Menyiapkan Untuk Satu Penyiapan
Bagaimana Anda meminimalkan biaya unit untuk bagian kompleks yang membutuhkan pembubutan, penggilingan, dan pengeboran? Untuk Steve Hattori, jawabannya sederhana:Mesinkan mereka hanya dengan satu pengaturan--dan buat pengaturan itu sesederhana mungkin.
Presiden toko kontrak Salinas Valley Precision (Salinas, California), Mr. Hattori dulu membutuhkan minimal tiga mesin untuk menghasilkan bagian bulat kompleks dari padat:gergaji pita untuk memotong stok menjadi panjang, mesin bubut, dan mesin pusat untuk menambahkan flat dan lubang. Kini, toko memungkinkan satu mesin melakukan semua pekerjaan ini--mengonversi batangan yang belum dipotong menjadi bagian jadi secara otomatis, secara efektif mengganti banyak penyetelan dengan satu.
"Siapa pun yang akan memperdebatkan cara lama tidak pernah mencoba membuat mesin pancing," kata Mr. Hattori. Faktanya, pertama kali produsen alat olahraga lokal menawarinya bagian reel pancing, Hattori menolak. Saat itu, bagian itu terlalu rumit untuk menguntungkan. Dipotong dari aluminium padat dengan 90 persen stok yang dikerjakan dengan mesin, gulungan berdiameter 3,25 inci terdiri dari dua flensa yang mudah dilengkungkan dengan tebal kurang dari 0,1 inci, dihubungkan oleh inti berlubang dengan dinding yang tidak lebih tebal.
Bagian itu harus diserang dari semua sisi. Setiap flange ditembus oleh 12 lubang berdiameter 0,45 inci, yang berfungsi untuk mengurangi berat. Lingkar inti juga mencakup 12 slot pengurangan berat badan berbentuk oval. Terakhir, counterbore pada satu muka mencakup 36 gerigi untuk mekanisme ratchet joran, ditambah lubang bantalan press-fit dengan toleransi total diameter 0,0002 inci.
"Dan semua geometri itu hanya separuh masalahnya," kata Pak Hattori. "Sisanya adalah ukuran batch. Kami dapat mengerjakan bagian tersebut menggunakan perlengkapan kompleks di pusat permesinan, bersama dengan mesin bubut CNC yang kami gunakan saat itu. Tapi ini akan menimbulkan biaya pemasangan yang besar, yang tidak mungkin diamortisasi. bagian kecil itu sering kali serendah 100 buah."
Pak Hattori mengerjakan mesin prototipe reel pancing, tetapi tidak repot-repot menawar bagian produksi. Setidaknya tidak pada awalnya. Namun, sejak itu, suku cadang tersebut menjadi sumber pendapatan utama bagi toko yang memiliki 10 karyawan tersebut. Itu terjadi setelah Tuan Hattori menemukan kembali prosesnya.
Pemesinan Satu Atap
Hasil utama dari kecerdikan Mr. Hattori adalah proses di mana semua operasi pembubutan, penggilingan, dan pengeboran digabungkan pada satu mesin, pusat pembubutan CNC "Super Quick Turn" (SQT) 15MS-Y Mazak. Selain membawa pelengkap alat putar untuk operasi penggilingan dan spindel kedua yang berlawanan untuk pembubutan sisi kedua, alat berat ini dilengkapi dengan sumbu Y yang dapat diprogram dengan langkah empat inci. Kemampuan sumbu Y ini memungkinkan operasi penggilingan di luar pusat dilakukan saat benda kerja masih ditahan di spindel primer atau sekunder.
Melalui hand-off otomatis yang terkoordinasi antara dua spindel, setiap permukaan bagian dapat dijangkau tanpa campur tangan manusia. Setiap operasi pembubutan, penggilingan, dan pengeboran dilakukan tanpa "melonggarkan" bagian tersebut, sehingga referensi posisi benda kerja yang kritis dipertahankan selama seluruh proses pemesinan.
Benda kerja kosong diumpankan ke mesin dengan Mazak Cut-Feeder. Sama seperti kemampuan bor pabrik yang memungkinkan pusat pembubutan menggantikan pusat pemesinan, Pemotong Pengumpan menghilangkan gergaji pita dari proses, dan juga memotong penundaan antara siklus suku cadang berturut-turut menjadi hanya beberapa detik. Cut-Feeder tidak hanya memajukan barstock, tetapi juga memotongnya menjadi panjang, dari 0,60 hingga 5,11 inci. Ini mengeksekusi cutoff ini saat SQT mengerjakan bagian saat ini, kemudian memuat benda kerja baru melalui chuck segera setelah mesin bubut siap untuk siklus berikutnya.
Pengumpan otomatis membantu meminimalkan waktu penyiapan. Unit ini menyimpan hingga lima batang berdiameter 3,25 inci yang digunakan untuk gulungan pancing dan memajukan dan memotong masing-masing batang tanpa rotasi. Alih-alih metodologi umpan batangan konvensional, Pemotong Pengumpan menahan batang stasioner sementara alat pemotong berputar di sekitar stok, secara perlahan mengumpankan sampai pemotongan selesai. Karena batang tidak berputar, tidak diperlukan pra-pemesinan untuk membuatnya bulat (bahkan profil persegi atau heksagonal berfungsi). Akibatnya, Mr. Hattori dapat dengan mudah menjatuhkan satu atau lebih batang ke dalam pengumpan dan membiarkan pusat pembubutan mengubahnya menjadi bagian mesin yang sudah jadi. Deburring akhir adalah satu-satunya operasi yang dilakukan di luar mesin.
Proses pemesinan melibatkan 20 perubahan pahat tetapi tidak memerlukan operator, jadi Pak Hattori sering membiarkannya berjalan tanpa pengawasan--mendapatkan kembali 90 gulungan untuk setiap batang sepanjang 12 kaki yang dia muat.
Mengembalikan Imajinasi
Gulungan keluar dari pusat putaran dengan kecepatan satu setiap delapan menit. Meskipun siklus ini memanfaatkan kecepatan spindel yang tinggi dari alat berat--5000 rpm untuk spindel utama dan kedua, 3.000 untuk alat putar--Mr. Hattori memuji pemrograman kreatif sebagai alasan utama waktu siklus sangat rendah. Mantan spesialis permesinan untuk perusahaan R&D kedirgantaraan, Hattori membuka tokonya 10 tahun yang lalu sehingga dia dapat terus merancang strategi pemesinan CNC yang rumit setelah perusahaannya tutup dan tutup.
"Bubut multitasking memberikan pengembalian yang lebih besar untuk imajinasi programmer daripada yang lain yang pernah saya gunakan," katanya. "Dengan begitu banyak opsi dalam satu mesin, selalu ada cara lain--dan seringkali cara yang lebih baik--untuk menghasilkan fitur apa pun."
Misalnya, Mr. Hattori menemukan metode yang tidak biasa untuk memutar flensa tipis gulungan aluminium dengan kecepatan tinggi tanpa defleksi. Setelah semua fitur dalam satu muka dikerjakan dengan mesin saat bagian tersebut berada di cekam utama, program Mr. Hattori membuat cekam kedua bertahan sambil tetap mempertahankan pegangan cekam utama. Mencengkeram bagian dari kedua sisi dengan cara ini menghilangkan masalah defleksi. Saat kedua spindel berputar secara serempak, logam di antara kedua flensa dijepit seolah-olah itu adalah alur tunggal, sedalam 0,75 inci.
Kemampuan sumbu Y digunakan untuk menghasilkan gerigi ratchet. Alih-alih mengindeks bagian dengan poros untuk memotong setiap lekukan--cara pekerjaan akan dilakukan pada mesin bubut perkakas hidup tradisional--Mr. Hattori memiliki poros utama yang menahan bagian itu sementara turret bergerak dari satu gerigi ke gerigi berikutnya, menggunakan interpolasi XY. Meskipun turret bergerak hanya sedikit lebih cepat daripada spindel pengindeksan, ketika perbedaan itu dikalikan dengan 36 gerigi, peningkatan produktivitas akan terlihat.
Dalam kasus lain, sumbu Y menghasilkan fitur yang dapat dikerjakan pada mesin belok/penggilingan tiga sumbu (X, Y dan C) konvensional. Salah satu contohnya adalah roda ratchet baja 4340 untuk mekanisme pengaturan waktu sistem perakitan robot. Bagian ini berdiameter 3,25 inci dengan cakram setebal 3/16 inci dan hub integral yang lebih lebar, dan terlihat seperti mata gergaji dengan 12 gigi di sekelilingnya. Sumbu Y memungkinkan 12 flat untuk dikerjakan di sekitar lingkar blade. "Setiap flat adalah potongan sederhana," kata Pak Hattori. "Dulu kami membutuhkan pusat permesinan untuk bagian ini, tetapi sekarang setelah saya dapat menyelesaikannya [dalam satu pengaturan], 100 roda membutuhkan waktu tiga jam lebih sedikit untuk mengerjakannya."
Interpolasi Tiga Sumbu
Bagian ini adalah kasus lain dari iblis dalam gerigi. Untuk produsen peralatan medis lokal, Mr. Hattori memproduksi penyangga berdiameter 2 inci untuk unit kontrol kateter pemetaan elektronik jantung. Setengah dari sambungan engsel yang menahan kontrol tetap stabil dalam berbagai orientasi, bagian ini memiliki fitur datar panjang di sepanjang garis tengah di mana setengah dari bagian atas bagian dikerjakan dengan mesin. Dataran ini membentuk permukaan di mana kedua bagian sambungan bertemu, dan itu termasuk lubang untuk poros yang menghubungkannya. Di sekitar poros ini ada 30 gerigi gigi gergaji. Membiarkan sambungan menyatu dan mengunci di beberapa posisi, gerigi membentuk pola sinar matahari simetris dengan poros di tengah, dan berpasangan dengan pola serupa di separuh engsel lainnya.
"Dua sumbu linier tidak cukup untuk menjalankan fitur ini; Anda harus memiliki tiga," kata Mr. Hattori. "Meskipun puncak gerigi semuanya terletak pada bidang yang sama, jalur pahat tidak. Kami menggunakan gilingan akhir gerinda khusus yang cocok dengan sudut palung antara dua gerigi, tetapi bahkan dengan pahat ini, jalur pahat dua sumbu dapat ' t memotong bentuk yang tepat. Alih-alih puncak tajam yang diperlukan sepanjang jalan keluar ke keliling pola, jalur pahat dua sumbu akan menghasilkan puncak berbentuk kipas, karena ruang antara dua pemotongan akan tumbuh lebih tebal sebagai alat dipindahkan dari hub."
Untuk mengatasi masalah ini, Mr. Hattori melakukan interpolasi dalam tiga sumbu untuk membuat setiap potongan. Diameter alat arde khusus kira-kira seukuran jarak puncak-ke-puncak pada keliling. Oleh karena itu, Mr. Hattori memulai dari hub--di mana pahat hanya memotong ujungnya--dan mengumpankan pahat ke Y saat bergerak keluar sepanjang radius pola di X dan Z. Dengan cara ini, gerigi mesin memiliki ketebalan puncak yang sama di keliling seperti di hub, dan mereka dikerjakan dalam satu lintasan. Bagian engsel penopang juga dikerjakan dari bahan padat—mulai dengan sebatang aluminium. Total waktu siklus sekitar 12 menit per bagian.
Tidak seperti reel pancing, engsel penopang adalah bagian dari kestabilan kerja Pak Hattori bahkan sebelum dia membeli pusat pembubutan multi-pemrosesan. Bagian awalnya dipotong pada mesin bubut CNC dan pusat mesin vertikal. Untuk menghasilkan lancip bulat bagian, belokan datang lebih dulu. "Profil halus membuat penyiapan memakan waktu di pusat permesinan vertikal," kata Mr. Hattori. "Kami tidak bisa menggunakan catok, jadi kami harus memasangnya ke perlengkapan khusus."
Sekarang, masalah itu hilang--karena chuck pusat pembubutan menahan bagian untuk pembubutan dan penggilingan. "Waktu penggilingan di SQT sama seperti di pusat permesinan, tetapi sekarang tidak ada yang harus memasang dan membuka baut bagian itu," kata Mr. Hattori. "Ini perbedaan besar. Hanya dengan satu peningkatan itu, kami telah memangkas waktu siklus untuk bagian engsel lebih dari 30 persen."
