden dan de ABX, terwijl ook verschuivingen van de vijfde decimaal mogelijk zijn", zegt Reader. Precision Plus bewerkt componenten plus-of-min 1 tienduizendste inch bij OD-draaien en in totaal 3 tienduizendste bij ID-boringen. Als het niet zo nauwkeurig hoeft te zijn, kan het tegelijkertijd op de hoofd- en subspil worden bewerkt met de enkele revolver, wat de doorvoer op veel onderdelen verhoogt. Beide platforms zijn uitgerust met snelwisselsystemen van Hainbuch om de insteltijd en de concentriciteit van het onderdeel van spil tot spil te verbeteren.

Zoals met veel dingen in de bewerking, komt het echt neer op het onderdeel. "Over het algemeen geldt:hoe groter en complexer het onderdeel, hoe groter de kans dat het op de draaibanken met vaste kop gaat", zegt Reader. “Kleinere cilindrische onderdelen met extreem nauwe toleranties of die hogedrukkoelvloeistof nodig hebben, gaan op de Zwitserse CNC-machines. Maar als we het op de Zwitserse CAM-machines kunnen maken, zal het daar waarschijnlijk sneller en net zo nauwkeurig worden geproduceerd.”