Barrières voor uitlichtende bewerkingen bij precisiebewerkingen

Wat is Lights Out Machining - en hoe realistisch is het?

Verlicht machinale bewerking is een methode om de productie te automatiseren om de benodigde hoeveelheid menselijke interactie te minimaliseren of te elimineren. Dit idee om mensen te vervangen door een gadget of proces dat hetzelfde werk sneller, beter of goedkoper doet, is niet nieuw.

De afgelopen jaren is de allure van robotica en automatisering blijven groeien, ook op het gebied van precisieverspaning. Volledig geautomatiseerde verlichting van de productie - met zijn potentieel voor verhoogde productiviteit, grotere doorvoer, energiebesparing en lagere arbeidskosten - is waarschijnlijk de droom van elke eigenaar van een machinewerkplaats.

Maar de realiteit is een uitdaging, vooral in de wereld van precisiebewerking. Zelfs met bewerkingen die beweren volledig geautomatiseerde productie te bieden, is het een beetje een fantasie om te zeggen dat een precisiebewerkingsservice de hele dag en de hele nacht "uit zichzelf loopt".

Criteria voor levensvatbare Lights Out-bewerkingen

Elke productie die uitgaat - of het nu gaat om CNC-precisiebewerking of een andere productiemethode - moet een aantal basisprincipes hebben om succesvol te zijn:

• Alle machines, inclusief gereedschappen, randapparatuur en programmering, moeten feilloos samenwerken. De apparatuur moet bestand zijn tegen continu gebruik, idealiter met de mogelijkheid om zichzelf te controleren en automatisch te corrigeren of uit te schakelen als zich een probleem voordoet.
• Hetzelfde geldt voor de mechanismen die worden gebruikt om materiaal in de apparatuur te voeren, koelvloeistof af te geven, vuil te verwijderen en afgewerkte producten te lossen.
• En in tegenstelling tot de droom "geen mensen nodig" is monitoring op afstand door een persoon - nogmaals, met de mogelijkheid om kleine problemen te corrigeren of het systeem uit te schakelen in het geval van een groot probleem - een bijkomend voordeel.

Misschien wel het allerbelangrijkste:om te bepalen of een machine in staat is om continu uit te werken, moet worden nagegaan of deze het hoogste niveau van betrouwbaarheid biedt. Het doel is een Cpk van ≥ 1,67 — dat wil zeggen, het vermogen voor 99,9999% van de onderdelen om aan de vereisten te voldoen.

Dat is (letterlijk) een toelaatbaar faalpercentage van slechts één op een miljoen.

En zelfs als een machine het licht uit kan, is de geaccepteerde maatstaf over het algemeen dat licht uit alleen een haalbare oplossing is als de investering binnen twee jaar terugverdiend is.

Waar vandaag de dag de lichten uit worden gebruikt

Er zijn veel toepassingen waar robotica een zegen is, zelfs als slechts een deel van het productieproces is geautomatiseerd. Bij alles, van bierbrouwen tot verpakkingen, van FedEx-hubs tot Amazon-magazijnen tot bagageafhandeling op luchthavens, speelt automatisering in twee omstandigheden een belangrijke rol:

• Waar het ook een op de miljoen betrouwbaarheid biedt

OF

• Waar de mogelijkheid is om het proces zelf te corrigeren op een kosteneffectieve manier

Enkele veelvoorkomende voorbeelden

Geautomatiseerde verpakkingsoperaties maken gebruik van ingebouwde go/no go-shunting om de kwaliteit te garanderen tijdens het uitlichten. Een camera kan bijvoorbeeld controleren of het product dat van de lijn komt goed is, en de machine kan slecht product opzij schuiven of zichzelf uitschakelen als zich een probleem voordoet.

Robotweerstandspuntlassen wordt veel gebruikt voor continu gebruik in de auto-industrie. (Je kunt meer lezen over weerstandspuntlassen op onze website.) In feite is dit waarschijnlijk het beeld waar mensen het meest aan denken als ze zich een beeld vormen van robots die aan een productielijn werken.

In tegenstelling tot de vervaardiging van een kartonnen doos, vereist dit type bewerking echter een ander niveau van kwaliteitscontrole. Je kunt immers niet zo goed een hele auto aan de kant schuiven omdat één las slecht is. Hoe controleer je of een elektrode niet ergens op een erg lange en complexe assemblagelijn stuk is gegaan?

Prime-applicaties voor automatisering

In Japan runt FANUC Corporation wat algemeen wordt beschouwd als het ultieme in geautomatiseerde, verlichte productie. Het heeft robots die 24×7 werken in een gigantisch complex van 22 fabrieken om andere robots te produceren voor klanten zoals Tesla Motors en Apple. Volgens FANUC Robotics America Vice President Gary Zywiol:"Niet alleen is het licht uit, we zetten ook de airconditioning en verwarming uit."

Automatisering wordt ook gebruikt in allerlei processen die mensvijandig zijn. Dit omvat productiestappen waarbij er kwaliteits- of veiligheidsproblemen zijn, maar ook waar een mens niet in het hoge tempo van een machine kan werken, zoals het hierboven beschreven puntlassen in de automobielindustrie.

Dus wanneer de werkomgeving of taak een hoge temperatuur of hoge snelheid heeft of wanneer het om giftige stoffen gaat, is robotica een enorm voordeel.

Uitdagingen om uit te lichten bij CNC-precisiebewerkingen

Het is allemaal erg intrigerend. Maar hoewel we niet tegen lichte bewerkingen zijn, blijven we terecht sceptisch over de levensvatbaarheid ervan in de precisiemachinewerkplaats, waar continue automatisering zonder toezicht een uitdaging blijft.

Gebruikte materialen

In onze wereld hangt de mogelijkheid om lichte bewerkingen uit te voeren bijvoorbeeld niet alleen af ​​van de onderdeelgeometrie, maar ook van het gebruikte materiaal. Over het algemeen is een zachter materiaal - een materiaal dat het gereedschap niet zo snel verslijt als een harder materiaal of dat niet veel vezelige spanen zal creëren die zich rond het gereedschap zouden wikkelen - een betere kandidaat voor taken waarbij het licht uitgaat.

Dat betekent dat u met een geschikt zachter materiaal uw machine om 17.00 uur kunt instellen om de hele nacht te draaien, en dat u 's ochtends terugkeert naar een mand vol onderdelen die binnen de tolerantie vallen, zonder dat het gereedschap kapot of versleten is.

Een harder materiaal zoals roestvrij staal wordt echter door niemand aanbevolen voor lichte CNC-precisiebewerkingen. Dat komt omdat zo'n hard, taai materiaal het gereedschap snel kan verslijten of breken. Of je komt 's ochtends aan bij veel onderdelen die niet aan de specificaties voldoen, waardoor je de hoeveelheid materiaal die je in de machine hebt geladen verspilt en je leveringsschema in de war raakt.

Vereiste toleranties

Toleranties zijn een andere belangrijke overweging. Als u een tolerantie heeft van ±0,005” (0,127 mm) en een vertrouwd materiaal, is lichte precisiebewerking geen probleem. Maar als je een tolerantie van ±0,0005" (0,0127 mm) of minder hebt, vraag je om problemen.

Dat komt omdat, afhankelijk van het materiaal, het proces het gereedschap zal verslijten. Als u een buitendiameter (OD) van 0,0002" (0,00508 mm) aanhoudt en het proces zonder toezicht uitvoert, zullen uw onderdelen 's ochtends hoogstwaarschijnlijk buiten de specificaties vallen vanwege slijtage van het gereedschap.

Materiaal wat wel en niet mag bij Lights Out Machining

Bepaalde materialen zijn van nature meer geschikt voor CNC-precisiebewerkingen. Zo kunnen bijvoorbeeld messing, 6061 aluminiumlegering en bepaalde kunststoffen worden gebruikt die niet de neiging hebben om lange, vezelige spanen te produceren die zich rond het gereedschap kunnen wikkelen.

Zelfs 303 roestvrij staal kan worden geprobeerd voor lichte bewerkingen. U moet de apparatuur echter eerst programmeren om een ​​paar uur te werken om te testen op houdtolerantie en om te controleren op slijtage van het gereedschap.

Sommige materialen zijn absoluut niet geschikt voor lights out productie. Dit omvat de lieveling van de medische apparatuurindustrie, roestvrij staal 304, dat moeilijk te bewerken is, vezelige spanen produceert en bramen gooit. Bovendien zijn 316, 17-4 en de meeste andere roestvaste staalsoorten moeilijk te bewerken en kunnen ze uw gereedschap beschadigen.

De superlegeringen kunnen niet licht worden bewerkt en titanium mag nooit, OOIT onbeheerd worden achtergelaten. (We hebben video's gezien van een machine die vlam vatte door vonken van titaniumonderdelen - iets dat best cool was, maar absoluut niet wordt aanbevolen!)

Andere struikelblokken in het donker

Voor precisiebewerking van duizenden en duizenden onderdelen, kan de reeks up-to-date CNC Swiss-schroefmachines van Metal Cutting de productie van lichten ondersteunen, doordat we de staafaanvoer kunnen laden en de machine automatisch kunnen laten draaien. Afhankelijk van de diameter kunnen we tot twaalf staven laden met een diameter van 0,630″ (16 mm); met de kleinste standaard startvoorraaddiameters van 0,090” (2,25 mm), kunnen we nog meer laden.

Bewaking vereist

De aard van CNC-precisiebewerking is echter dat u tijdens een normale dienst van acht uur nog steeds iemand nodig heeft die de belasting in de gaten houdt en ervoor zorgt dat alles correct verloopt. Dus zelfs in precisiemachinewerkplaatsen die zeggen dat het licht uit is, kun je er vrij zeker van zijn dat er iemand is om ervoor te zorgen dat er niets misgaat.

Problemen met laden van balk

Precisiebewerking brengt ook uitdagingen met zich mee bij het automatisch laden van staven. Ten eerste moet u altijd rekening houden met de diametertolerantie van het materiaal dat u gaat bewerken. Bovendien, alleen omdat je een staaflader hebt, wil nog niet zeggen dat het materiaal correct zal laden, en er is een leercurve bij vrijwel elk uitgevoerd project.

Als u bijvoorbeeld met onderdelen met een kleinere diameter werkt en de machine niet perfect is afgesteld, kan deze proberen twee staven materiaal tegelijk te laden, met zeer slechte resultaten.

Het gereedschap schoon houden

Een andere vereiste is dat het proces voor het uitdoven van het licht hogedruklucht of een andere hoogwaardige methode moet bevatten om het werkgebied vrij te houden van spanen, zodat ze niet opnieuw snijden en het gereedschap dof maken. U moet ook nadenken over hoe u afgewerkte onderdelen moet lossen, rekening houdend met hoe kwetsbaar die onderdelen kunnen zijn, om ervoor te zorgen dat ze niet worden beschadigd na het machinaal bewerken.

Betrouwbaarheid van Lights Out in Precision Machining

Begrijp ons niet verkeerd - we zeggen niet dat de productie van licht uit een onmogelijkheid is bij CNC-precisiebewerking. Maar het vereist wel het samenbrengen en krijgen van input van alle belanghebbenden en leveranciers in de planningsfase, om ervoor te zorgen dat u:

• Het perfecte materiaal
• De juiste afmeting en geometrie van het onderdeel
• Cpk ≥1,67 op de apparatuur
• Toleranties die niet zo strak zijn dat 99,9999% procesbetrouwbaarheid niet haalbaar is

Zelfs de meest nauwkeurige bewerking zou moeilijk zijn om een ​​betrouwbaarheid van één op een miljoen te leveren voor het gereedschap, de staaflader, de koelmiddeltoevoer en krappe toleranties. Maar als aan al die voorwaarden wordt voldaan, kan de lichtproductie worden berekend.

Hier bij Metal Cutting kunnen we bijvoorbeeld testen welke machine, gereedschap en materiaal de gespecificeerde resultaten zullen bereiken in een uitlichtproces. Of we kunnen een semi-light-out-proces testen, waarbij we een machine programmeren om extra onderdelen te produceren, niet in continu nachtbedrijf, maar in een extra halve dienst na sluitingstijd.

Het ROI-probleem bij precisiebewerking

Voor fabrikanten die steeds weer hetzelfde product maken, is het haalbaar om een ​​return on investment te realiseren binnen de tweejarige benchmark voor lights out-productie. Bij CNC-precisiebewerking gaat het echter grotendeels om het vervaardigen van veel verschillende onderdelen op kortere termijn.

Dat betekent voor veel precisiemachinewerkplaatsen dat er simpelweg geen tijd is om te testen of hun bewerkingen zonder meer kunnen worden uitgevoerd. Bovendien is twee jaar lang voor deze winkels om te wachten om ROI te zien, waardoor de bewerkingskosten onbetaalbaar worden...

Hier bij Metal Cutting citeren we elke dag meestal nieuwe machinewerkprojecten waarvoor 200 tot 20.000 stuks nodig zijn. Hoewel we banen hebben die jaren duren, hebben we niet vaak projecten die twee jaar ononderbroken duren. Het komt dus zelden voor dat alle planeten op één lijn liggen en dat we de tijd hebben om de opties voor de productie van licht uit te onderzoeken.

Uiteindelijk heeft machinale bewerking met een nauwe tolerantie zoveel variabelen dat het geen betrouwbaarheid van één op een miljoen kan garanderen, dus het is nog niet geschikt voor volledige productie met licht uit. Maar welke uitdagingen uw project ook met zich meebrengt, automatiseringstechnologie zal zeker een steeds grotere rol blijven spelen bij de productie van kleine onderdelen.

Voor tips over hoe u de beste specificaties voor uw kleine onderdelen kunt maken, downloadt u in de tussentijd onze gratis gids Hoe u uw offerteaanvraag kunt verfijnen voor uw maximale voordeel:veelgestelde vragen over de inkoop van kleine onderdelen.