De toekomst van geautomatiseerde bewerking:verbetering van precisie en efficiëntie

OVERZICHT VAN BEWERKINGEN EN MACHINEONDERHOUD

Bewerking is het proces waarbij materiaal wordt verwijderd van een metalen “onbewerkt stuk” om een gewenste complexe vorm te produceren.

Machine onderhouden verwijst naar de geautomatiseerde bediening van industriële werktuigmachines in een fabriek, voornamelijk met behulp van robotautomatiseringssystemen. Terwijl laden en lossen de primaire functie is van machinebeladingssystemen

Vaak vervult een robot andere waardevolle functies binnen het automatiseringssysteem, zoals het autonoom aanleveren en verwijderen van voertuigonderdelen uit de cel.  Andere taken kunnen worden geautomatiseerd en geïntegreerd binnen de holistische kijk op productie, waaronder CMM-/onderdeelinspectie, meten, afblazen, wassen, ontbramen en afwerken, sorteren, laser-ID-markering, verpakking en verzending.

Voordelen van machinebeladingssystemen zijn onder meer:

1. verhoogde productiviteit
2. minder directe arbeid
3. langere machineruns – 24/7
4. Verbeterd machinegebruik
5. verlaagde de totale productiekosten
6. verbeterde productkwaliteit
7. verbeterde machineveiligheid
8. operationele flexibiliteit
9. voorraadoptimalisatie

Vanwege de verfijning, functionaliteit en kosten die gepaard gaan met systemen voor machineonderhoud, vereisen de meeste fabrikanten een kapitaalgoedkeuringsproces voordat ze in deze systemen investeren, waarbij het uitvoerend management de aankoop moet goedkeuren. Meestal wordt een ROI (return on investment) berekend om de aankoop te rechtvaardigen.  Futura Automation is uitgerust om te helpen bij het vastleggen van de huidige kosten en het berekenen van de ROI

https://www.youtube.com/watch?v=po7wByneVeY

VERTICAAL FREZEN – 4 of 5 ASSEN?

Bij de verticale freesmachine is de spilas verticaal georiënteerd. Frezen worden in de spil vastgehouden en roteren om hun as, waardoor een “A”-afmeting ontstaat.  Een invoertafel biedt een X, Y in een 3-assige frees en een Z-dimensie in een 4-assige frees. De spil is een roterende as en kan over het algemeen worden neergelaten (of de tafel kan omhoog worden gebracht, wat hetzelfde relatieve effect geeft door de frees dichter of dieper in het werk te brengen), waardoor invallend zagen en boren mogelijk is. Er zijn twee subcategorieën verticale molens:de bedmolen en de torenmolen.

Wanneer ook een “B”-as wordt geroteerd, zijn er 5 bewegingsassen.  Een 5-assige machine biedt oneindig veel mogelijkheden wat betreft de onderdeelgroottes en -vormen die u effectief kunt verwerken. De term “5-assig” verwijst naar het aantal richtingen waarin het snijgereedschap kan bewegen. Op een 5-assig bewerkingscentrum beweegt het snijgereedschap over de lineaire X-, Y- en Z-assen en draait het ook om de A- en B-assen om het werkstuk vanuit elke richting te benaderen. Met andere woorden:u kunt in één opstelling vijf zijden van een onderdeel bewerken.

HORIZONTAAL FREZEN –

Een horizontale frees heeft dezelfde soort, maar de frezen zijn gemonteerd op een horizontale spil (zie Doornfrezen) aan de overkant van de tafel. Veel horizontale frezen hebben ook een ingebouwde draaitafel waarmee onder verschillende hoeken kan worden gefreesd; deze functie wordt een universele tabel genoemd. Hoewel vingerfrezen en de andere soorten gereedschappen die voor een verticale frees beschikbaar zijn, in een horizontale frees kunnen worden gebruikt, ligt hun echte voordeel in op de arbor gemonteerde frezen, zij- en vlakfrezen genoemd, die een doorsnede hebben die lijkt op die van een cirkelzaag, maar over het algemeen breder en kleiner in diameter zijn.

De belangrijkste machinefabrikanten zijn:

• Mazak:  HC, MEGA, VN
• Toyoda:400, 500, 630, 850, 1000, 1250, 1600 mm pallets
• Hurco:HM1700i
• Haas:  conus 40, taps 50
• DMG Mori:NH, NHX, DMC, DMU
• Okuma:  LB, LT, MULTUS
• Matsuura:  H-Plus

DRAAICENTRUM –

Draaien is een bewerkingsproces dat wordt gebruikt om cilindrische onderdelen te maken, waarbij het snijgereedschap lineair beweegt terwijl het werkstuk draait. Draaien, dat gewoonlijk met een draaibank wordt uitgevoerd, verkleint de diameter van een werkstuk tot een bepaalde afmeting en produceert een gladde afwerking van het onderdeel.  Een draaicentrum is een draaibank met een computernumerieke besturing (CNC). Geavanceerde draaicentra kunnen ook een verscheidenheid aan frees- en boorbewerkingen uitvoeren.  5-assige freesmachines kunnen worden geconfigureerd als draaicentrum, daarom bieden de meeste 5-assige machinefabrikanten een draaicentrumversie aan.

Belangrijkste fabrikanten:

• Mazak:hoofdkantoor, INTEGREX, MULTITEX, ORBITEC, QT
• Okuma:GENUS, MULTUS, LB, LT, LU, V40R
• Hurco:TM, TMX, TMM
• Matsuura:  CUBLEX
• DMG Mori:  NT, NTX, NZX, CTX, WASINO

ROUTING –

Een CNC-router (computer numerieke besturing) is een computergestuurde snijmachine waarop doorgaans een freesgereedschap is gemonteerd als een spil die wordt gebruikt voor het snijden van verschillende materialen, zoals hout, composieten, aluminium, staal, kunststoffen, glas en schuim.  CNC-routers kunnen de taken uitvoeren van veel machines in timmerwerkplaatsen, zoals de paneelzaag, de freesmachine en de boormachine. Ze kunnen ook schrijnwerk zoals pennen en gaten zagen.

SPUITGIETMACHINES en DIECASTEERMACHINES

Spuitgieten is het proces waarbij kunststof (of metaal in het soortgelijke “spuitgiet”-proces) in een mal wordt geperst.  De twee helften van een mal worden met voldoende kracht op hun plaats geklemd om het injectieproces te weerstaan.  Zodra het injecteren is voltooid, worden de mallen gescheiden en worden de onderdelen verwijderd.  “Sprue”, “Gates” en “Flash” moeten ook worden verwijderd.  Spuitgietmatrijzen kunnen zowel horizontaal als verticaal worden bevestigd. De meeste machines zijn horizontaal georiënteerd, maar verticale machines worden gebruikt in sommige nichetoepassingen, zoals insert moulding, waardoor de machine kan profiteren van de zwaartekracht. Bij sommige verticale machines hoeft de mal ook niet te worden bevestigd. Er zijn veel manieren om het gereedschap aan de platen te bevestigen; de meest voorkomende zijn handmatige klemmen (beide helften zijn met bouten aan de platen bevestigd); Er worden echter ook hydraulische klemmen (blokken gebruikt om het gereedschap op zijn plaats te houden) en magnetische klemmen gebruikt. De magnetische en hydraulische klemmen worden gebruikt waar snelle gereedschapswisselingen vereist zijn.

AUTOMATISCHE OPSLAG EN PALLETTRANSPORT

Palletbeheersystemen zijn een manier om onderdelen op te slaan zoals ze zich in het bewerkingsproces bevinden en deze onderdelen automatisch naar de werktuigmachine te voeren via zowel een transportband als uiteindelijk een robotarm (ook wel “tending” genoemd) met geschikt gereedschap dat het onderdeel met werkhoudgereedschappen, zoals OMIL, in de werktuigmachine voert.

Trinity Automation heeft drie verschillende niveaus van palletbeheer ontwikkeld voor een verscheidenheid aan gebruiksscenario's en bewerkingsvolumes.

Trinity-automatisering:  AX1, AX2, AX5

De AX1 is een compact, snel palletbeheersysteem dat is ontworpen om kleinere CNC-bewerkingscentra om te zetten in volledig geautomatiseerde productiesystemen, ideaal voor de Haas DT &DM-serie, Fanuc Robodrill en soortgelijke systemen.

De AX2 is een middelgroot palletbeheersysteem, met een groottebereik tot 16 inch diameter en 9 inch hoog. Zeer geschikt voor zijbelading van de Haas UMC-500, of verticale bewerkingscentra zoals de Haas VF2 of YCM NXV1020A

De AX5 is een groter palletbeheersysteem, zeer geschikt voor zijbelading van de Haas UMC-750, of verticale bewerkingscentra zoals de Haas VF4. De AX5 is de ultieme oplossing die uw verspaningsbedrijf naar een hoger niveau tilt.

AFWERKEN:  ONTBRAMEN EN POLIJSTEN

Verwerkte onderdelen vereisen meestal een zekere mate van afwerking voordat ze worden toegepast of verkocht.  Ontbramen kan worden beschouwd als een grove afwerking en kan gepaard gaan met slijpen of tuimelen in media.  Polijsten is een andere manier om een ​​onderdeel af te werken, vooral om cosmetische redenen.  Voor spuitgegoten / gegoten onderdelen is er ook een de-gating-, flash- of sprue-verwijderingsproces.  Pallets die worden gebruikt om onderdelen naar het bewerkingsproces te transporteren, kunnen ook worden gebruikt om dezelfde bewerkte onderdelen naar een ontbraam- of polijststation te transporteren

KWALITEITSINSPECTIE en CMM

Veel fabrikanten zullen ook verplicht worden om de vervaardigde componenten 100% te inspecteren op kwaliteit of naleving van strenge productiespecificaties.  Er worden een aantal hulpmiddelen gebruikt om geautomatiseerde inspecties uit te voeren, waaronder machine vision en coördinatenmeetmachines (CMM).  In alle gevallen kan het verplaatsen van onderdelen in en uit de inspectietools automatisch worden uitgevoerd met een robotarm.  Onderdelen kunnen naar een inspectiestation worden getransporteerd met dezelfde pallets die voor de bewerking worden gebruikt

AUTOMATISCHE IDENTIFICATIE-ETIKETTERING

Er zijn verschillende technieken om voltooide onderdelen te markeren met model- en serienummers.  Daartoe behoren laserprinten, dot-peening, RFID-tagging en inktprinten, in omgekeerde volgorde van populariteit.

AUTONOME MOBIELE ROBOTS (AMR's)

Een ander hulpmiddel om de productie te stroomlijnen en de arbeidskosten te verlagen is de Autonomous Mobile Robot (AMR).  Dit is een zich nog steeds ontwikkelende technologie om producten op de fabrieksvloer te transporteren zonder de noodzaak van transportbanden of handmatige vorkheftrucks.  Een AMR kan een product vanuit een ander proces naar de machinezijde verplaatsen, of van de machinezijde naar opslag, verpakking of verzending.

HOE KIES JE EEN SYSTEEM?*

Succes in de productie zal altijd draaien om winst, ook wel bekend als Return on Investment (ROI).  Er zijn twee elementen van rendement of winst, namelijk inkomsten minus uitgaven.  Uitgaven kunnen eveneens in twee delen worden verdeeld:direct en belast (overhead).  Directe kosten vinden plaats op de fabrieksvloer en bestaan ​​uit de werkelijke productiekosten van een onderdeel.  Directe kosten kunnen ook in twee delen worden verdeeld:arbeid en kapitalisatie (afschrijvingen).  Arbeid omvat niet alleen het uurloon, maar ook uitkeringen, arbeidsbelastingen en extra ondersteuningskosten, waaronder veiligheidsrisico's.  Repetitieve en eenvoudige arbeid die door een machine kan worden vervangen, moet worden vervangen voor het mondiale concurrentievermogen.

Sommige winkels blijven nog steeds gebonden aan hun traditionele werkwijze, in de overtuiging dat vertrouwde technologieën hen door nieuwe uitdagingen heen zullen helpen. Dat zal niet gebeuren – althans niet op de huidige mondiale markt. Het herkennen van nieuwe technologie, zoals de vooruitgang op het gebied van CNC, is een strategische beslissing die de toekomstige concurrentiekracht van een bedrijf verzekert.

Het rechtvaardigen van nieuwe technologie is een proces dat uit meerdere stappen bestaat:

Stap 1:  Inzicht in uw kosten
Gebruik een transparant kostenberekeningssysteem, evalueer alle kostenfactoren, inclusief directe ‘all-in’ of volledig belaste arbeid, evalueer hoe nieuwe technologie de cashflow kan verbeteren, en bereken de stukkosten en de invloed van investeringen in nieuwe technologie op de productiekosten en het rendement op investeringen.

Stap 2:  Begrijp potentiële voordelen van CNC-technologie
Enkele van de meetbare voordelen zijn onder meer een verhoogde productiviteit, kortere instel- en gereedschapswisseltijden, verbeterde uptime, doorvoer, uitvalpercentage en gereedschapskosten, terwijl de last van onderhoudskosten en taakvoorbereidingskosten wordt verminderd.

Net zo belangrijk zijn enkele van de immateriële voordelen van CNC:kwaliteit, nauwkeurigheid en verbeterde oppervlakteafwerking, zonder afhankelijk te zijn van de vaardigheid van de operator. Het kan ook de procesflexibiliteit vergroten, met vooraf ingestelde snelwisselgereedschappen met gestandaardiseerde wisselplaten en enkelpuntsdraaien in plaats van dure vormgereedschappen.

Stap 3:  Begrijp de kosten van oudere apparatuur
Oudere apparatuur betekent een bescheidener efficiëntie, langer dan de geplande insteltijden, en vereist verdwijnende vaardigheden om op te zetten en te bedienen. Even belangrijk is dat oudere apparatuur statistisch gezien niet aan de toleranties kan voldoen en buitensporig veel afvalonderdelen produceert, wat de efficiëntie schaadt en de materiaalkosten verhoogt.

De terugverdientijd berekenen
Er zijn een aantal manieren om de terugverdientijd van nieuwe technologie te evalueren. Door een Return on Investment (ROI)-analyse uit te voeren, kunt u een goede beslissing nemen over de aanschaf van een dure of goedkopere machine.

ROI-analyse geeft aan hoe de investering de cashflow van een bedrijf zal beïnvloeden, op basis van de inkomsten en uitgaven die aan het project zijn gekoppeld. De ROI wordt weergegeven als een percentage van het rendement.

Het bedrijf dat de ROI-analyse uitvoert, moet het rendement op de investering bepalen op basis van de projectkosten en de impact die de investering zou hebben op de cashflow. Zodra het rendement is bepaald, moet het bedrijf bepalen of dit een acceptabel rendement is. Normaal gesproken wordt een rendement van 20 procent of meer als acceptabel beschouwd.

Er is meer
Bij deze rechtvaardigingsmethode wordt echter geen rekening gehouden met belangrijke technische en strategische aspecten voor het behoud van het concurrentievermogen. Kwaliteit is bijvoorbeeld tegenwoordig een van de topprioriteiten voor eindgebruikers. Deze factor is een goed voorbeeld van wat niet volledig wordt onderkend in een ROI-analyse. Kwaliteit hangt niet alleen af van het type apparatuur dat wordt gebruikt, maar ook van het proces, zoals het compleet maken van onderdelen in één stap.

Naast kwaliteit zijn er nog een aantal andere voordelen – immateriële voordelen – die een impact zullen hebben op de concurrentiekracht van het bedrijf. Deze kunnen net zo belangrijk zijn als de impact van de investering op de cashflow. Het in aanmerking nemen van deze andere voordelen is een langetermijnbenadering van investeringen die het voortbestaan van het bedrijf kan garanderen.

Hoewel de ROI-analysemethode traditioneel wordt gebruikt om meerjarige projecten met een hoog volume te analyseren, kan deze ook worden gebruikt om de wijsheid te analyseren van het kopen van een machine voor de productie van een grote verscheidenheid aan onderdelen in kleine volumes over een aantal jaren. Het getoonde voorbeeld was heel eenvoudig en er zijn nog veel meer factoren waarmee u rekening zou kunnen houden, zoals de fiscale implicaties voor nieuwe machines.

Ten slotte is ROI niet noodzakelijkerwijs hetzelfde als winstgevendheid en concurrentievermogen. De winstgevendheid hangt af van de uurprijs van de machine die wordt overwogen voor aankoop en van de impact van de immateriële voordelen. Afhankelijk van de kapitaalinvesteringsbeslissing van een bedrijf kan de impact op de cashflow behoorlijk verschillen van de concurrentiekracht en winstgevendheid op de lange termijn.

Het is mogelijk om een hoge ROI en een lage winstgevendheid te hebben, maar het tegenovergestelde is ook waar.

Bekijk de aankoop van een nieuwe machine vanuit beide gezichtspunten. Voer een ROI-analyse uit en kijk ook naar de langetermijnimpact van de investering. Hoewel de winstgevendheid in eerste instantie hoger kan zijn als we naar een goedkopere machine kijken; vanwege de voordelen op de lange termijn kan de aankoop van machines van hogere kwaliteit de gunstigste keuze zijn voor de producent van precisieonderdelen

*Met dank aan Jeff Reinert van Index Systems in artikel gepubliceerd in:https://www.americanmachinist.com/cad-and-cam/article/21892337/justifying-investment-in-cnc-technology