High-Performance Machining omarmen: Snelheid, precisie en ROI boosten

High-performance machining is niet iets om te vrezen, maar iets om te omarmen. Duik in de diepte met deze HPM-primer voor een nader kijk op de technologie, voordelen en mindset die nodig zijn om het een succes te maken.

Iedereen die een metaalbewerkings- of productie vakblad heeft gelezen, heeft de termen high-performance machining en high-speed machining gehoord, maar je kan terughoudend zijn om de ideeën die ze nuttig maken te omarmen. Voor veel machinewerkplaatsen, voelt het misschien alsof je onderdelen prima produceert met bestaande snijders, toolpaden en CNC-apparatuur.

Waarom de boot schudden?

Er zijn goede redenen om meer over HPM te leren, vooral als je wilt uitgroeien naar de toekomst. Veel werkplaatsen die HPM hebben aangenomen, genieten van doorvoerniveaus die diverse keren hoger zijn dan wat maar een paar jaar eerder mogelijk was. Standtijd is beter, onderdeelkwaliteit is verbeterd en er is nieuwgevonden flexibiliteit om klanteneisen te vervullen terwijl het bedrijf groeit.

Wat is High-Performance Machining precies?

Wat is HPM precies, en wat is nodig om het te adoptieren? Een duur nieuw CAD-systeem? Een boel nieuwe frezen? Een werktuigmachine met meer as-letters dan de zondagskruiswoordraadsel? Een HPM-implementatie kan enkele, geen of al deze technologische vooruitgang omvatten. Hier is hoe een CAM-softwarebedrijf HPM in het verleden definieerde:

"HPM is een comprehensief pakket dat rekening houdt met de gehele machine," zei Dan Horn, een senior applicatie-ingenieur bij DP Technology, in een MachineDesign artikel. "Dit omvat mechanische kenmerken, besturing en servodrive prestaties, tooling, gereedschaphouders, vastzettingsystemen, onderdeelverwerking en zelfs bewerkingsstrategieën."

Een belangrijke manier om over HPM na te denken is als een bewerkingsstrategie - niet als een technologie op zich. Wat betekent dat? HPM is een mindset die voordeel trekt uit technologie om te doen wat het meest zinvol is voor de klus - om het beste resultaat en productie-uitvoer op te leveren - en een gewenst zakelijk doel te bereiken. Vandaag de dag kan technologie je helpen een HPM-werkplaats te worden, maar het vereist meer dan de machines.

"Het bewerkingscentrum is misschien niet de beste machine voor de klus, bijvoorbeeld," stelt Peter Zelinski, hoofdredacteur van Modern Machine Shop, in het artikel "High Speed Machining: The Next Decade." "Multitasking draaimachines doen vandaag meer, en zo doen bewerkingsystemen die ooit te toegewezen mochten zijn."

Zelinski argumenteert dat het niet uitsluitend over snelheid of machinetype gaat. Eerder, betoogt hij, gaat het over de organisatorische veranderingen die nodig zijn in de werkplaats of communicatie met klanten. Terwijl Zelinski dit stuk in 2006 schreef, klinkt zijn punt vandaag nog steeds waar. In de kern kan HPM fabricanten en werkplaatsen helpen meer werk aan te nemen met minder arbeid en grotere efficiëntie.

Hier zijn de kerncomponenten van een HPM-operatie.

De machines van High Performance

Het is belangrijk voor elke werkplaats om up-to-date te blijven op machine technologie, maar soms is het gewoon niet in de kaarten om te investeren in een 5-as bewerkingscentrum, multitasking draaibank of flexibel productiesysteem. Voor een ding, heb je misschien niet het juiste soort werk voor deze machines. Ook kan het lijken op meer van een financieel investeringsrisico dan mogelijk is aan te gaan (hoewel dat zou moeten verbeteren zodra de HPM-transformatie is begonnen).

Ja, het is waar dat een nieuwe werktuigmachine vaak onderdelen sneller produceert en betere toleranties houdt dan een aangekocht in de jaren '90 of eerder. Maar het is ook mogelijk om aspecten van HPM toe te passen op oudere machines en de productie-uitvoer te verbeteren. Bijvoorbeeld, een getande kop verticaal bewerkingscentrum kan beperkt zijn tot 6.000 rpm, maar dat betekent niet dat je geen grote verbeteringen in snijderlevensduur en onderdeelkwaliteit zult zien door chipverdunnings-technieken en volledige-lengte snijderbetrokkenheid te adopteren. Je kunt ook insteltijden verminderen door quick-change spanningsmiddelen te installeren.

De snijgereedschappen van HPM

Denk aan de voordelen van het gebruik van moderne snijgereedschappen. Als je nog steeds handgeslepen boeren gebruikt en gefrustreerd bent door het staatelijke kruipen van een HSS korenbloem frees, is het misschien tijd om je tooling strategie te heroverwegen. Snijgereedschapsfabrikanten hebben ongelooflijk robuuste hardmetaalsorten, coatings en geometrieën geïntroduceerd in de laatste jaren, en er is simpelweg geen manier om machine-uitvoer te verhogen tenzij je ze gebruikt.

In sommige gevallen betaal je meer per gereedschap, maar je zult ook dramatische verbeteringen in de bottom line zien door dit cruciale stuk HPM te adopteren. Technologisch geavanceerde gereedschappen kunnen langere standtijd hebben en helpen de totale eigendomskosten te verlagen door minder vervanging en arbeid voor onderhoud te vereisen.

Heb je al aspecten van HPM aangenomen, maar wil je je productieniveaus hoger duwen terwijl je machines onderhouden en op optimale niveaus houdt? Leer hoe overall equipment effectiveness je kan helpen dichterbij de ambitieuze doelen van nul defecten en geen ongeplande downtime te komen.

De spanningsmiddelen die je nodig hebt voor HPM

Zij-as vastzittende freeshouders en 6-inch freeskundigen schroefbanken hebben hun plek, maar er zijn veel effectievere manieren om snijgereedschappen en werkstukken vast te zetten. Krimp- en hydraulische gereedschaphouders bieden de superieure uitloop- en balanskarakteristieken die nodig zijn voor HPM's verhoogde snelheden en voedingen. Nul-punt vastzetting en andere quick-change tooling technologieën moeten omarmd worden om spindel-uptimes in de hoge 90s te bereiken (ja, dit is mogelijk zelfs in een high-mix, low-volume omgeving).

Als je geen gereedschappen offline instelt en een gestandaardiseerde, werkplaats-brede tooling aanpak adopteer, mis je grote verbeteringskansen. Elk bewerkingscentrum heeft een half-inch hardmetaal frees in gereedschapspocket zeven, bijvoorbeeld, en elke draaibank heeft een 80-graden diamant in station drie. Gebruik deze standaard best practices om instel- en programmeertijden te verminderen. Ze zullen grotere flexibiliteit bieden om taken naar welke machine ook beschikbaar is te verplaatsen.

De code die je nodig hebt voor HPM

Wanneer de meeste mensen HPM horen, denken ze aan trochoidale toolpaden, het chipverdunnings-effect, lange axiale en ondiepe radiale snijdiepten. Ze hebben gelijk. Moderne CAM-systemen bieden een verscheidenheid aan manieren om metaalafvoersnelheden te verhogen tijdens het verbeteren van standtijd en onderdeelkwaliteit. Neem ze aan. Deze toolpath strategieën laten zelfs een oude werktuigmachine of een goedkope import schitteren. Je zult moeten investeren in de snijgereedschappen en gereedschaphouders alsook het CAM-systeem zelf. Je zult ook freeskundigen, operators en ingenieurs naar training moeten sturen en hun daarna tijd geven om te experimenteren en het nieuwe systeem te leren.

Daarnaast wil je waarschijnlijk investeren in toolpath simulatie software, omdat je nieuwe manier van denken allemaal over downtime reductie gaat. Besteed de nodige tijd om 3D modellen te maken van gereedschappen en vastzettingsystemen, wat programmeren vereist. Ja, het kan alsof het veel gedoe is, maar je zal waarschijnlijk achterblijven als je het niet doet.

De data die nodig is om werkelijk high-performing te worden

Hier komen de buzzwords waar je op wachtte: slimme productie, Industrie 4.0, het industriële internet der dingen of "IIoT." Productie is of zal binnenkort helemaal over data gaan. Data vertelt je wanneer je snijder voedingen kunt verhogen en wanneer je onverwachte downtime zult incurreren omdat je spindellagers erop uit zijn om te stoppen met werken. Data vertelt je ook hoeveel minuten je elk uur verliest door gereedschapswissels en spanafvoer.

Uiteindelijk gaat data over het bereiken van de hoogste uptime en de grootste stapel onderdelen aan het einde van elke shift. Je moet data verzamelen, analyseren en handelen op wat het je vertelt. Dit is de essentie van Industrie 4.0.

Begin met meten van je HPM-uitvoer

Hogere voedingen en quick-change tooling zijn duidelijk een goed idee als je naar HPM wilt gaan, maar er is een groter punt om te benadrukken over HPM. Of je nu de trotse eigenaar bent van een sensor-gevulde, state-of-the-art werktuigmachine of je afvraagt waar je een vervanging voor je papieren-tape lezer vindt, je kunt niet verbeteren wat je niet kunt of wilt meten.

Daarom is de eerste stap op de weg naar high-performance machining het vestigen van een baseline, en dan continu werken om het te verbeteren. Netwerk je werkplaats, installeer machine-monitoring sensoren en software - en wijst een kampioen aan om prestaties te volgen. Eenmaal een verbeteringskans geïdentificeerd, focus op het maken ervan tot een dagelijkse, maandelijkse en kwartaalrealiteit. Documenteer duidelijk welke stappen gebruikt werden om een proces of uitvoer te verbeteren.

Begin met een enkel bewerkingscentrum of draaibank, stel dan specifieke doelen, zoals een 10 procent toename in spindelbeschikbaarheid tijdens het derde kwartaal of offline vooraf instellen tot juli vast - en werk continu naar deze doelen. Geen hoeveelheid high-performance machining betekent veel zonder prestatiedoelen en meting ernaar toe.

Heb je geprobeerd een deel van HPM in je werkplaats te adopteren? Wat werkt? Wat niet? Deel je ervaring in de reacties hieronder.