EDM Mengambil Langkah Besar Untuk Mengikis Tanpa Pengawasan

Mengotomatiskan proses EDM membutuhkan lebih dari sekadar mesin yang bagus

Untuk sebagian besar, EDMing adalah proses tanpa pengawasan, atau setidaknya dengan sedikit perhatian. Tidak seperti mesin bubut CNC dan pusat permesinan, di mana pemotong yang rusak pada malam hari dapat membuat pagi yang benar-benar buruk, menenggelamkan rongga cetakan atau memotong cetakan trim membutuhkan sedikit cara mengasuh anak — mengapa Anda tidak membiarkan mesin berjalan pada sendiri setelah semua orang pulang hari ini? Jika kabel putus, EDM hanya akan memasang yang baru. Jika 'berjalan pendek, kontrol akan melakukan yang terbaik untuk memulihkan atau hanya menutup semuanya sampai tuan manusianya datang untuk menyelamatkan. Bukan masalah besar.

Namun, membuat EDM benar-benar mati membutuhkan lebih dari sekadar auto-threader dan sirkuit pintar. Ini berarti investasi dalam robot yang tidak hanya memuat elektroda ke dalam sinker tetapi juga mentransfernya ke dan dari pusat permesinan terdekat untuk diproses. Ini berarti kawat EDM dengan penghapusan slug otomatis dan kemampuan mengubah kawat. Ini berarti pemantauan jarak jauh, sistem pengukuran dalam proses, dan paletisasi bagian. Yang terpenting, itu berarti organisasi yang sangat baik dan komitmen untuk perbaikan berkelanjutan. Ini adalah investasi besar dalam waktu dan uang, tetapi bagi siapa pun yang ingin mengatasinya, tidak ada alasan mengapa aset EDM yang mahal tidak dapat terus berjalan sepanjang waktu.

Dapatkan Pegangan

Salah satu langkah termudah dalam setiap perjalanan otomatisasi adalah menempelkan robot di depan sinker EDM, di mana ia dapat melakukan tugas yang mungkin sekilas tampak aneh bagi banyak masinis. “Banyak pelanggan dengan robot menggunakannya sebagai pengubah alat raksasa,” kata Mike Bystrek, manajer produk EDM kawat nasional di MC Machinery Systems Inc. (Elk Grove Village, IL). “Pembuat cetakan mungkin memerlukan beberapa lusin elektroda untuk rongga besar, dan toko produksi mungkin memiliki seratus atau lebih elektroda yang bekerja di banyak pekerjaan, jadi biasanya menggunakan robot untuk ini daripada korsel atau alat pengubah gaya rak.”

Robot dapat memperbaiki beberapa mesin, mengambil elektroda dari EDM ke pabrik grafit atau pusat permesinan. Itu dapat membawa elektroda ke mesin pengukur koordinat (CMM) untuk kualifikasi sebelum penyiapan, membawa benda kerja jadi ke CMM itu, menunggu sampai diukur, dan meletakkannya di rak atau membawanya kembali ke sinker untuk pemesinan tambahan jika diperlukan. Ini juga dapat digunakan untuk mengganti alas atau sisipan cetakan, asalkan sesuai dengan daya dukung robot.

“Bagian terakhir ini sangat bergantung pada ukuran benda kerja,” kata Manajer Produk MC Machinery National Sinker, Pat Crownhart. “Semakin besar benda kerja, semakin besar dan mahal robotnya, tetapi sebagai aturan umum, apa pun yang muat di palet persegi 12″ (304,8 mm) mungkin cocok untuk otomatisasi.”

Keduanya sepakat bahwa penggunaan robot sedang meningkat dengan sinker EDMing, tetapi Crownhart menawarkan beberapa alasan mengapa ini jauh lebih jarang terjadi pada mesin kawat, dengan manajemen slug menjadi yang utama di antara mereka. “Dengan pekerjaan punch dan die tradisional, atau pada bagian kedirgantaraan tempat Anda membuang material dalam jumlah besar, biasanya tidak cocok untuk otomatisasi.”

Membangun Toko yang Lebih Baik

Apa pun jenis atau merek EDM, mereka yang mengotomatiskan peralatan mereka jelas melihat keuntungan besar. Lead time lebih pendek. Kualitas bagian meningkat. Dan terlepas dari apa yang awalnya tampak seperti investasi besar-besaran, biaya operasional turun dan margin keuntungan tumbuh (seringkali secara substansial) ketika otomatisasi diterapkan dengan benar.

Tapi tidak begitu cepat. Menurut John Bradford, turnkey VMC/EDM dan manajer otomatisasi di Makino Inc. (Mason, Ohio), pemilik dan operator EDM harus menstabilkan dan kemudian mengoptimalkan proses pengerjaan logam mereka sebelum melakukan proyek otomasi apa pun. Melakukannya tidak hanya membuka jalan untuk langkah berikutnya, tetapi juga membuat toko lebih mampu.

“Kami sering didekati oleh pelanggan yang antusias dengan buzz ini,” katanya. “Mereka ingin tahu bagaimana mereka dapat menggunakan otomatisasi, tetapi tidak mengerti bahwa Anda harus terlebih dahulu memiliki proses yang konsisten dan andal—mengotomatiskan proses yang tidak efisien tidak akan membuat Anda lebih efisien.”

Manajer Lini Produk EDM Makino Brian Pfluger mengatakan mencapai proses yang andal dimulai dengan memiliki mesin yang andal dan berkualitas tinggi. “Tanpa platform alat berat yang tepat, platform yang sepadan dengan kualitas suku cadang yang diinginkan, mencoba beroperasi di lingkungan mati lampu tidak akan berhasil. Massa alat berat, sistem umpan balik pemosisian, stabilitas termal—semuanya adalah komponen utama fondasi yang diperlukan untuk membangun lingkungan otomatis.”

Kebenaran yang Menyedihkan

Apakah mereka menenggelamkan rongga, poros putar, atau kantong penggilingan, kebenaran yang tidak menyenangkan tentang industri kami adalah ini:penggunaan pada peralatan mesin yang berdiri sendiri biasanya tidak lebih baik dari 40%, dan EDM tidak terkecuali. Benar, toko dengan waktu siklus sepanjang hari atau mereka yang membuat jutaan widget yang sama setiap tahun menikmati nilai yang lebih tinggi dari ini, tetapi tren ke arah suku cadang yang semakin kompleks dalam volume produksi yang lebih rendah, belum lagi kekurangan pekerja terampil yang terus-menerus, berarti toko harus mengotomatisasi atau mati.

Tapi apa sebenarnya arti otomatisasi? Menempatkan sebanyak mungkin suku cadang ke atas meja dan membiarkan alat berat mati lampu adalah satu definisi, meskipun pendekatan ini mengarah pada peningkatan pekerjaan dalam proses (WIP), apalagi kemungkinan membuang muatan suku cadang.

Di dunia yang sempurna, one-piece flow adalah aturannya. Waktu penyetelan selama yang diperlukan untuk mengubah program, dan mesin tidak memerlukan manusia untuk menjalankan penyetelan itu. Biaya perlengkapan jauh lebih rendah daripada skenario workholding kepadatan tinggi yang baru saja dijelaskan, pelanggan dapat memiliki suku cadang jauh lebih cepat, dan tidak pernah ada lebih dari satu suku cadang yang buruk, jika itu.

Perkakas yang dapat diulang dan sangat akurat diperlukan untuk mencapai tujuan ini, seperti halnya paket perangkat lunak yang dapat mengontrol proses pemesinan. Pikirkan tentang setiap informasi yang diperlukan untuk menyiapkan sinker EDM:lokasi bagian, bentuk dan ukuran setiap elektroda, pola orbitnya, serta persyaratan dimensi dan penyelesaian. Persyaratan serupa ada untuk CMM yang umum di sel otomatis, mesin penggilingan, dan bahkan robot. Semua ini sekarang harus dikelola secara otomatis, dan "paket digital" yang dihasilkan harus menyertai setiap bagian saat robot memindahkannya ke dalam mesin.

“Manajemen data adalah aspek penting dari otomatisasi,” kata Bradford. “Tujuannya di sini adalah untuk sepenuhnya menghapus operator dari lingkungan fisik dan memindahkannya ke lingkungan virtual—duduk di depan layar komputer di mana mereka dapat merencanakan dan menjadwalkan pekerjaan, menulis program, dan memasukkan pengetahuan mereka ke dalam rencana proses. Hasilnya adalah waktu kerja yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan berdiri di depan peralatan mesin dan memasukkan informasi ini secara manual.”

Toko-toko mendengarkan. Dari semua peralatan EDM yang Makino dikutip selama setahun terakhir, yang termasuk otomatisasi menikmati tingkat kemenangan hampir tiga kali lipat dari mesin yang berdiri sendiri. “Selain kompleksitas, Anda tidak dapat berdebat dengan tingkat pemanfaatan,” jelas Pfluger. “Saat mesin yang berdiri sendiri mungkin mencapai waktu aktif 35%, otomatisasi dasar akan membuat Anda mencapai sekitar 60%, dan jika Anda menambahkan pengontrol sel ke dalam campuran, Anda melihat 80% atau lebih tinggi.”

Faktor Orang

Semua pembicaraan tentang otomatisasi ini mungkin membuat operator EDM gugup tentang pekerjaan mereka, tetapi Bob Ianitelli, presiden dan COO Belmont Equipment and Technologies Co., (Madison Heights, MI) mengatakan tidak ada yang perlu dikhawatirkan. “Robot tidak bisa melakukan segalanya, dan dalam banyak kasus, lebih hemat biaya jika menggunakan operator manusia,” katanya. “Misalnya, kami bekerja dengan perusahaan dirgantara yang menjalankan dua atau tiga shift. Mereka memiliki cukup orang yang memenuhi syarat, sehingga kebutuhan mendesak untuk mengotomatisasi mungkin tidak ada. Namun, otomatisasi harus dipertimbangkan setiap kali toko membutuhkan output tambahan tetapi tidak dapat menemukan tenaga kerja terampil yang diperlukan untuk peralatan staf di luar jam kerja normal.”

Seperti sumber lain dalam artikel ini, Ianitelli mencatat bahwa 2018 telah menjadi tahun spanduk untuk otomatisasi, “lebih dari yang lain,” katanya. Sebagian besar ini disebabkan oleh kekurangan orang, serta lonjakan permintaan yang dialami banyak industri saat ini. Singkat cerita, kebutuhan akan otomatisasi tidak akan hilang dalam waktu dekat.

Ianitelli setuju dengan rekomendasi yang ditawarkan sejauh ini untuk perkakas yang sangat akurat, bahan habis pakai rak paling atas, dan peralatan yang dapat diandalkan, tetapi menunjukkan satu pertimbangan yang dapat diabaikan:pemadaman kebakaran. “Dengan mesin yang menggunakan dielektrik oli, ada potensi kebakaran,” katanya. “Ini mungkin tidak menjadi masalah besar ketika operator hadir dan memiliki akses ke alat pemadam, tetapi setiap operasi pemadaman lampu yang berjalan di bawah air harus berinvestasi dalam sistem pencegah kebakaran berkualitas tinggi. Pelanggan harus memeriksa dengan kotamadya setempat tentang kode dan batasan, karena ini dapat bervariasi.”

Bergantung pada kerumitannya, biaya sistem ini bisa sangat besar, tetapi seperti halnya investasi otomasi lainnya, mereka mudah dibenarkan. “Setiap toko berbeda dan jelas ada banyak variabel yang perlu dipertimbangkan sebelum melakukan pengeluaran besar untuk perkakas, robot, sistem perangkat lunak, dan lainnya,” jelas Ianitelli. “Konon, banyak pelanggan kami mendapatkan kembali investasi mereka dalam dua tahun, yang lain hanya dalam enam bulan. Itu semua tergantung pada aplikasi dan apa yang ingin Anda capai.”

Jatuhkan Tangki

Evan Syverson, manajer pemasaran di Sodick Inc. (Schaumburg, IL), memperingatkan toko-toko untuk mendidik diri mereka sendiri secara menyeluruh sebelum menarik pelatuk pada investasi otomasi apa pun. “EDM sudah merupakan proses yang tidak berawak; otomatisasi hanya membawanya ke tingkat berikutnya, ”katanya. “Hal utama adalah menilai kebutuhan Anda dan memastikan Anda memiliki peralatan yang tepat untuk pekerjaan itu. Saya mengunjungi toko baru-baru ini yang yakin bahwa mereka membutuhkan sel produksi linier lengkap. Pada kenyataannya, yang mereka butuhkan hanyalah sebuah robot yang relatif sederhana untuk menjaga agar pemberat mereka diberi makan dengan elektroda. Mereka bisa menghabiskan jauh lebih banyak daripada yang diperlukan.”

Juga bukan merupakan prasyarat bagi toko untuk berinvestasi dalam mesin baru—asalkan EDM yang lebih lama masih sehat secara mekanis, memiliki fitur seperti tangki penjatuhan untuk memudahkan akses robot, dan beberapa sarana pemantauan jarak jauh. Kemudian, dengan segala cara, bawa ke lipatan otomatisasi.

“Anda dapat mengotomatiskan semua yang Anda inginkan, tetapi jika tidak ada orang di sana yang memberi tahu Anda bahwa ada yang tidak beres atau apa statusnya, Anda akan kehilangan waktu mesin yang berharga,” kata Syverson. “Ini adalah salah satu area di mana Industrial Internet of Things (IIoT) memiliki dampak besar. Jauh lebih mudah sekarang untuk mengelola peralatan dari jarak jauh, menjadwalkan pekerjaan, dan melacak semuanya dengan lebih baik; toko menjadi jauh lebih fleksibel, lebih efisien, dan membuka banyak pintu bagi orang-orang.”

Lurus dan Sempit

Syverson menyadari bahwa pelanggannya tidak membutuhkan sel manufaktur linier, tetapi itu tidak berlaku untuk semua toko EDM. Fred Holzmacher, manajer regional di Erowa Technology Inc. (Arlington Heights, IL), mengatakan ada beberapa alasan bagus untuk berinvestasi dalam sistem seperti itu.

“Toko cetakan yang lebih besar dan mereka yang ingin mengotomatiskan beberapa peralatan menemukan sel linier lebih hemat biaya,” katanya. “Dengan asumsi Anda memiliki pekerjaan untuk membuat robot tetap sibuk dan waktu siklus cukup lama untuk melayani setiap mesin, investasi keseluruhan berkurang. Anda dapat memulai dari yang kecil dan menambahkannya saat kebutuhan Anda bertambah dengan menambahkan beberapa kaki trek ke salah satu ujungnya. Sangat mudah untuk menggunakan robot yang sama pada pemberat, kawat, pabrik elektroda—mesin apa pun yang menggunakan platform perkakas yang sama. Dan sel linier biasanya dilengkapi dengan pengontrol sel, sangat meningkatkan fleksibilitas penjadwalan dan kemudahan penggunaan.”

Poin terakhir ini sangat penting bagi toko yang berjuang untuk menemukan operator yang terampil, yang saat ini hampir semuanya; karena pengontrol sel dilengkapi dengan perangkat lunak canggih, menyesuaikan beban kerja yang berubah menjadi lebih sederhana. “Katakanlah pelanggan Anda baru saja menelepon dan mengatakan bahwa sambungan mereka terputus, dan ingin tahu seberapa cepat mereka bisa mendapatkan suku cadang pengganti,” jelasnya. “Dengan pengontrol sel, Anda cukup mengambil pekerjaan berikutnya di layar dan meletakkannya di mana pun Anda mau. Perangkat lunak akan menangani sisanya.”

Tanpa pengontrol sel, aktivitas sehari-hari ini harus dikelola oleh manusia—seseorang yang mengerti pekerjaan apa yang dapat dijalankan di mana dan pergi ke lantai produksi dan memprogram ulang robot. Dengan pengontrol sel, antrean produksi dengan lusinan atau bahkan ratusan pekerjaan berbeda dapat dikelola dengan mudah, dan kesalahan yang mahal dapat dihindari.

“Anda benar-benar mendapatkan lebih banyak uang dengan sistem linier,” kata Holzmacher. “Karena pengontrol, Anda mendapatkan tingkat kecerdasan yang lebih tinggi daripada robot standar. Anda dapat menjadwalkan pekerjaan lebih lama dan lebih mudah untuk memutuskan mesin mana yang menjalankan pekerjaan apa, dan kapan. Bukan berarti robot yang berdiri sendiri tidak memiliki tempatnya—kami masih menjual banyak dari mereka—tetapi sistem linier membawa Anda ke level berikutnya.”

Minum Kool-Aid

Mark Cicchetti pernah ke sana dan melakukan itu. Sebelum mengambil pekerjaannya sebagai direktur teknis untuk divisi EDM di Absolute Machine Tools Inc. (Lorain, OH), Cicchetti memiliki toko sendiri, di mana ia menghadapi banyak kesulitan yang sama seperti pelanggannya saat ini. Sarannya? Sempurnakan proses Anda sebanyak mungkin sebelum mengejar otomatisasi.

“Kami memulainya dengan memasang sistem workholding yang sama di setiap mesin di bengkel,” katanya. “Anda dapat mengambil bagian atau elektroda dari kawat ke sinker, mill ke grinder, bubut ke CMM, dan melakukannya tanpa memposisikan ulang.”

Workholding standar memungkinkan Cicchetti dan timnya untuk mengatur semua sekitar 600 pekerjaan per bulan secara offline di CMM—tidak ada lagi sentuhan di mesin. Ini memungkinkan mereka untuk dengan mudah memverifikasi bahwa fitur bagian cocok dengan data CAD pada setiap langkah dalam proses manufaktur — tidak ada lagi perlengkapan inspeksi, tidak ada lagi waktu yang hilang untuk mengambil titik datum. Dan karena mereka sekarang tahu di mana semuanya berada, setiap saat, proses dapat disimulasikan secara offline, program dan offset yang dihasilkan digabungkan ke dalam paket rapi yang siap diunggah ke alat mesin.

Intinya adalah ini:workholding standar memungkinkan Cicchetti meningkatkan penggunaan EDM dari 3.500 jam per tahun menjadi lebih dari 5.000, tanpa otomatisasi.

“Daripada tiga orang menyiapkan dua mesin masing-masing, saya sekarang memiliki satu orang yang menyiapkan enam mesin, dan menyelesaikannya sekitar seperlima waktu,” katanya. “Kami melakukan semua itu tanpa robot—jika kami memilikinya, hasilnya akan lebih baik lagi.”

Hal Pertama Yang Utama

Ironi dari semua ini adalah, sekarang Cicchetti berada di sisi lain pagar, ia mendapati dirinya menantang pemilik dan manajer toko untuk memikirkan kembali proses mereka untuk meningkatkan pemanfaatan mesin dan bekerja menuju otomatisasi. “Bukan hal yang aneh bagi kami untuk menjual mesin dan meminta pelanggan datang kembali untuk yang kedua di tahun berikutnya,” katanya. “Ketika mereka memberi tahu saya bahwa mereka hanya memiliki jam kerja 3.500 jam, saya menyarankan agar melihat proses manufaktur mereka dengan cermat mungkin merupakan ide yang lebih baik.”

Sebagai aturan, utilisasi rata-rata turun di mesin kedua, dan turun lebih banyak lagi di mesin ketiga, jelas Cicchetti. Tetapi dengan mengadopsi perkakas yang tepat di depan, semuanya menjadi efisien. Ini memaksakan disiplin di lantai pabrik, membuka jalan untuk pemanfaatan mesin secara maksimal. Pengulangan terjamin. Dan jika otomatisasi masuk akal, toko dan karyawannya sudah siap.

“Anda dapat menambahkan mesin, Anda dapat menambahkan perkakas, tetapi jika Anda tidak mengoptimalkan proses dan tanggung jawab semua orang yang terlibat, Anda tidak akan pernah berhasil,” katanya. “Seluruh budaya harus berubah. Tanpa visi, perubahan paradigma, transisi ke manufaktur otomatis akan jauh lebih sulit. Tetapi bagi mereka yang dapat mencapainya, otomatisasi adalah pekerjaan rumah.”