Produktion Drehen zu CNC

Automatic Products in Sumner, Washington, begann Anfang der 1990er Jahre als Lohnfertiger mit Nockenautomatik. Es verfügt jetzt über mehr als 50 CNC-Maschinen. Das Geschäft begann 2017 damit, Nockenautomatiken durch Lico LNTS-Maschinen zu ersetzen. Inhaber Joel Gregory sagt, es sei eine schwierige Entscheidung gewesen, da er das Handwerk mit Nockenautomatiken gelernt habe, aber arbeitsbedingte Probleme ihn zwangen. Die neue CNC-Anlage übertrifft die Kurvenautomatik um 37 %. Außerdem lässt die Werkstatt für viele Jobs die Maschinen ohne Licht laufen und hat Formwerkzeuge (und das Schleifen von Formwerkzeugen) sowie den Bedarf an Zweitmaschinen eliminiert – alles mit weniger Mitarbeitern. Bildnachweis:Absolute Machine Tools

Mitte bis Ende des 18. Jahrhunderts führte der Bedarf der Industrie an einer höheren maschinellen Produktion zur Automatisierung manueller Revolverdrehmaschinen mit Nockenbetätigung. Durch die Verwendung von Wellen mit rotierenden Trommeln oder flachen Nocken konnten Revolverdrehmaschinen Teile mit minimaler menschlicher Interaktion herstellen. Verschiedene Iterationen dieser Maschinen beherrschten dann mehr als 100 Jahre lang die Welt des Produktionsdrehens. Während dieser Zeit gab es Upgrades für Ein- und Mehrspindel-Schraubmaschinen, die die Produktivität, Leistungsfähigkeit und Sicherheit erhöhten, während die grundlegende Mechanik gleich blieb – rotierende Nocken trieben mechanische Verbindungen an, zusammen mit hochqualifizierten Arbeitskräften und Spezialwerkzeugen, die dafür erforderlich waren Maschinen einrichten und bedienen.

Das Aufkommen der CNC-Technologie in den 1960er Jahren brachte der Industrie große CNC-Drehzentren, die zwar genau und vielseitig, aber relativ langsam waren. Diese entwickelten sich in den 1970er Jahren weiter und wurden schließlich zu den CNC-Drehmaschinen von heute. Diese Maschinen sind jetzt in der Lage, komplexe Teile komplett mit Gegenspindeln fallen zu lassen, haben aber vielleicht nicht vollständig die Anforderungen von Produktionsdrehereien erfüllt, die mittlere bis große Stückzahlen von Teilen verarbeiten.

Die Drehmaschinenindustrie nach Schweizer Art war die erste, die in den 1970er Jahren die CNC-Technologie auf das Produktionsdrehen anwendete (CNC-Einspindelmaschinen wurden ungefähr zur gleichen Zeit eingeführt). Schweizer Typen waren ursprünglich in Europa beliebt, aber es dauerte einige Zeit, bis sie in Nordamerika weit verbreitet waren. Im Allgemeinen sind sie preisgünstig, haben beträchtliche Kapazitäten und bieten reichlich angetriebene Werkzeuge in einem kleinen Arbeitsbereich.

Der Werkzeugeinsatz ist auch eine einzigartige Eigenschaft von kurvengesteuerten Schraubmaschinen der letzten 100 Jahre. Das heißt, die Möglichkeit, mehrere Werkzeuge gleichzeitig in den Schnitt zu bringen. Während bei einigen Geräten außerhalb von Mehrspindelmaschinen nur zwei Werkzeuge während eines Schnitts eingesetzt werden können, können bei neuen CNC-Einspindelmaschinen (wie die von Lico angebotenen und in den USA von Absolute Machine Tools erhältlichen) drei gleichzeitig eingesetzt werden Steigerung der Produktivität und Verkürzung der Zykluszeiten.

Trend in Richtung CNC

Zu den Hauptgründen, warum sich Geschäfte von nockenbetätigten Maschinen entfernen, gehören das Alter und der Zustand der Ausrüstung sowie eine begrenzte Verfügbarkeit qualifizierter Arbeitskräfte. Darüber hinaus fordern Kunden engere Toleranzen und bessere Oberflächen, Teile werden komplexer und Losgrößen kleiner. Auf der Maschinenseite bietet CNC-Ausrüstung weniger Personal pro Teil und eine höhere Spindelauslastung. Und aus regulatorischer Sicht halten sich CNC-Maschinen mit größerer Wahrscheinlichkeit an die OSHA-Standards als ältere Nockenautomaten.

Der gravierende Fachkräftemangel für Nockenschaltautomaten besteht seit vielen Jahren, spitzt sich aber zu. Eine vor 10 Jahren durchgeführte Studie ergab, dass das Durchschnittsalter einer Person, die diese Maschinen einrichtet, bei 55 Jahren lag. Heute stehen viele dieser Personen kurz vor dem Ruhestand. Und während dieser Zeit bildeten nur wenige Unternehmen neues Personal aus, oft aufgrund der Schwierigkeit, jemanden zu finden, der diese Tätigkeit ausüben wollte. Es dauert Jahre, einen gut ausgebildeten Einrichter für Kurvenautomatik zu entwickeln.

Global Precision Parts verfügt an seinen drei Standorten über Maschinen der Modelle Lico LNTS und LNDD. Prozessingenieur Mike Naticchia hat ihren Erfolg bei kurz-, mittel- und langlaufenden Jobs angeführt, die früher auf Nockenautomaten und sogar anderen CNC-Plattformen ausgeführt wurden. Firmenpräsident Randy Mueller sagt, dass die CNC-Maschinen dazu beigetragen haben, den Arbeitsaufwand pro Teil zu reduzieren und gleichzeitig den Durchsatz um 200 bis 300 % zu steigern.

Gleichzeitig sind viele der Cam-Automatiken in einen weniger als erstklassigen Zustand geraten. Ersatzteile werden knapper und teurer. Außerdem können Menschen, die über das Wissen zur Durchführung von Reparaturen verfügen, seltener sein als die Teile selbst. Die Kosten für die Überholung einer Einzelspindel können je nach Reparaturbedarf zwischen 10.000 und 40.000 US-Dollar liegen, während Mehrspindler zwischen 40.000 und 250.000 US-Dollar liegen können.

Produktionsdrehereien, die strengere Toleranzanforderungen sehen, mehr Features, die sekundäre Operationen erfordern, wenn sie auf traditionellen Nockenmaschinen ausgeführt werden, und die Notwendigkeit besserer Oberflächengüten, können diese Situationen manchmal durch den Einsatz von Rasierwerkzeugen oder Polierwerkzeugen angehen. Einige davon sind jedoch auf gerade Abschnitte mit Nockenautomatik beschränkt. CNC-Maschinen können viel engere Toleranzen einhalten und Teile mit der richtigen Werkzeugauswahl auf 32 Mikrozoll Ra-Oberflächen oder besser drehen oder bohren. Toleranzen, die bei Nockenautomatiken eine ständige Anpassung erfordern würden, können mit minimalem menschlichem Eingriff auf CNC-Schraubmaschinen eingehalten werden. Darüber hinaus verfügen die meisten CNC-Schraubmaschinen über angetriebene Axial- und Radialwerkzeuge und können in Kombination mit der C-Achse Fräsen, Querbohren und Gewindeschneiden sowie Axialbohren und -fräsen durchführen. Einige CNC-Schraubmaschinen verfügen über B- und Y-Achsen und können sogar sehr komplexe Teile komplett fallen lassen.

Ein weiterer häufiger Grund für den Umstieg auf CNC ist die Rüstzeit. Die Einrichtung von einspindligen Nockenmaschinen kann 2 bis 6 Stunden dauern; Mehrspindel-Kurvenmaschinen können 6 bis 16 Stunden dauern. Das bedeutet, dass die Maschine in dieser Zeit nicht nur kein Geld für eine Werkstatt bringt, sondern dass einer der teuersten Mitarbeiter der Werkstatt die ganze Zeit über vor der Maschine steht. Umgekehrt kann, sobald ein Auftrag auf einer CNC-Einspindelmaschine qualifiziert ist, die Einrichtung oft in weniger als einer Stunde oder bei Wiederholungsaufträgen sogar noch schneller durchgeführt werden.

Ein weiterer Vorteil, der dazu beiträgt, die Kosten pro Teil bei CNC-Geräten weiter zu senken, ist die Möglichkeit, Maschinen mit geringer Wartung oder ohne Licht zu betreiben. Magazin-Stangenlader ermöglichen es CNC-Geräten auch, eine höhere Spindelauslastung zu erreichen, und erfordern eine stark reduzierte Arbeitskraft, um die Maschinen mit Material zu bestücken. Einige Betriebe füllen das Magazin des Stangenladers und lassen die Maschine laufen, bis das Magazin aufgebraucht ist. Einige führen ihr aktuelles Los außerhalb der Schicht und beginnen dann in der ersten Schicht mit einem neuen Job. Andere können den Personalbedarf für die zweite oder dritte Schicht reduzieren, weil die Maschinen unauffällig laufen. Dadurch können sie Rüstvorgänge in der ersten oder zweiten Schicht durchführen und Aufträge rund um die Uhr ausführen.

Northland Screw Products, St. Francis, Minnesota, hat viele Arbeitsplätze von kurvenbetätigten Mehrspindeln auf die LNTS-Plattform verlagert. Der leitende Maschinist Alex Martinson hat diese Bemühungen geleitet und Teile in wirtschaftlichen Losgrößen mit minimaler menschlicher Interaktion hergestellt.

Ein weiterer Aspekt sind Sauberkeit und Sicherheit. CNC-Automatiken sind vollständig geschlossen, im Allgemeinen mit Sicherheitsverriegelungen an den Gehäusetüren. Dadurch wird die Möglichkeit des Ausrutschens und Stürzens verringert, indem Öl und Kühlmittel in der Maschine und vom Boden ferngehalten werden. Sie lassen sich oft problemlos an Nebelabsaugsysteme anschließen und verbessern so die Luftqualität für die Arbeiter. Die effektiven Verriegelungen zwischen Tür und SPS auf der CNC stellen sicher, dass die Mitarbeiter den Schneidebereich frei und außerhalb des Schneidebereichs haben, während die Maschine läuft, wodurch die Verletzungsgefahr durch die Bedienung von Geräten verringert wird.

Herkömmliche Nockenautomatiken haben schwere Schiebetüren (oder keine Türen), keine Sicherheitsverriegelungen und oft eine Vielzahl von Sicherheitslücken, durch die Flüssigkeiten und sogar Späne aus der Maschine austreten und rutschige, gefährliche Bedingungen in der Werkstatt schaffen können. Die schiere Anzahl möglicher Quetschstellen bei den älteren Nockenautomatiken ist ebenfalls schwer zu schützen, und die Herstellung von Vollmetallgehäusen zum Schutz der Arbeiter, zur Reduzierung des Geräuschpegels während des Betriebs und zur Aufnahme von Flüssigkeiten hat den Nachteil, dass sie die Einrichtung der Maschine erschweren und länger dauern .

Shop-Erlebnisse

Eine Reihe von Werkstätten haben aus den oben genannten Gründen den Übergang von kurvengesteuerten Maschinen zu Lico CNC-Einspindelmaschinen vollzogen. Zum Beispiel begann Vanamatic in Delphos, Ohio, 2008 mit dem Betrieb von Lico-Maschinen. Sie haben im Laufe der Jahre mehrere hinzugefügt und betreiben jetzt neun Maschinen des LNTS-Modells. Sie haben die Produktionsraten erhöht und die Teilequalität verbessert, indem sie einige Teilefamilien für die Luft- und Raumfahrt von Achtspindelmaschinen und Zweitoperationsmaschinen auf die Komplettbearbeitung auf den LNTS-Modellen umgestellt haben. Laut Jared Wiltsie, einem Vanamatic-Ingenieur, schneidet die Werkstatt viele schwierige rostfreie Materialien, und während ein Bediener eine 8-Spindel-Maschine kontinuierlich bedienen musste, kann ein Bediener jetzt drei oder mehr LNTS-Maschinen bedienen, die Teile fertig produzieren>

Air-Way Manufacturing in Olivet, Michigan, ist ein Hersteller und Vertreiber von Hydraulikarmaturen für den OEM-Einsatz. Das Unternehmen verwendet derzeit vier Lico LNDD-Maschinen in zwei verschiedenen Werken. Laut Troy Newman, Manager für Fertigungstechnologie, werden diese Maschinen verwendet, um Teile mit kurzer bis mittlerer Auflage von kurvenbetätigten Mehrspindeln zu entladen und die CNC-Maschinen für Arbeiten außerhalb der Schicht zu rüsten.

In ähnlicher Weise kaufte Quality Switch in Newton Falls, Ohio, schraubbearbeitete Teile von externen Anbietern, während es einige Teile mit größerem Durchmesser auf Multifunktions-CNC-Drehmaschinen herstellte. Jeremy Sewell, Vizepräsident, sagt, dass das Unternehmen Geld gespart hat, indem es die kleineren Teile im eigenen Haus auf seinen LNDD-Maschinen betrieben hat. Außerdem bearbeitet das Unternehmen diese Teile für seine eigenen Produkte, sodass es jetzt auch eine bessere Kontrolle in Bezug auf die Fertigungsplanung hat.

Fotos in dieser Geschichte heben andere Beispiele hervor. Einige Geschäfte waren der Adoptionskurve voraus, während andere aus Notwendigkeit von den Cam-Maschinen abgerückt sind. Knappe Arbeitsressourcen, engere Toleranzen und Oberflächengüten, kürzere Rüstzeiten und eine sicherere Arbeitsumgebung sind starke Motivatoren für den Wechsel zum CNC-Produktionsdrehen. Geschäfte haben auch festgestellt, dass moderne CNC-Schraubmaschinen einen großen Beitrag zu ihrem finanziellen Erfolg leisten.