Wanneer onderhouden, herbouwen of vervangen van uw horizontale bewerkingscentrum

Veel werktuigmachines zijn gebouwd om te duren. Er komt echter een tijd in het leven van elke werktuigmachine dat er iets gedaan moet worden om de werking te verbeteren.

Laten we enkele van de beslissingen bekijken die winkels moeten nemen over verouderde horizontale bewerkingscentra (HMC's), inclusief zwaar onderhoud, upgrades, herbouw, en het vervangen van de machine door een nieuw model.

Het eerste wat gezegd moet worden over het verzorgen van horizontalen is ook veel te vaak vergeten: Je moet preventief onderhoud (PM) vanaf het begin doen. Machinebouwers bieden richtlijnen. Soms, zoals bij Doosan Machine Tools America, Pine Brook, N.J., is er letterlijk een diagram op de machine. Natuurlijk variëren deze schema's afhankelijk van hoeveel je de machine draait, maar zelfs een single-shift jobshop met een nieuwe machine moet aandacht besteeden aan PM, zei Ragen Hunsucker, servicemanager voor Tulsa, Oklahoma-gebaseerd Machine Tool Specialties, een Doosan-distributeur die Oklahoma, Kansas en zuidwest-Missouri dekt. Helaas, voegde hij toe, ervaren veel bedrijven een "machtstrijd tussen onderhoud en productie," en de behoefte aan "onderdelen, onderdelen, onderdelen" wint tot het punt dat ze jarenlang geen onderhoud doen.

Ten ere, bieden de meeste grote machinebouwers en hun distributiepartners aan om PM voor hun klanten uit te voeren, maar adoptie is vlekkerig. Jeff DeLaughter, eigenaar van Machine Tool Specialties, zei dat grotere bedrijven geneigder zijn een PM-contract te tekenen, hoewel productie-eisen het nog steeds een strijd kunnen maken om het werk daadwerkelijk in te plannen. En wat betreft midden- en kleinere winkels, is het aantal dat een aanbevolen onderhoudsplan volgt "bijna nul."

Bernie Otto, directeur technische ondersteuning bij Methods Machine Tools Inc., Sudbury, Mass., zei dat er twee typen klanten zijn die zich aanmelden voor PM-programma's. De eerste is een bedrijf dat er geen had en "te vaak gebrand was" door dure machineuitvallen wanneer ze het minst konden veroorzaken. De tweede is een bedrijf dat van tevoren erkent dat "ze unieke apparatuur beheren die moeilijk te vervangen is," vooral als ze die machines nodig hebben om op hogere niveaus te produceren. Hij noemde een Methods-klant die een heel agressief en ongebruikelijk materiaal bewerkt op een gespecialiseerde machine die moet blijven draaien. "Ze investeren in een consistent preventief onderhoudsprogramma. Elke zes maanden reinigen we de gebieden rond de balspindel en geleiderailen, controleren smeringstroom, en controleren algemene machinefunctionaliteit."

Otto observeerde dat de pandemie veel onderhoudstechnici vroegtijdig liet pensioen nemen. "Dus we zien een toename in servicecontracten omdat [klanten] geen onderhoudsmensen meer hebben," zei hij. "Alle oude lui zijn met pensioen gegaan. Nieuwkomers kunnen wel wegolie in de machine doen, maar bij Methods richten we ons op meer complete programma's. Meer en meer klanten beginnen te beseffen dat als ze hun service gestructureerd en georganiseerd krijgen, ze downtime beter kunnen plannen. We kunnen veel meer kleine problemen vooraf oplossen voordat ze echte grote problemen worden."

Taken en testen naarmate je machine ouder wordt

Doosan's vicepresident service, YB Lee, wees erop dat een hoog percentage HMC-gebruikers 24/7 draaien, of dicht bij, met hoge eisen aan uptime. Lee deelde routinematig onderhoud in kwartaal, halfjaarlijks, en jaartaken, met de laatste zaken als het afhalen van de wegdekken en chips schoonmaken, het koelvloeistofreservoir schoonmaken, de hydraulische vloeistof verversen, de machine-niveau controleren, backlash aanpassen, en spindel runout controleren.

Hunsucker zei dat zodra een HMC ongeveer 10.000 uren op de teller heeft, Doosan ook begint met een megohmmeter om mogelijke doorbraak in de motorwikkeling of kabeldegradatie (afbraak van de isolatie in de kabels naar de motoren) te detecteren. Hij waarschuwde ook dat boxways meer aandacht vereisen dan lineaire geleiders. "Met lineaire geleiders is het niet zo kritisch om aandacht te besteeden aan de wegen, het smeringssysteem, de olieverdelers, en dat soort dingen als je op een boxway machine zou doen." Maar boxways bieden superieure stijfheid en trillingdempende, wat ze populair maakt voor zware snijbewerkingen. (Doosan biedt beide typen HMC's.)

Als je PM bijgehouden hebt, en behalve duidelijke componentfouten, hoe weet je of het tijd is om een grote revisie te overwegen, of misschien een HMC te vervangen? Bill Malanche, COO voor Mitsui Seiki USA, Franklin Lakes, N.J., zei dat het niet realistisch te plannen is. In plaats daarvan, "machinedowntime en schrootsnelheid zijn waarschijnlijk een betere indicatie van hoe de machine het doet," bood hij aan. "Natuurlijk kunnen slechte onderdelen door een aantal factoren veroorzaakt worden, maar als je een bewezen productieproces hebt en je begint verslechtering te zien in dingen als rechtlijnigheid, perpendiculariteit, en nauwkeurigheid van componenten, dan heb je een indicatie dat er iets begint te faalen."

Otto herhaalde precies dit punt, zeggend "op veel manieren is het werkstuk de hartslag van de horizontale machine. Als je onnauwkeurigheden in je onderdelen ziet, of je krijgt slechte afwerkingen, dat is meestal een indicatie dat de machine problemen heeft. Het kan alles zijn van een versleten component zoals een lineaire geleiderail. Het kan verval van Turcite op een boxway machine zijn. Het kunnen zwakke trekstangen zijn. Het kan een zwakke palletspanningsmechanisme zijn.

"Er zijn een paar eenvoudige testen die de meeste machinisten kunnen uitvoeren om het gebied in te perken dat de problemen veroorzaakt," vervolgde hij. "Bijvoorbeeld, 'zet een gereedschap in de spindel, haal de sleutels eruit, en draai het om te zien of er speel in of uit is op de machine, wat kan wijzen op dat de trekstang zwakker wordt. Sommige mensen steken zelfs een schroevendraaier in de spindel om het een beetje te prijen. Als het beweegt, zijn de trekstangveren waarschijnlijk versleten."

Een andere eenvoudige test is een indicator aan de spindel bevestigen en dan afvoelen op de spanning terwijl je probeert de pallet handmatig te bewegen. "Als het beweegt, heb je waarschijnlijk backlash in een van je assen en zul je waarschijnlijk een servicepersoon moeten bellen."

Op dezelfde lijn zei Hunsucker dat een regelmatige balbaartest een snelle en eenvoudige methode is om "nauwkeurigheidsproblemen te vangen voordat ze optreden, of terwijl ze geleidelijk optreden." En, voor beter of erger, is het makkelijker om een klant te overtuigen een periodieke balbaartest te doen dan om zich aan te melden voor PM. Na het vestigen van een baseline, bieden de periodieke tests momentopnamen van de geometrische nauwkeurigheid van de machine. Op elk stadium kan de klant beoordelen of de graad van fout acceptabel is of aanleiding tot zorg. Hij kan bijvoorbeeld besluiten dat hoewel de machine uit tolerantie beweegt, hij blijft draaien omdat de onderdelen nog acceptabel zijn. Aan de andere kant, een luchtvaartwinkel kan bij dezelfde data concluderen dat het risico op slechte onderdelen nu hoog genoeg is om een volledige evaluatie en waarschijnlijke reparatiewerk te rechtvaardigen.

Als een machine die goed presteerde nu onacceptabel onnauwkeurig is, adviseerde Malanche om een gekwalificeerde aannemer of de machinebouwer in te huren om de machine "te herinstalleren" voordat enige grote reparaties zoals het vervangen van balspindels overwogen worden. "De machine is jarenlang heen en weer bewogen en de fundering zakt. Dit zorgt ervoor dat de machine kantelt. We willen die kanten kwijtraken. ... Ik hoef de machine niet te verplaatsen, maar ik ga het losmaken van de inertiekussens, het terugplaatsen naar waar het was, en het basis herinstalleren, heruitlijnen, een nieuwe lasercalibratie doen, dat soort dingen." In Malanche's ervaring lost dit het probleem meer dan de helft van de tijd op als de fouten niet enorm zijn. "Bijvoorbeeld, neem een machine die tientjes jarenlang heeft gehouden, je botst er en nu houdt het een duizendste. Je kunt dit misschien oplossen met hercommissionering."

Slimme upgrades

Laten we zeggen dat je machine de vereiste toleranties houdt, maar je hebt meer doorvoer nodig. Iedereen die voor dit artikel geïnterviewd werd, zei dat het upgraden van de besturing bijna nooit zinvol is. Maar Otto, ook Methods' productmanager voor OKK en Kiwa machines, zei dat twee andere upgrades serieus overwogen moeten worden.

"We kunnen additionele palletpools in de veld installeren om de machine in staat te stellen meer onbeheerde uren te draaien met een hogere mix van onderdelen. En we kunnen additionele gereedschapscapaciteit aan een machine toevoegen zodat het meerdere onderdelen kan hanteren die in de wachtrij staan." In feite, zei Otto, ongeveer 60 procent van Methods' Kiwa en OKK multi-pallet verkoop is voor machines die oorspronkelijk uitgerust waren met een standaard twee-pallet arrangemente. Dat is omdat, hoewel winkels vaak beloofd worden een contract voor "40.000 onderdelen, de initiële bestelling zal voor 3.000 zijn. Klanten hebben uitgevonden dat het wijser is om te wachten voordat ze all-in gaan op het grotere automatiseringssysteem."

De meeste horizontalen zijn uitgerust met twee pallets die 180° draaien, wisselend tussen de werkkring en het laad/losstation. Methods en andere leveranciers bieden automatiseringsopties die additionele pallets naar en van de laadkant van de machine's rotatie-wisselaar brengen. Otto beschreef standalone pools met een vast aantal pallets die één machine bedienen, een toren die één machine bedient (een ruimtebesparende benadering die nu populairder wordt), en lineaire systemen die een robot gebruiken om één of meerdere machines te bedienen. DeLaughter zei dat Doosan zijn lineaire palletsystemen zo bouwt dat je er over tijd tot zes machines aan kunt toevoegen, "en je pallets erbij kunt uitbreiden, zolang je begint met de juiste basis." En Otto voegde toe dat "de meeste van deze systemen een scheduler hebben, sommige van welke complexe routinguitdagingen van diverse jobs kunnen aan."

Otto verwierp naar een klant die een noodcontract ontving om respiratoronderdelen te maken tijdens de COVID-19-pandemie op hetzelfde moment dat hij de helft van zijn personeel verloren had door de ziekte. Methods heeft automatiseringskits op voorraad voor snelle veld-retrofit, en uitruste de winkel met een zes-station palletpool voor een bestaande Kiwa KH-45 machine, plus een nieuwe Kiwa KH-4500 met nog een zes-station palletpool. Beide machines gebruiken dezelfde pallets.

"Binnen een paar weken ging hij van ongeveer zes uur per dag draaien, want dat is alles wat je van een operator krijgt, naar ongeveer 16 uur. Hij kwam uiteindelijk op ongeveer 22 uur per dag, licht beheerd," zei Otto. "We namen de exacte zelfde jobs, snelheden, voedingen, alles wat hij voorheen deed. Alles wat we deden was twee palletpools toevoegen en dat verlengde zijn dagen en verdubbelde zijn productie met hetzelfde aantal mensen."

Het verhogen van onbeheerde bewerking vereist vaak het vergroten van de capaciteit van de automatische gereedschapswisselaar, met name als je een verscheidenheid aan jobs automatiseert. Otto legde uit dat "verschillende fabrikanten verschillende manieren hebben om hun gereedschapswisselaars uit te breiden," en sommige zijn ontworpen om het van het begin makkelijk te maken. Bijvoorbeeld, Methods kan simpelweg magazijnen toevoegen aan een OKK machine, en in sommige gevallen van 60 naar 170 gereedschappen gaan. "We kunnen een Kiwa's toolchanger in de veld retrofitten van 120 naar 240 gereedschappen in ongeveer een dag en een half."

Otto stelde diverse andere upgrades voor die vaak kosteneffectief blijken, zoals het toevoegen van een tastkop (voor eenvoudigere, geautomatiseerde instelling), en een mistafzuiger voor verbeterde gezondheid en veiligheid. Verbeterde koelvloeistoffiltratie en een spaanband kunnen ook nodig zijn als je doorvoer verhoogd hebt. En "software-upgrades voor het monitoren van gereedschapsbelasting en zulk" kunnen heel nuttig zijn.

Moezame keuze: Repareren, herbouwen of vervangen?

Als je HMC een groot probleem heeft, sta je voor een moeilijke keuze: repareren, herbouwen of vervangen? En het is niet puur een kwestie van de contante kosten voor elke optie. Voor een ding, zelfs als je de oude machine voor significant minder kunt herbouwen dan een nieuwe machine, moet je overwegen wat je die ruimte voor kunt gebruiken en de voordelen die de nieuwere technologie zou brengen.

Klaus Miller, vicepresident sales bij Absolute Machine Tools Inc., Lorain, Ohio, rapporteerde dat veel klanten 15 tot 20 jaar oude HMC's vervangen omdat ze versleten zijn en veel langzamer in elk opzicht dan nieuwere technologie.

"Sommige machines van die vintage hebben riemaangedreven spindels die maar 8.000 tot 10.000 rpm kunnen draaien," zei Miller, "versus vandaag de integrale spindels die op 15.000 draaien. Tool change time op de oudere machines is waarschijnlijk vijf tot zes seconden – ten minste het dubbele van wat je vandaag zou zien."

Wat meer is, klanten worden vaak gedwongen om de snelheden op de oudere machines verder te verlagen. "Ik heb veel klanten die hun 15-20 jaar oude machines op halve rapid draaien omdat de machine geen volle rapid meer aan kan." Daarnaast, zei Miller, "waren de oudere 400-mm horizontalen varkens, ze waren enorm. Groot en blokkig, veel bladmetaal, met een toolchanger aan de zijkant gebouwd en een spaanband die achteraan een extra vijf of zes voeten uitsteek. Nu is alles ingehuld en echt compact."

Lee zei dat Doosan HMC's ontworpen zijn om 40 uur per week te draaien gedurende 20 jaar zonder grote reparatie, wat past bij de jobshop-markt. "Maar," voegde Lee toe, "horizontale klanten draaien vaak 24/7. Die klanten zullen grote reparatiewerk nodig hebben in vijf tot zeven jaar." Toch, zelfs na slechts vijf jaar, wees Lee erop, kunnen ze hun productiviteit met 15 tot 25 procent verhogen – of zoveel als 30 procent afhankelijk van de toepassing – door een nieuwe machine te kopen. Dus een high-volume klant, die waarschijnlijk ook hoge eisen aan benodigde uptime heeft, moet een versleten machine vervangen. Aan de andere kant, zei Lee, hebben ze jobshopklanten die hun HMC's al 40 jaar draaien. "Dus het hangt af van de bruikbaarheid," zei hij.

Malanche merkte op dat Mitsui Seiki machines gebouwd zijn om 75.000 uur te duren. Hij herinnerde zich een bezoek aan een autoklant die 25 machines eigendom was maar geen langer dan vijf jaar hield.

"Hij vond onze apparatuur erg leuk en was extreem tevreden over uptime, betrouwbaarheid en deulkwaliteit. Maar hij zei me direct dat het idee van enige machines die vloerruimte in zijn faciliteit innemen voor meer dan vijf jaar, ongeacht hun staat, onpraktisch was. De heer legde me uit dat vooruitgang in technologie met betrekking tot snelheid en productie elk jaar significant zou veranderen. En een werktuigmachine die vandaag, zeg, 40 mpm in snelle doorloop snelheid kan doen, over vijf jaar 60 mpm kan doen. Dus de output van de machines die vloerruimte innemen zou verhoogd worden door puur technologische vooruitgang. Waarom machines hebben die 100 procent van de benodigde onderdelen produceren als je hetzelfde aantal machines 133 procent kunt produceren?"

Er zijn argumenten voor het repareren of zelfs herbouwen van een oudere HMC. Ten eerste, als de machine solid is maar één specifieke reparatie nodig heeft (bijv. vervanging balspindel), kan het de moeite waard zijn. Als het verwijderen en vervangen van de machine extreem storend zou zijn, kan het beter zijn om het op de shopfloor te herbouwen. Hetzelfde geldt als de levertijd voor een vervanging te lang zou duren.

Hoewel duurder de machine, des te aantrekkelijker herbouwen ervan lijkt. Zoals Hunsucker het formuleerde, "een boxway machine met een getande hoofdstuk ... zijn moeilijk te vervangen. Het is redelijk duur om de wegen en de wegtape te redoen, maar het is ook redelijk makkelijk voor een getrainde technicus. Zolang de elektronica niet oud is, is het herbouwen van deze machines en ze terug in productie brengen een levensvatbare optie."

Er is een vierde optie, voegde Hunsucker toe: de machine herbestemmen. Bijvoorbeeld, als een machine niet langer strakke toleranties houdt, kun je het genoeg repareren om het draaiende te houden en het gebruiken voor ruwbewerking.

Tot slot, als je besloten hebt om in nieuwe technologie te investeren, vraag om een inruil. Als je machine geen totale wrak is, vindt je vriendelijke lokale distributeur een nieuw thuis voor het, en bespaar je geld op de nieuwe machine. DeLaughter zei dat ze ongeveer half de tijd een machine in ruil nemen.