Ist es Zeit für die Hochleistungsbearbeitung?

Hochleistungsbearbeitung ist nichts, wovor man Angst haben muss, sondern etwas, das man begrüßen sollte. Tauchen Sie mit dieser HPM-Grundierung in das tiefe Ende ein, um einen genaueren Blick auf die Technologie, die Vorteile und die Denkweise zu werfen, die für den Erfolg erforderlich sind.

Jeder, der eine Fachzeitschrift für Metallbearbeitung oder Fertigung gelesen hat, hat die Begriffe Hochleistungszerspanung und Hochgeschwindigkeitsbearbeitung gehört, aber Sie zögern möglicherweise, die Ideen anzunehmen, die sie nützlich machen. Für viele Maschinenwerkstätten mag es so aussehen, als würden Sie Teile mit vorhandenen Fräsern, Werkzeugwegen und CNC-Geräten problemlos herstellen.

Warum das Boot rocken?

Es gibt einige gute Gründe, mehr über HPM zu erfahren, insbesondere wenn Sie in die Zukunft wachsen möchten. Viele Geschäfte, die HPM eingeführt haben, genießen einen um ein Vielfaches höheren Durchsatz als noch vor wenigen Jahren möglich war. Die Werkzeuglebensdauer ist länger, die Teilequalität hat sich verbessert und es gibt eine neu entdeckte Flexibilität, um Kundenanforderungen zu erfüllen und gleichzeitig das Geschäft auszubauen.

Was ist Hochleistungsbearbeitung?

Was ist also HPM genau und was ist erforderlich, um es einzuführen? Ein teures neues CAD-System? Ein Haufen neumodischer Schaftfräser? Eine Werkzeugmaschine mit mehr Achsbuchstaben als das Sonntags-Kreuzworträtsel? Eine HPM-Implementierung kann einige, keine oder alle dieser technologischen Fortschritte beinhalten. So definierte ein CAM-Softwareunternehmen HPM in der fernen Vergangenheit:

„HPM ist ein umfassendes Paket, das die gesamte Maschine berücksichtigt“, sagte Dan Horn, Senior Application Engineer bei DP Technology, in einem MachineDesign-Artikel. „Dazu gehören mechanische Eigenschaften, Steuerungs- und Servoantriebsleistung, Werkzeuge, Werkzeughalter, Vorrichtungen, Teileverarbeitung und sogar Bearbeitungsstrategien.“

Eine wichtige Art, über HPM nachzudenken, ist als Bearbeitungsstrategie – nicht als Technologie an und für sich. Was bedeutet das? HPM ist eine Denkweise, die Technologie nutzt, um das zu tun, was für den Job am sinnvollsten ist – um das beste Ergebnis und die beste Produktionsleistung zu erzielen – und ein gewünschtes Geschäftsziel zu erreichen. Die heutige Technologie kann Ihnen helfen, ein HPM-Werkstatt zu werden, aber es erfordert mehr als die Maschinen.

„Das Bearbeitungszentrum ist zum Beispiel vielleicht nicht die beste Maschine für den Job“, meint Peter Zelinski, Chefredakteur von Modern Machine Shop, in dem Artikel „High Speed ​​Machining:The Next Decade“. „Multitasking-Drehmaschinen leisten heute mehr, ebenso Bearbeitungssysteme, die früher als zu dediziert galten.“

Zelinski argumentiert, dass es nicht ausschließlich um Geschwindigkeit oder Maschinentyp geht. Vielmehr gehe es um die nötigen organisatorischen Veränderungen im Shop oder die Kommunikation mit den Kunden. Während Zelinski dieses Stück 2006 schrieb, klingt sein Punkt heute wahr. Im Kern kann HPM Herstellern und Geschäften helfen, mehr Arbeit mit weniger Arbeitsaufwand und größerer Effizienz zu erledigen.

Hier sind die Schlüsselkomponenten eines HPM-Vorgangs.

Die Hochleistungsmaschinen

Es ist für jede Werkstatt wichtig, in Sachen Maschinentechnologie auf dem neuesten Stand zu bleiben, aber manchmal ist es einfach nicht möglich, in ein 5-Achsen-Bearbeitungszentrum, eine Multitasking-Drehmaschine oder ein flexibles Fertigungssystem zu investieren. Zum einen haben Sie möglicherweise nicht die richtige Art von Arbeit für diese Maschinen. Außerdem scheint es ein größeres finanzielles Investitionsrisiko zu sein, als es eingegangen werden kann (obwohl sich das verbessern sollte, sobald die HPM-Transformation begonnen hat).

Ja, es stimmt, dass eine neue Werkzeugmaschine Teile oft schneller produziert und bessere Toleranzen einhält als eine, die in den 1990er Jahren oder früher gekauft wurde. Aber es ist auch möglich, HPM-Aspekte auf ältere Maschinen anzuwenden und die Produktionsleistung zu verbessern. Beispielsweise kann ein vertikales Bearbeitungszentrum mit Getriebekopf auf 6.000 U / min begrenzt sein, aber das bedeutet nicht, dass Sie keine großen Verbesserungen der Fräserlebensdauer und der Teilequalität durch den Einsatz von Spanverdünnungstechniken und Fräsereingriff über die gesamte Länge sehen werden. Sie können auch die Rüstzeiten verkürzen, indem Sie eine Schnellwechselhalterung installieren.

Die Schneidwerkzeuge von HPM

Denken Sie über die Vorteile der Verwendung moderner Schneidwerkzeuge nach. Wenn Sie immer noch handgeschärfte Bohrer verwenden und vom stattlichen Kriechen eines HSS-Maiskolbenschneiders frustriert sind, ist es möglicherweise an der Zeit, Ihre Werkzeugstrategie zu überdenken. Schneidwerkzeughersteller haben in den letzten Jahren unglaublich robuste Hartmetallsorten, Beschichtungen und Geometrien eingeführt, und es gibt einfach keine Möglichkeit, die Maschinenleistung zu steigern, wenn Sie sie nicht verwenden.

In einigen Fällen zahlen Sie möglicherweise mehr pro Werkzeug, aber Sie werden auch dramatische Verbesserungen im Endergebnis feststellen, wenn Sie dieses entscheidende Stück HPM übernehmen. Technisch fortschrittliche Werkzeuge haben möglicherweise eine längere Lebensdauer und können dazu beitragen, die Gesamtbetriebskosten zu senken, da weniger Ersatz und weniger Arbeitsaufwand für die Wartung erforderlich sind.

Haben Sie bereits Aspekte von HPM übernommen, möchten aber Ihr Produktionsniveau steigern und gleichzeitig die Maschinen warten und auf optimalem Niveau halten? Erfahren Sie, wie die Gesamtanlageneffektivität dazu beitragen kann, den hochgesteckten Zielen von null Fehlern und ungeplanten Ausfallzeiten näher zu kommen.

Die Werkstückhalter, die Sie für HPM brauchen

Schaftfräserhalter mit Seitenverriegelung und 6-Zoll-Schraubstöcke haben ihre Berechtigung, aber es gibt weitaus effektivere Möglichkeiten, Schneidwerkzeuge und Werkstücke zu greifen. Aufgeschrumpfte und hydraulische Werkzeughalter bieten die überlegenen Rundlauf- und Auswuchteigenschaften, die für die hohen Geschwindigkeiten und Vorschübe von HPM erforderlich sind. Nullpunktbefestigung und andere schnell wechselbare Werkzeugtechnologien müssen eingesetzt werden, um Spindelbetriebszeiten von über 90 Sekunden zu erreichen (ja, dies ist selbst in einer Umgebung mit hoher Produktvielfalt und geringem Volumen möglich).

Wenn Sie Werkzeuge nicht offline einstellen und einen standardisierten, geschäftsweiten Werkzeugansatz verfolgen, verpassen Sie einige große Verbesserungsmöglichkeiten. Jedes Bearbeitungszentrum hat zum Beispiel einen Halbzoll-Hartmetall-Schaftfräser in Werkzeugtasche sieben, und jede Drehmaschine hat einen 80-Grad-Diamanten in Station drei. Verwenden Sie diese bewährten Standardverfahren, um die Einrichtungs- und Programmierzeiten zu verkürzen. Sie bieten eine größere Flexibilität, um Jobs auf jeden verfügbaren Computer zu verschieben.

Der Code, den Sie für HPM benötigen

Wenn die meisten Leute HPM hören, denken sie an trochoidale Werkzeugwege, den Spanverdünnungseffekt, lange axiale und flache radiale Schnitttiefen. Sie haben recht. Moderne CAM-Systeme bieten eine Vielzahl von Möglichkeiten, die Zerspanungsraten zu erhöhen und gleichzeitig die Werkzeugstandzeit und die Teilequalität zu verbessern. Adoptiere sie. Diese Werkzeugwegstrategien bringen sogar eine alte Werkzeugmaschine oder einen günstigen Import zum Strahlen. Sie müssen in die Schneidwerkzeuge und Werkzeughalter sowie in das CAM-System selbst investieren. Sie müssen auch Maschinisten, Bediener und Ingenieure zur Schulung schicken und ihnen dann Zeit geben, zu experimentieren und das neue System zu erlernen.

Darüber hinaus möchten Sie wahrscheinlich in eine Werkzeugwegsimulationssoftware investieren, da es bei Ihrer neuen Denkweise ausschließlich um die Reduzierung von Ausfallzeiten geht. Verbringen Sie die benötigte Zeit mit der 3D-Modellierung von Werkzeugen und Vorrichtungen, die programmiert werden müssen. Ja, es mag wie eine Menge Ärger erscheinen, aber Sie werden wahrscheinlich auf der Strecke bleiben, wenn Sie es nicht tun.

Die Daten, die benötigt werden, um wirklich leistungsstark zu werden

Hier kommen die Buzzwords, auf die Sie gewartet haben:Smart Manufacturing, Industrie 4.0, Industrial Internet of Things oder „IIoT“. In der Fertigung dreht sich alles um Daten oder wird es bald sein. Die Daten sagen Ihnen, wann Sie die Fräservorschübe erhöhen können und wann es zu unerwarteten Ausfallzeiten kommen wird, weil Ihre Spindellager bald nicht mehr funktionieren. Die Daten sagen Ihnen auch, wie viele Minuten Sie jede Stunde durch Werkzeugwechsel und Spanentfernung verlieren.

Letztendlich geht es bei Daten darum, die höchste Betriebszeit und den größten Teileberg am Ende jeder Schicht zu erreichen. Sie müssen Daten sammeln, analysieren und darauf reagieren, was sie Ihnen sagen. Das ist die Essenz von Industrie 4.0.

Beginnen Sie mit der Messung Ihrer HPM-Leistung

Höhere Vorschübe und Schnellwechselwerkzeuge sind eindeutig eine gute Idee, wenn Sie sich in Richtung HPM bewegen, aber es gibt einen größeren Punkt, den HPM hervorheben muss. Egal, ob Sie stolzer Besitzer einer hochmodernen Werkzeugmaschine mit Sensoren sind oder sich fragen, wo Sie einen Ersatz für Ihr Lochstreifen-Lesegerät finden können, Sie können nicht verbessern, was Sie nicht können wird nicht gemessen.

Aus diesem Grund besteht der erste Schritt auf dem Weg zur Hochleistungszerspanung darin, eine Basislinie festzulegen und dann kontinuierlich an ihrer Verbesserung zu arbeiten. Vernetzen Sie Ihr Geschäft, installieren Sie Maschinenüberwachungssensoren und Software – und ernennen Sie einen Champion, der die Leistung verfolgt. Sobald eine Verbesserungsmöglichkeit identifiziert wurde, konzentrieren Sie sich darauf, diese täglich, monatlich und vierteljährlich zu verwirklichen. Dokumentieren Sie eindeutig, welche Schritte zur Verbesserung eines Prozesses oder Ergebnisses unternommen wurden.

Beginnen Sie mit einem einzelnen Bearbeitungszentrum oder einer Drehmaschine, setzen Sie sich dann konkrete Ziele, wie z. B. eine 10-prozentige Steigerung der Spindelverfügbarkeit im dritten Quartal oder die Einrichtung einer Offline-Voreinstellung bis Juli, und arbeiten Sie kontinuierlich auf diese Ziele hin. Keine noch so große Hochleistungsbearbeitung bedeutet viel ohne Leistungsziele und deren Messung.

Haben Sie versucht, einen Teil von HPM in Ihrem Geschäft zu übernehmen? Was funktioniert? Was nicht? Teilen Sie Ihre Erfahrungen in den Kommentaren unten.