Rüstzeit auf 15 Minuten senken: Bewährte Strategien für CNC-Werkstätten

Wie lange braucht Ihre Werkstatt, um einen typischen Job auf einer CNC-Drehmaschine oder einem Bearbeitungszentrum einzurichten? Ein paar Stunden? Wie wäre es mit einer halben Schicht oder mehr? Hier sind drei Wege, die nicht-so-magische Zahl von 15 Minuten zu erreichen, ein Ziel, das alle Werkstätten anstreben sollten.

Viertelstunde. Manche würden argumentieren, das ist alles, was es braucht, um einen Wiederholauftrag einzurichten, und sie würden vorschlagen, dass manche Werkstätten das sogar bei Erstteilen schaffen.

Leider bekommen nicht genug Hersteller die Botschaft.

Machen Sie eine schnelle Google-Suche nach „Rüstzeit reduzieren CNC“ und Sie werden Artikel sehen, die 20 Jahre oder mehr zurückreichen, die meisten davon promoten dieselben Werkzeuge, die wir hier gleich besprechen werden.

Und während die Technologie sich seit diesem scheinbar uralten Zeitalter mächtig verbessert hat, und während die Kosten für Schnellwechsel-Werkzeug und Offline-Voreinstell-Systeme gesunken sind, verlassen sich noch viel zu viele Werkstätten auf ihre alten Schul-Setup-Prozeduren: Ihre 6-Zoll-Maschinenschraubstöcke mit einem Prüfzeiger einrichten, manuelle Werkzeugabstecher mit demselben Taststift machen, den sie in der Berufsschule benutzt haben, und vor der CNC stehen, Programme Zeile für Zeile durchzusteppen, eine Hand am Vorschub-Override und die andere schwebend über Feed-Hold und Not-Aus.

Einen Boxenstopp einlegen

Das setzt voraus, diese Werkstätten sind noch im Geschäft. Die schmerzhafte Wahrheit: Losgrößen fallen weiter, Teilegeometrien werden komplexer, und qualifizierte Zerspaner sind in noch kürzerer Versorgung als zu der Zeit, als jene Legacy-Artikel erstmals veröffentlicht wurden. Werkstätten, die noch nicht in ein Rüstzeit-Reduktionsprogramm eingestiegen sind, werden weiter schrumpfende Margen sehen und ihre Rüstzeiten mehr ihrer verfügbaren Maschinenzeit verbrauchen.

Was also ist zu tun? Steve Vice, PIP Lean Service Engineer bei Sandvik Coromant in Mebane, North Carolina, hat mehrere Vorschläge.

„Der beste Weg zu starten ist, ein kleines Team aus Leuten von Ihrem Shopfloor und dem Front Office zusammenzustellen“, sagt er.

„Es ist erstaunlich, was ein Büro-Mensch sehen kann, was ein Werkstatt-Mensch vielleicht nicht sieht, aber eine Person kann das nicht allein machen, weil Sie Buy-in von allen Beteiligten brauchen“, fügt er hinzu.

„Als Nächstes: Eine komplette Maschinen-Einrichtung per Video aufnehmen. Einige definieren dies als ‚letztes fertiges Teil bis erstes fertiges Teil‘, aber andere schließen auch die Inspektionszeit nach dem Setup ein. Einmal aufgenommen, lässt das Team den Prozess reviewen und zerlegt all die Dinge, die sie sehen, die Zeit verschwenden. Änderungen vornehmen, ein weiteres Setup aufnehmen, und wiederholen, bis Sie die gewünschten Ergebnisse erreicht haben.“

Zurück auf Null

Vice nannte mehrere häufige Problemfelder, einschließlich Materialverfügbarkeit, Maschinenbereitschaft, Organisation von Handwerkzeugen und Werkzeug, und ob die Werkstückspannung vorbereitet wurde.

Brad Evans, Team Lead für stationäre Werkstückspannung bei Schunk Inc. in Morrisville, North Carolina, stimmt diesem letzten Punkt zu, fügt aber hinzu, dass das Erreichen maximaler Rüstzeitreduzierung in diesem Bereich einen Shopfloor-Reboot erfordert, besonders für Werkstätten, die eine automatisierte, Licht-aus-Strategie verfolgen wollen.

Der Reboot, von dem er spricht, ist Nullpunkt-Werkstückspannung, die in Schunks Fall VERO-S heißt. Mit festen Spannmodulen und Haltekrallen, die denen in Steilkegel-Werkzeughaltern ähneln, eliminieren Nullpunktsysteme das Einrichten und Kantenfinden, das gerade beschrieben wurde. Werkstückkoordinaten sind vorbestimmt, und der Wechsel von einer Vorrichtung zu einem Schraubstock, Palette oder Einzelteil dauert buchstäblich Sekunden. Was mehr ist, diese Systeme sind sowohl modular als auch stapelbar, was den Bedarf an kundenspezifischen Vorrichtungen reduziert und Positioniergenauigkeit von 0,005 mm (0,0002 Zoll) oder besser sicherstellt.

Schunk hat dieses Konzept einen Schritt weitergeführt, indem viele seiner VERO-S-Module automation-ready gemacht wurden.

„Wir sehen viel mehr Cobot- [kollaborative Roboter] Nutzung und Roboter da draußen, also haben wir Anschlüsse für pneumatische und hydraulische Aktivierung sowie Spannsensoren und automatische Abblas-Fähigkeiten hinzugefügt“, sagt Evans. „Wir haben seit einiger Zeit erkannt, dass Fertigung automatisiert wird, und abgesehen davon, den Druck für schnellere Wechsel anzugehen, wollten wir unseren Kunden helfen, diesen Switch zu machen.“

Einstellen, nicht vergessen

Dietmar Moll hat auch viel über Rüstzeitreduzierung zu sagen. Der Director of Business Development für das in Ann Arbor, Michigan ansässige Zoller Inc., bietet folgendes Rätsel:

„Wann verdient ein Flugzeug Geld für die Fluggesellschaft? Wenn es nicht am Boden sitzt“, scherzt er. „Jetzt gleichen Sie dieses Beispiel mit einer Werkzeugmaschine an. Wieder verdienen CNC-Drehmaschinen und Bearbeitungszentren nur Geld für das Unternehmen, wenn die Spindel dreht und die Maschine Späne macht, nicht wenn sie untätig rumsteht. Also wenn Sie Ihre teure Maschine nutzen, um Schneidwerkzeuge abzutasten und Werkstücknullpunkte zu finden, verlieren Sie Geld. Es ist ganz einfach.“

Ja, aber Offline-Werkzeugvoreinsteller sind teuer, argumentieren viele Werkstätten, besonders solche mit nur wenigen CNC-Maschinen. Moll unterstellt, dass dieses Argument fehlerhaft ist.

„In der Realität sind es die kleineren Werkstätten, die einen Voreinsteller am meisten brauchen“, sagt er. „Weil je weniger Maschinen Sie haben, desto größer das Bedürfnis, ihre Effizienz zu maximieren. Schlimmer: Diese Werkstätten sind am häufigsten die mit dem größten Wechselbedarf.“

Zoller und andere Voreinsteller-Hersteller bieten ROI-Rechner auf ihren Websites an. Stecken Sie Ihren Stundensatz und verwandte Betriebsinformationen rein, und Sie werden schnell feststellen, dass die Investition mit ziemlicher Sicherheit ein No-Brainer ist. Und für die, die sagen: „OK, aber wir haben Tasten an unserer Maschine, also kein Bedarf für Offline-Voreinstellung“, gibt es noch viel mehr zu bedenken.

Tasten hat seinen Platz

Erstens: In-Prozess-Maschinentasten sind ein Muss für Teilmessung und Werkzeugbruch-Erkennung während unbeaufsichtigter oder leicht beaufsichtigter Fertigung. Sie dienen auch zur Bestimmung von Werkstückkoordinaten, zumindest für die, die die Nullpunkt-Werkstückspannung-Botschaft noch nicht erhalten haben. Aber für alle anderen ist es lediglich ein Weg, manuelle Abstech-Methoden fehlersicher zu machen, was sehr wenig zur tatsächlichen Rüstzeitreduzierung beiträgt.

Deshalb hat Zoller mit MSC Industrial kooperiert, um zwei kostengünstige Voreinstell-Einheiten anzubieten, den Smile Basic und den Smile 420 Pilot“, sagt Moll. „Der erste davon ist gut geeignet für Werkstätten ohne zentrales Werkzeuglager, während der letztere hilft, sie auf dem Weg zu einem solchen zu bringen.“

Trotz des exzellenten Rats bis hierhin ist es nur die Spitze des Rüstzeitreduzierungs-Eisbergs.

TOOLING UP: Assessing the Health of U.S. Manufacturing:

Sandvik Coromant und andere bieten Schnellwechsel-Werkzeughaltesysteme an, eine Voraussetzung für Offline-Werkzeugvoreinstellung an einer CNC-Drehmaschine. Da ist Werkzeugbahn-Simulationssoftware, die die manchmal herzstillstehenden Programmausläufe vermeidet, die am Anfang dieses Artikels beschrieben wurden. Da sind standardisierte Schneidwerkzeugbibliotheken, und automatisierte Shopfloor-KMGs (damit der QM-Raum-Flaschenhals entfällt), und gut organisierte Werkzeuglager mit softwaregesteuerten Ausgabeeinheiten.

Die Liste geht weiter und weiter, und wie früher angemerkt, ist die meiste davon seit Jahrzehnten da. Also worauf warten Sie? Fangen Sie an zu zählen.

Schnellumfrage: Rüstzeiten reduzieren

Aktives Arbeiten an der Reduzierung von Rüstzeiten kann Ihre Anlage wettbewerbsfähig halten.

Welchen dieser Tipps zur Rüstzeitreduzierung könnten Sie als Nächstes ausprobieren?