Jenis Pusat Permesinan yang Berbeda

Seperti yang sangat disadari oleh siapa pun yang terlibat dalam manufaktur pengerjaan logam, pertempuran antara teknologi pemesinan khusus dan teknologi pemesinan fleksibel terus dilakukan di toko-toko mesin di seluruh dunia. Masuknya campuran tinggi dan volume rendah ke dalam manufaktur pengerjaan logam tidak salah lagi dan, kemungkinan besar, tak terbendung. Tampaknya menembus semua aspek operasi pemesinan.

Istilah umum ini—campuran tinggi, volume rendah—adalah relatif. Untuk toko cetakan misalnya, jumlah banyak lima mungkin dianggap "volume tinggi." Dalam pemasok tingkat dua, volume tinggi dapat dianggap 500.000 buah atau lebih. Dan secara relatif, pemasok Tier-Two dengan 500.000 unit mungkin telah menyesuaikan produksinya dari 1.000.000 unit sebelumnya berdasarkan tren manufaktur keseluruhan dalam beberapa dekade terakhir. Hari ini, "volume tinggi" yang sama itu mungkin lebih dari 5.000 buah. Itu relatif.

Dalam mencari peralatan modal yang memungkinkan toko untuk mengoptimalkan produksinya untuk mencerminkan kenyataan permintaan manufaktur saat ini, ada banyak konfigurasi peralatan mesin yang dapat dipilih. Salah satu desain yang kami tampilkan di sini. Ini disebut multicenter dan telah dikembangkan untuk menjadi semacam jembatan antara campuran tinggi, produksi fleksibel dan volume tinggi, kemampuan permesinan khusus.

Transfer Rotary Morphing

Untuk mengetahui lebih lanjut tentang konsep di balik Multicenter, kami berbicara dengan Maurizio Porta, pemilik generasi kedua Porta Solutions, yang berbasis di Brescia, Italia. Kantor pusatnya di Amerika Utara berada di Newington, Connecticut. Didirikan pada tahun 1958 oleh ayahnya, Oscar, perusahaan Mr. Porta mulai membangun peralatan mesin khusus untuk berbagai aplikasi dan telah melihat perubahan dalam persyaratan produksi khusus versus fleksibel.

“Awalnya, kami memproduksi peralatan mesin pemindah putar,” kata Porta. “Mesin-mesin ini mencerminkan waktu ketika sebuah mesin dibuat untuk memproduksi suku cadang. Bagiannya adalah raja, dan menciptakan alat khusus yang dirancang untuk mengoptimalkan produksinya adalah nama permainannya.”

Secara tradisional dalam teknologi transfer putar, toko akan mendapatkan pekerjaan dan kemudian merancang sistem produksi di sekitar bagian tersebut. Beberapa pekerjaan mungkin berjalan hampir tidak berubah selama bertahun-tahun. Karena siklus hidup produk menjadi lebih pendek, mesin produksi khusus menjadi lebih hemat biaya dalam banyak aplikasi, terutama karena memperlengkapi mereka untuk pekerjaan baru itu sulit, mahal, dan biasanya tidak sepadan dengan usaha.

Pada tahun 2005, Porta memperkenalkan solusi untuk mesin khusus versus mesin fleksibel dalam bentuk Multicenter. Pemikirannya adalah untuk menjembatani teknologi pemesinan khusus yang dirancang di sekitar bagian tertentu dengan platform pusat permesinan yang dapat dengan mudah di-retooled saat campuran bagian diubah.

Berpusat pada korsel empat stasiun, alat berat ini, dalam konfigurasinya yang paling populer, dilengkapi tiga modul pusat pemesinan horizontal. Stasiun keempat di meja kerja adalah stasiun muat/bongkar yang dapat diawaki atau diotomatisasi.

Masing-masing modul HMC mampu melakukan pemesinan tiga atau empat sumbu sejati di setiap stasiun. Modul pusat permesinan beroperasi secara progresif, tetapi dikendalikan secara independen. Dengan mesin memproduksi satu bagian, satu bagian dalam beberapa operasi, atau beberapa bagian yang berbeda pada waktu yang sama. Keempat bagian yang berbeda akan dikerjakan oleh ketiga spindel sebelum kembali ke stasiun muat/bongkar selesai.

Dengan tiga spindel, operasi pemesinan dapat divariasikan sesuai kebutuhan, menambah fleksibilitas alat berat. Satu putaran pembawa palet empat stasiun dapat menghasilkan satu bagian lengkap, empat bagian lengkap atau variasi dari keempatnya. Namun, Porta mengatakan sebagian besar aplikasi menggunakan urutan pemesinan progresif.

Mr Porta berbicara tentang satu aplikasi di mana pelanggan menghasilkan tiga bagian yang berbeda pada satu siklus Multicenter. “Bagian-bagian ini masuk ke perakitan, sehingga setiap siklus mesin menghasilkan satu set suku cadang yang lengkap,” kata Porta. “Setelah pemesinan, suku cadang dirakit dan dikirim ke pelanggan. Itu adalah aplikasi yang sangat efisien.”

Multicenter Dibandingkan dengan HMC

HMC mulai melihat peningkatan investasi di toko-toko yang berurusan dengan pekerjaan campuran tinggi dan volume rendah. Mereka memiliki fleksibilitas yang melekat dan beradaptasi dengan otomatisasi dengan mudah menggunakan sistem antar-jemput palet untuk mengangkut pekerjaan masuk dan keluar dari alat mesin. Selain itu, kapasitas pahat potong dari desain horizontal lebih unggul dari pesaing terbesarnya, VMC.

Survei dilakukan oleh Production Machining bisnis riset pasar internal, Gardner Intelligence, menunjukkan peningkatan yang signifikan dalam proyeksi pembelian HMC; 85 persen lebih banyak dari angka tahun 2017.

Namun, Tn. Porta menegaskan bahwa jika volume dan kompleksitas benda kerja menuntut lebih dari satu HMC, Multicenter menemukan ceruknya. “Ini adalah jembatan antara produksi mesin tujuan khusus yang sangat tinggi dan volume yang lebih rendah dengan fleksibilitas HMC,” katanya. “Multicenter berada di antara dua kelas mesin ini, dan ini adalah peralatan mesin standar, bukan khusus, yang membuat waktu tunggu jauh lebih singkat.”

Mesin ini dirancang untuk kubus kerja 10 inci, meskipun desainnya dapat diskalakan untuk bagian yang lebih besar. Masing-masing dari tiga pusat permesinan dilayani oleh pengubah pahatnya sendiri, dengan kapasitas 12 pahat sebagai standar pada masing-masingnya. Lebih banyak kapasitas alat, masing-masing hingga 40 alat, tersedia jika diperlukan. Setiap spindel mesin memiliki tiga sumbu di ujung pahat dan sumbu putar keempat terletak di setiap meja kerja. Semua sumbu dikendalikan oleh FANUC atau Siemens CNC mesin.

Jejak Lebih Kecil, Lebih Sedikit Daya

Keuntungan desain Multicenter, kata Porta, adalah bahwa pelanggan biasa untuk mesin itu, yang membutuhkan tiga atau empat HMC untuk mencapai jumlah produksinya, bisa mendapatkannya dalam satu platform. Lebih mudah menjalankan mesin, menggunakan lebih sedikit daya, dan membutuhkan lebih sedikit ruang lantai.

Persyaratan ruang lantai HMC, dengan area bongkar muat yang terkait, tidak signifikan. “Sekarang, kalikan luas lantai itu dengan tiga dan semuanya menjadi cukup besar,” kata Porta. “Karena Multicenter pada dasarnya adalah tiga HMC dalam satu platform, hanya menempati 87 meter persegi. Kami menghitung tiga HMC biasa, dengan otomatisasi petugas, akan memakan waktu 240 meter persegi.”

Multicenter jika dibandingkan dengan tiga pusat permesinan horizontal yang berdiri sendiri mengkonsumsi energi 50 persen lebih sedikit, menurut Mr. Porta. Dia menyebutkan angka konsumsi 51 kWh untuk Multicenter versus 120 kWh untuk tiga pusat permesinan, dengan produksi yang setara.

Tarif ini dibenarkan oleh pengurangan aksesori yang berlebihan, katanya. Misalnya, pusat permesinan menggerakkan tiga sistem otomatisasi, 3 konveyor chip, dan tiga pengubah palet. Selain itu, ada lebih banyak pemeliharaan yang terkait dengan platform tiga lawan satu.

Dua Pelanggan Target

Menurut Mr Porta, Multicenter memiliki dua target pelanggan. Karena perusahaan ini dibangun dengan volume tinggi, mesin khusus Multicenter dirancang untuk menjadi pusat produksi volume.

“Beberapa pelanggan kami mendedikasikan Multicenter untuk satu bagian, seperti mesin khusus,” kata Mr. Porta. “Toko-toko ini memproduksi otomotif dalam jumlah berkisar 700.000-1.000.000 suku cadang per tahun dalam beberapa kasus. Keuntungan yang melekat dari tiga pusat permesinan dalam satu platform—pengurangan biaya dari ruang lantai yang lebih sedikit, lebih sedikit energi, dan tenaga kerja yang lebih rendah—masih berlaku dalam aplikasi ini.”

Di mana Multicenter berbeda dari nenek moyang mesin khusus, adalah kemampuannya untuk menjadi kompetitif biaya dalam aplikasi volume yang lebih rendah. “Beberapa pelanggan kami menggunakan Multicenter untuk memenuhi pesanan produksi yang bukan volume tinggi, melainkan campuran yang tinggi,” kata Mr. Porta.

Untuk kelompok sasaran kedua ini, kelompok dari 500 hingga 5.000 adalah tipikal. Toko-toko ini umumnya tidak membuat suku cadang untuk inventaris, melainkan memenuhi pesanan “spot”.

Toko-toko ini cenderung menggunakan kapasitas Multicenter untuk menanggapi pesanan yang masuk. Mesin-mesin di bengkel kerja ini dirancang untuk produksi yang fleksibel daripada produksi khusus.

Perubahan Cepat Workholding

Struktur Multicenter sangat berbeda dari HMC. Basis mesin adalah pengelasan yang digambarkan oleh Mr. Porta sebagai struktur kotak tertutup. Di dalam kotak, meja putar empat stasiun membawa palet pemesinan. Kotak ini memiliki tiga dinding dengan modul pusat permesinan di setiap dinding dengan set jalur pemandu liniernya sendiri. Dinding keempat terbuka untuk stasiun muat/bongkar untuk mengakses zona kerja.

Dalam mengembangkan Multicenter, Porta telah merancang sistem workholding menjadi fleksibel. Dipasang pada masing-masing dari tiga palet mesin adalah penerima yang dapat diindeks untuk posisi atau terus menerus untuk kontur dalam sumbu B oleh palet. Penerima distandarisasi dan tetap di tempatnya di palet.

Klem untuk benda kerja tertentu dipasang pada penerima dan membuka atau menutup di bawah CNC dan hidraulik terus dipantau oleh kontrol. Pergantian dilakukan hanya dengan mengganti klem pada penerima. Ini menghasilkan waktu perubahan selama 30 detik.

Untuk akses ke sisi kelima benda kerja, perlengkapan dirancang untuk mengindeks 90 derajat untuk mengekspos sisi bagian tersebut ke poros. Meskipun operasi ini biasanya dilakukan pada spindel tiga, operasi ini dapat dilakukan pada semua spindel jika diperlukan. Perlengkapan juga mampu opsi sumbu U jika putaran satu titik diperlukan untuk menyelesaikan bagian.

Menjalankan Program

Pemrograman untuk Multicenter tiga spindel relatif sederhana. Setiap modul pusat permesinan memiliki halamannya sendiri di FANUC atau kontrol Siemens, jadi pemrogramannya pada dasarnya adalah satu mesin tiga sumbu, dengan sumbu B, pada satu waktu. Pemrograman berkembang dari spindel satu ke dua menjadi tiga.

Meskipun secara efektif ada tiga program terpisah yang berjalan secara bersamaan, tidak diperlukan kontrol sinkronisasi terpisah. Kedua merek CNC yang digunakan Porta mengoperasikan sinkronisasi program di latar belakang kontrol.

Karena mesin memiliki tiga spindel dan biasanya menjalankan operasi berurutan, menyeimbangkan waktu siklus untuk menghilangkan waktu mati adalah penting. Porta telah mengembangkan paket perangkat lunak dengan Microsoft yang disebut Karakterisasi Energi.

Membaca konsumsi daya dari motor spindel, perangkat lunak ini secara efektif mengurangi daya untuk pemotongan yang lebih ringan dan mentransfernya, melalui pengereman regeneratif, ke spindel menggunakan lebih banyak daya. Hasil bersihnya adalah konsumsi daya yang dioptimalkan.

Porta kompatibel dengan kemampuan konektivitas Industri 4.0. Beberapa program pengembangannya relatif maju. Informasi yang tersedia, apakah produksi adalah 1.000.000 bagian atau 500 bagian, sangat berharga bagi produsen mana pun. Data menggabungkan chip sebagai mata uang manufaktur pengerjaan logam.