Uw Slijpoperaties Verhogen: Van Goed naar Geweldig met Geavanceerde Software & Automatisering

Hoe software, automatisering en slijpmiddelvooruitgang slijpen van delen en gereedschappen in overdrive sturen.

Misschien is uw bedrijf gespecialiseerd in luchtvaart- of medische componenten, en moet u complexe geometrieën produceren in metalen te zacht om via conventionele bewerkingsmethodes te snijden. Of misschien werkt u in of bezit u een gereedschaps- en snijgereedschapswinkel, en zoekt u naar snellere, meer kosteneffectieve manieren om boormessen, frezen en vormgereedschappen te produceren. Wat de reden ook is, en wat de vereiste ook is, u hebt geluk. Als met de meeste metaalbewerkingstechnologieën, heeft slijpen - properer abrasieve bewerking genoemd - in de afgelopen jaren sterk verbeterd.

Hoe zo? Voor beginners, hebben slijpwiel-fabrikanten nieuwe bindingen en superabrasieven ontwikkeld die de titel "super" duidelijk verdienen, in staat om meer materiaal in minder tijd te verwijderen dan ooit tevoren. En slijpmachinefabrikanten leveren steeds capabelere apparatuur, rigied en krachtig genoeg om volledig voordeel te halen uit die geavanceerde abrasieven, terwijl ze slimme functies zoals automatisering, remote monitoring en intelligente softwaresystemen aan hun werktuigmachines toevoegen.

Kortom, slijpen is een nieuw tijdperk van productiviteit en deelnauwkeurigheid binnengegaan; als u er geen voordeel van haalt, kunt u significante kansen voor procesverbetering, verhoogde productkwaliteit, en een boost in de nettowinst missen.

Betere Controle is Cruciaal

Een sleutelaandrijver hiervoor is een tekort aan gekwalificeerde machinisten. Dat is volgens Shane Farrant, national product manager voor slijpmachines bij JTEKT Toyoda Americas Corp., Arlington Heights, Ill., die toevoegde dat het maken van de mens-machine-interface (HMI) makkelijker te begrijpen een noodzakelijke eerste stap is naar het minimaliseren van de effecten van een minder-geschoolde arbeidskracht.

"Een eenvoudigere, meer intuïtieve HMI is een van de vele machineverbeteringen die we voor ons assortiment universele, cilindrische, nokas- en krukas-slijpmachines ontwikkeld hebben," zei hij. "Dit betekent een gebruiksvriendelijk formaat, met grotere betrouwbaarheid op afbeeldingen en andere graphics om setup- en programmeerprocedures te helpen."

Er is ook een grote duw geweest naar een Internet of Things-gebaseerde (IoT) werkomgeving. Bijvoorbeeld, de diagnostiekpagina op Toyoda's TOYOPUC touch-besturing toont koelvloeistofniveaus, machinetrilling, olietemperatuur - alles wat kan vertalen naar slechte dealkwaliteit of een productieprobleem creëren, zal een directe alert sturen naar wie ook verantwoordelijk is voor het oplossen ervan. Bovendien is het mogelijk om deze informatie van de machinebesturing te verzamelen en naar een genetwerke database te duwen voor historische analyse.

Een andere tijdbesparende functie is de automatische generatie van alternatieve programma's, die een operator kan oproepen als er een procesgerelateerd probleem is. JTEKT Toyoda Proposal Engineering Manager Steve Earley zei dat deze conversationele besturingsoptie beschikbaar is op het bedrijfs GE6 walslijpmachine, een machine die ook heeft geprofiteerd van enkele wijzigingen aan de gieting, motoren, en andere componenten, alle ontworpen om trillingen te verminderen en machinenaauwkeurigheid te verhogen in deze specialiteitsapplicatie.

De materialen gebruikt om de lithiumbatterijen te maken die in elektrische voertuigen gebruikt worden, zijn vrij dun, legde hij uit, en de rollen die dit materiaal produceren moeten daarom extreem nauwkeurig zijn, met heel fijn oppervlakteafwerkingen. "Wanneer een operator de machine instelt, zal de besturing een gegeneraliseerd programma presenteren om mee te beginnen, alsook twee alternatieven - één dat agressiever is voor snellere cyclus tijden, en een conservatiefere programma dat betere oppervlakteafwerkingen produceert," zei Earley. "Gebaseerd op de initiële resultaten, kan de operator gemakkelijk beslissen om over te schakelen naar welke set bewerkingsparameters het beste deel in de kortst mogelijke tijd levert."

Minder Operaties Vereist

Larry Marchand, vicepresident van de profielgroep bij United Grinding North America Inc., Miamisburg, Ohio, was het eens met de behoefte aan gemakkelijk te gebruiken besturingen, met name naarmate slijpmachines capabeler worden. Maar hij zei dat er ook een enorme roep is door de productiegemeenschap voor verminderd work-in-process en minder bewerkingsoperaties, wat United Grinding en andere bedrijven dwingt de zogenaamde "done-in-one" benadering te adopteren om operator-aantastingstijd te verminderen en waarde per operatie te verhogen.

Om dit te ondersteunen, heeft United Grinding "additionele processen, operaties, en functies" geïntroduceerd aan profielslijpmachines die ooit heel enkelvoudig waren. "Klanten willen meer waarde toevoegen in een enkele deelhanteing," zei Marchand. "We hebben een grote vraag gezien voor machines met automatische gereedschapswisselaars, wat het mogelijk maakt om het werkstuk te slijpen en dan een boor of frees binnen te halen om het deel af te maken. Dit elimineert secundaire operaties, vermindert deelleadtime en verbetert kwaliteit."

Betekent dit dat machinewinkels hun CNC-werktuigmachines in moeten ruilen voor een doe-alles super slijpmachine? Helemaal niet. Net als multitasking machines een prima werk doen van het frezen van een sleuf of slijpen van een journal, kan een multitasking slijpmachine nu taken uitvoeren die ooit voorbehouden waren aan bewerkingscentra en boor-tapmachines - dat gezegd, kan geen van de twee stijlen van werktuigmachines de ander vervangen. Zoals Marchand wijst: "Als je een deel hebt dat slijp-intensief is, ben je altijd beter af met een toegewijde slijpmachine."

Er zijn diverse redenen hiervoor, zei hij. Slijpen vereist substantieel meer koelvloeistof dan frezen en draaien operaties, gericht precies op het snijpunt van het werkstuk en wiel. Een wiel van een paar voet in diameter aandrijven vereist veel pk, veel meer dan beschikbaar is op een gemiddelde spaanmakende machine. Tenslotte, tenths en enkele-digit oppervlakteafwerkingen de hele dag vasthouden is iets waar de meeste CNC-slijpmachines uitblinken omdat ze ontworpen zijn om deze operaties te optimaliseren. Bewerkingscentra? Niet zoveel.

De Zware Klus Aankijken

Deze capaciteiten zijn met name relevant met metalen hoog in nikkel, chroom, en kobalt, zei Marchand. "Veel van ons bedrijf komt van klanten die delen produceren uit Inconel en Rene, materialen die - tenminste in hun geharde toestand - bijna niet bewerkbaar zijn. Hun enige optie is EDMen of slijpen, en dankzij de rigiditeit, kracht, en nauwkeurigheid van moderne slijpmachines, plus de beschikbaarheid van superabrasieven die tot onlangs onbeschikbaar waren, kiezen de meeste voor het laatste."

Een van de toonaangevende fabrikanten van superabrasieven is Norton|Saint-Gobain Abrasives, Worcester, Mass. Alfredo Barragan, senior corporate application engineer voor super-abrasieven Noord-Amerika, zei dat slijpen ooit beschouwd werd als een "afwerkings-enkel" proces, maar, met de ontwikkeling van steeds capabelere slijptechnologie, geëvolueerd is tot een mainstream bewerkingsproces. Om de grootste succes met dit proces te bereiken, moeten echter evenredig moderne abrasieven toegepast worden.

"Traditionele hars- of metaal-gebonden diamantmatrixwielen neigen ertoe om erg dicht te zijn," zei Barragan. "Dicht zijn is een goed ding omdat het je een robuuste structuur geeft en helpt een sterke binding te bieden die die structuur bijeen houdt, maar het doet één overweging opkomen: het wiel neigt ertoe sneller te laden, wat op de lange termijn productiviteit verlaagt. Norton Winter Paradigm hybride binding wielen lossen dit op."

De wielen worden gezegd een combinatie te bieden van verbeterde korrelretentie met hoge niveaus van porositeit, dus snijkkrachten verminderen. Hogere porositeit vermindert ook laden - het wiel slijpt koeler, vrijer, met minder downtime, uiteindelijk meer delen per dag producerend. Afhankelijk van het gebruikte abrasief, slijpen hybride binding wielen efficiënt hardmetaal, geavanceerde keramiek, geharde gereedschapsstalen, en de hoge-temperatuurlegeringen die United Grinding's Marchand net noemde.

Er is meer aan dit dan abrasievechnologie, though. Net als de werktuigmachines waaraan ze bevestigd zijn, worden de wielen zelf slimmer, met ingebouwde RFID-tags voor beter assetbeheer, gestroomlijnde inkoop, gebruik- en afdresseringsinformatie tracking, en bescherming tegen operatorfouten.

Norton|Saint-Gobain beperkt zijn inspanningen ook niet tot abrasieve producten. Zijn 4Sight-procesmonitorings- en diagnostische systeem biedt IoT-functionaliteit vergelijkbaar met eerder besproken, met brand-agnostische, real-time monitoring van slijpmachine-waarden zoals spindellast en machinegebruik, en de capaciteit om data op te slaan voor trendanalyse of alerts te sturen zoals nodig. "Dit is een van de grootste initiatieven van het jaar voor ons, en samen met onze slimme tag-systemen, dient als de fundering van onze Industrie 4.0-oplossing," zei Barragan.

Komend naar Uw Scherm: V@dison

Ze zijn niet alleen. Vollmer of America Corp., Carnegie, Pa., samen met zijn moederbedrijf, de Vollmer-groep, werkt aan een aantal tools en diensten ontworpen om slijpoperaties "digitaal te transformeren". Gebrandmerkt als V@dison, omvatten deze de V@-scherm voor verbeterde zichtbaarheid van machineparameters, V@ check voor procesimulatie, V@ boost om machineprestaties te optimaliseren volgens het werkstuk, en V@ guide voor meer consistente preventieve onderhoud.

Vollmer is nog in de vroege stadia van deze initiatief, maar Noord-Amerikaanse Verkoopmanager Shannon Fox zei dat er nog steeds genoeg low-hanging improvement-fruit beschikbaar is voor de slijpgemeenschap. Hoofd onder deze is automatisering - Fox wees op de robotische deelladen en wielwisselcapaciteiten van zijn VGRIND 360 gereedschaps- en snijgereedschapslijper als één voorbeeld, opties die Vollmer en inderdaad de meeste werktuigmachinefabrikanten op routinematige basis installeren naarmate hun klanten werken naar lights-out productie.

Simulatie is een ander routinematig verzoek. Hoewel Vollmer's V@ check-systeem nog in ontwikkeling is, merkte Fox op dat de NUMROTOplus-software aangeboden op Vollmer en andere merken van slijpapparatuur een volwassen, goed-geaccepteerde alternatief is. "Simulatie wordt belangrijker naarmate slijpers capabeler worden," zei hij. "De kwartieren zijn strakker, gereedschapsgeometrieën zijn steeds complexer, en veel machines - de onze inbegrepen - staan toe het gebruik van meerdere wielpakketten in een enkele job, wat interferentiebezorgdheden oproept. Zonder simulatie, loop je het risico een erg dure werktuigmachine te crashen."

Zien is Geloven

Simulatie is belangrijk voor andere redenen ook. Melbourne, Australië-gebaseerde ANCA CNC Machines, gebruikt het bijvoorbeeld om gereedschapsunbalance in variabele-pas frezen te voorspellen. "Dat is een van de trade-offs met hoge-prestatie snijgereedschappen - omdat de fluït-ruimte onregelmatig is, zijn ze inherent out-of-balance," zei Lucas Hale, global marketing manager. "Om dit te bestrijden, hebben we simulatiesoftware ontwikkeld die unbalance berekent en het NC-programma aanpast om het te compenseren door additioneel materiaal in strategische locaties te verwijderen. Het gereedschap komt van de slijper perfect gebalanceerd, leverend verlengde gereedschapslevensduur en betere oppervlakteafwerking op het bewerkte deel."

Hale was het eens met de roep naar automatisering, inclusief robotische deel- en wielhanteing, maar bood een aantal additionele manieren om productiviteit op te pompen. Waar routinematige "kleven" van het wiel om laden te verwijderen ooit handmatig gedaan werd, heeft ANCA het geautomatiseerd, arbeidskosten verminderend en wiellevensduur verlengend. ANCA's software en machines worden gezegd "significante ease-of-use" te bieden, insteltijd verminderend. En laser-gebaseerde metingssystemen bieden in-proces verificatie van snijgereedschapsnauwkeurigheid en geometrie, gevolgd door geautomatiseerde offsets of wielafdressering om slijtage te compenseren.

En ANCA heeft dat proces een stap verder getrokken. Door samenwerking met bedrijven zoals Zoller Inc., een toonaangevende leverancier van gereedschapsvoorafstelapparatuur, heeft ANCA een interface ontwikkeld die geautomatiseerde inspectie en terugkoppeling naar de CNC-slijper ondersteunt - een robot plaatst het snijgereedschap in de voorafsteller, die het meet en de resultaten stuurt naar een softwaresysteem dat de machine aanpast zoals nodig. Dit "sluit de lus," legde Hale uit, en samen met geïntegreerde blankbeheersystemen, stelt het klanten in staat om "honderden gereedschappen te laden, op go te drukken, en de volgende dag terug te keren naar voltooide snijgereedschappen," zei hij.

"Basismachineconstructie is ook verbeterd de afgelopen vijf jaar of zo," vervolgde Hale. "Bijvoorbeeld, lineaire motoren zijn in onze industrie veel meer algemeen geworden. Ze dragen niet alleen bij aan de kwaliteit van de snijgereedschappen en daarmee de kwaliteit van de delen die met ze gemaakt worden, maar lineaire machines bewegen veel sneller dan die met balspindels, cyclus tijden verminderend. En omdat er minder slijtage is op machinecomponenten, wordt apparatuurslevensduur verlengd. Dit is waarom lineaire motoren vrijwel een standaardcomponent zijn geworden van elke hoge-precisie, hoge-prestatie slijpmachine."

Eerste Deel, Goed Deel

Net als JTEKT Toyoda de tekortkoming aan geschoolde machinisten aanpakt met meer intuïtieve besturingsoftware, werkt Rollomatic Inc., Mundelein, Ill., eraan om machinesetups zowel makkelijker als sneller te maken. Dat is omdat de meeste gereedschaps- en snijgereedschapsfabrikanten niet anders zijn dan elke metaalsnijjobshop; ze worden geconfronteerd met kleinere batchformaten en kortere levertijden, wat insteltijd een groter percentage van elke productierun maakt. Een deel van de oplossing? Betere software.

"Decennialang hebben winkels drie, vier, vijf werkstukblanks per setup verbrand, de machine geleidelijk inregelend tot ze een goed stuk kregen," zei Eric Schwarzenbach, president van Rollomatic Inc. "Maar door intelligente software te gebruiken, is het erg mogelijk om het aantal schrootwerkstukken te verminderen, met nul als uiteindelijke doel. Niet alleen vermindert dit materiaalkosten, maar insteltijd ook."

De software helpt de operator door een 3D-representatie van de werktuigmachine, werkstuk, en slijpwiel te maken, zei Schwarzenbach, wat de noodzaak voor een droge run elimineert. De operator kan de animatie versnellen, vertragen, terugspoelen of inzoomen op probleemgebieden, hem helpend potentiële botsingen tussen het wielpakket en werkstuk te vermijden. En wanneer de animatie klaar is en de machine daadwerkelijk delen maakt, werkt de software om "lege bewegingen" te elimineren en veiligheidsafstanden tot een minimum te verkorten.

Slimme software is geweldig, maar Schwarzenbach was snel om te wijzen dat de werktuigmachine en zijn gerelateerde systemen even belangrijk zijn. Hoe nauwkeuriger en stabieler de werktuigmachine, hoe makkelijker het is om de doeldimensie bij de eerste keer te raken. Ook, verbeterde wielafdresseringstechnologie, geautomatiseerde kalibratieprocedures, snellere besturingen die berekeningen sneller verwerken, en hybride wielbindingen die slijtvast, vrij-snijpend, en scherpe hoeken langer behouden, zijn cruciaal. Deze factoren spelen een grote rol in snellere setups en een verbeterde capaciteit om het eerste deel een goed deel te maken, met kortere cyclus tijden als bonus.

Zoals anderen hebben vermeld, is geautomatiseerde wielwisseling een andere slijp-game-changer - Schwarzenbach zei dat Rollomatic's hoge-snelheid wisselaars een wielpakket in vijf seconden kunnen ruilen, arboor-tot-arboor, en slijp-tot-slijp tijden van 11 seconden bereiken. Het voordeel gaat verder dan kortere cyclus tijden. "Als je een pakket met vier wielen hebt, is de botsingspotentieel hoger dan een met één of twee wielen. Dit vercompliceert de setup. Dus, als je een groot wielpakket kunt opsplitsen en de 11 tot 12 seconden wielwisselingstijd kunt betalen, dan is dat de voorkeurmanier om te gaan in deze dag en eeuw."