Keuntungan dari Pusat Pemesinan Vertikal

Pemasok pusat permesinan vertikal menantikan tahun 2022 dengan optimisme. Mereka mengharapkan peningkatan penggunaan otomatisasi dan peningkatan kesadaran akan manfaat pemesinan dengan lebih dari peralatan tiga sumbu.

Mendapatkan lebih banyak sisi benda kerja dalam satu atau dua pengaturan hanyalah bagian dari proposisi nilai VMC, menurut pembuat peralatan. Mengotomatiskan dengan robot di depan alat berat, atau menambahkan sumbu putar, membantu memastikan produktivitas, sementara pemahaman tentang kinematika alat berat—bagaimana alat berat bergerak dari waktu ke waktu—adalah kunci untuk reproduktifitas.

Berbagai pilihan, dari mesin tiga sumbu yang lebih sederhana hingga lima sumbu—keduanya 3 plus 2 dan, pada tingkat yang lebih rendah, versi berkelanjutan—memberi toko banyak peluang untuk membawa VMC agar dapat beroperasi pada volume rendah dan tinggi . Dan peluang untuk memproduksi suku cadang yang diperbaiki menawarkan insentif lain.

Bisnis VMC Bagus

Pertama-tama, terlepas dari ketidakpastian dan kebijakan yang kacau seputar pandemi COVID-19 saat memasuki tahun ketiga kekacauan, permintaan untuk VMC tetap kuat. Namun, tidak mengherankan, pasokan menjadi perhatian.

“Industri ini cukup panas,” tegas Jeff Wallace, manajer umum, teknik nasional untuk DMG Mori USA di Hoffman Estates, III. “Kami menjual segala sesuatu yang tidak rusak. Kami menjual barang-barang yang disekrup. Masalah baiknya adalah, kami menjual semua yang kami miliki; masalah buruknya adalah waktu tunggu empat hingga enam minggu telah diperpanjang menjadi empat hingga enam bulan.”

VMC populer di berbagai aplikasi, kata Wallace, bahkan dengan “beberapa pusat produksi bervolume rendah tempat kami membuat beberapa bagian prismatik sederhana. Bahkan mesin tiga sumbu vertikal sangat diminati.”

Mengingat kekurangan tenaga kerja yang diperparah oleh pandemi, otomatisasi VMC menjadi perhatian utama.

“Seringkali, kami melihat dengan vertikal bahwa kami mungkin memasang kembali sumbu putar sehingga kami dapat menjangkau lebih dari satu sisi bagian. Pelanggan ingin mengotomatisasi sebanyak yang mereka bisa—bahkan mengotomatiskan beberapa pusat pemesinan vertikal tiga sumbu. Menambahkan sumbu putar atau bahkan sumbu putar ganda untuk dapat membalik bagian dan sampai ke sisi lain sehingga kita tidak perlu melepaskannya dari wakil dan membawanya ke wakil lain — baik di mesin itu atau yang lain mesin—sangat populer saat ini. Pelanggan mencari cara untuk mengoptimalkan VMC tersebut dan dapat memperoleh lebih banyak produktivitas darinya.

“Hal yang menyenangkan tentang VMC adalah harganya relatif murah dan mudah diatur. Anda menjatuhkannya di lantai, dan sebagian besar memiliki sistem leveling tiga poin. Bagi pelanggan untuk masuk ke VMC, terutama untuk produksi jangka pendek, sangat hemat biaya. Permintaan tinggi untuk hampir semua produk kami—dan ini bagus untuk industri. Kami bukan satu-satunya; semua pembangun lain melihat kondisi yang sama. Kuenya cukup besar, dan saya senang industri ini sehat.”

Dengan menggunakan kalkulator ROI, DMG Mori membantu mengilustrasikan bagaimana VMC-nya dapat membantu toko meningkatkan laba mereka—terutama “dengan semua reshoring berlangsung. Kami melihat banyak produk kembali ke AS—komponen prismatik berbiaya rendah yang telah kami beli di seberang lautan dalam 20 tahun terakhir. Toko kecil hingga menengah menjadi sangat efisien dalam membuat komponen komoditas ini—hal yang sangat cocok dilakukan oleh VMC.

“Peringatannya ada tenaga kerja dan apakah Anda ingin mengotomatisasi:Apakah menempelkan robot sederhana di depan mesin atau memasang sumbu putar? Kami memiliki grup otomatisasi internal untuk DMG Mori, dan cobot mulai lepas landas di platform VMC ini. Kami bahkan tidak perlu menambahkan sesuatu yang sederhana seperti silinder udara ke pintu; kita akan membiarkan robot membuka pintu.” Dengan mengambil langkah-langkah tersebut, kata Wallace, pelanggan melihat peningkatan produksi lima persen hingga enam persen.

VMC multi-sumbu mengambil alih lebih besar di AS, ia menyimpulkan — meledak, pada kenyataannya, dengan DMG Mori melihat peningkatan penjualan sepuluh kali lipat dalam beberapa tahun terakhir. Eropa pada awalnya memiliki keunggulan dalam adopsi, katanya, tetapi “dengan gaya khas Amerika, begitu kita bangun, itu seperti, 'Oke, menyingkirlah.' Amerika telah bangun, sekali lagi terutama didorong oleh masalah tenaga kerja. Karena orang tidak ingin melakukan pekerjaan itu atau kami tidak dapat menemukan bakat, bagaimana Anda meminimalkan interaksi itu dengan mesin untuk membuat bagian? Di situlah multisumbu bersinar. Jika saya dapat mempersiapkan bilah saya dengan benar, saya mungkin tidak perlu menyentuh bagian itu lagi sampai selesai.”

Memfasilitasi otomatisasi adalah kontrol antarmuka manusia-mesin Celo perusahaan, yang memungkinkan operator mesin dengan cepat memanipulasi berbagai robot untuk melakukan berbagai tugas. “Kami telah mengembangkan aplikasi yang, jika Anda meletakkan robot di depan mesin, operator tidak harus menjadi programmer robot. Ada antarmuka pengguna grafis drag-and-drop untuk membantu program operator. Target kami adalah untuk membawa teknologi itu ke tangan orang-orang sehingga mereka tidak terlalu waspada terhadap otomatisasi tetapi merasa nyaman dengannya.”

Keunggulan VMC

Umumnya lebih mudah dipasang, VMC “biasanya aktif dan berjalan dalam periode waktu yang lebih singkat dan menawarkan lebih sedikit gangguan dalam bisnis sehari-hari,” jelas COO Mitsui Seiki Bill Malanche. “Mereka juga biasanya berukuran lebih kecil daripada banyak horizontal, mengurangi penggunaan keseluruhan ruang lantai pabrik yang berharga. Desain mesin kami memberi toko dan pabrik besar lebih banyak kemampuan dalam platform yang lebih kecil. Di lini VMC Vertex kami, sumbu Y menawarkan goresan yang lebih besar daripada sumbu X sehingga membuat lebar keseluruhan alat berat lebih kecil. Kebanyakan VMC biasanya lebih lebar daripada dalamnya.”

Selama karirnya, Malanche mengingat, ia memasang lusinan mesin vertikal di perusahaan-perusahaan di seluruh AS dan luar negeri. “Sampai hari ini saya masih kadang-kadang bertemu dengan pelanggan di pameran dagang yang mengingat saya memasang mesin mereka, dan mengatakan bahwa mereka masih memilikinya, dan masih menyimpan sepersepuluh.”

Mitsui Seiki menekankan mesin jig bore-style yang dirancang untuk memiliki presisi ultra-tinggi dalam lingkup kerja yang ketat, katanya, menjadikannya ideal untuk produksi dengan volume rendah dan bernilai tinggi.

“Kami memiliki satu pelanggan yang memproduksi komponen kedirgantaraan rumit yang membutuhkan toleransi yang sangat ketat,” jelas Malanche. “Mesin vertikal yang mereka gunakan memproduksi keluarga suku cadang yang dirancang tidak hanya untuk produksi tetapi juga untuk dukungan lapangan yang berkelanjutan. Lingkungan ini berarti bahwa mesin dapat digunakan untuk tujuan suku cadang produksi suatu hari nanti, tetapi secara tidak terduga dapat dipaksa untuk ditukar untuk mengimbangi persyaratan dukungan lapangan.

“Pelanggan ini memiliki masinis berkualitas yang memproduksi suku cadang, tetapi tingkat pekerjaan tidak cocok hanya untuk mencapai 'mulai siklus'; benda kerja memiliki banyak lubang terintegrasi dan pemeriksaan proses yang perlu dilakukan saat suku cadang sedang diproduksi.” Pelanggan itu memulai dengan lima VMC Mitsui Seiki dan sekarang memiliki 16 dalam operasinya.

Dalam kasus di mana suku cadang harus keluar dari mesin untuk pemeriksaan CMM "dalam proses" untuk beralih dari operasi ke operasi, Malanche mengatakan, "kami membantu pelanggan mengotomatiskan proses semi-otomatis, di mana mereka dapat mengatur mesin dengan basis perlengkapan 'titik nol' pelat untuk memungkinkan bagian yang sama ditransfer dari mesin ke mesin dan ke CMM dengan penyiapan dan verifikasi minimal.”

Terkadang, peningkatan opsional yang agak kecil dapat dilakukan pada VMC garis dasar untuk membantu otomatisasi. Item seperti probe alat dan probe spindel dapat digunakan untuk mempercepat pergantian, dan menggabungkan pelat dasar titik nol yang sangat berulang dapat menambah keserbagunaan.

“Tapi saya pikir keuntungan terbesar datang dalam memiliki mesin yang dilengkapi untuk mesin lima sumbu,” tegas Malanche. “Meskipun menambahkan sumbu kelima ke sebagian besar VMC umumnya mahal di awal, investasinya sepadan dan terkadang dibayar kembali dengan cepat dengan aplikasi penting. Munculnya peralatan meja putar lima sumbu berpresisi tinggi yang dibangun ke dalam struktur alat berat memungkinkan produsen mendapatkan keuntungan dari lebih banyak keserbagunaan dalam aliran proses.”

Mitsui Seiki telah merancang platform VMC-nya untuk menangani banyak tantangan manufaktur yang unik, lanjutnya. Seri Vertex lima sumbu dasar perusahaan ditawarkan dalam tiga ukuran untuk menangani suku cadang dari diameter 500 mm hingga 1200 mm. “Kami telah membangunnya dengan adaptasi yang ditujukan untuk mengatasi banyak tantangan manufaktur dan metodologi baru. Mesin kami tidak dibangun di atas platform umum hanya dengan sekrup bola yang diperpanjang untuk pukulan yang lebih besar; ini dibangun di atas coran besi individu yang dirancang selama bertahun-tahun pelayanan dan kehidupan. Versi terkecil kami, Vertex 550-5X dengan meja putar 400mm, beratnya 20.000 pon, dan Vertex 100X tiga kali lipat dari jumlah itu. Ini bukan mesin VMC 'sekali pakai'.”

Mesin Vertex dibuat dengan opsi seperti motor sumbu putar tipe penggerak langsung yang diperlukan untuk meningkatkan kontrol kontur di pasar airfoil, tambahnya. “Kami memiliki mesin platform kombinasi yang dirancang untuk kemampuan multi-proses seperti pengendapan logam aditif/subtraktif, penggilingan dan penggilingan dan proses erosi elektro berkecepatan tinggi yang disebut Blue Arc, yang dilisensikan melalui General Electric.” Dengan opsi ini, pengguna memotong bahan termasuk keramik, grafit, aluminium, titanium, Inconel, dan lainnya.

Fleksibilitas semacam ini membantu VMC menegaskan kembali tempat mereka di pasar, di mana selama bertahun-tahun persyaratan produksi yang lebih tinggi, ditambah dengan kemampuan tenaga kerja yang berkurang, membuka jalan bagi HMC untuk mengambil alih. “Dalam waktu yang tampaknya relatif singkat, kebutuhan akan VMC menggantikan HMC dengan pengubah alat yang lebih besar, pengubah palet, dan sistem manufaktur fleksibel yang lengkap,” kata Malanche. “Tiga puluh tahun yang lalu, sebagian besar toko produksi menengah hingga semi-tinggi sangat bergantung pada VMC karena berbagai alasan, termasuk pengaturan waktu, kemudahan akses, kemudahan perawatan, ketersediaan pekerja terampil, dan bauran produk. VMC telah mendapatkan kembali kehidupan baru di pasar pembuatan suku cadang berpresisi tinggi.”

Mesin Bergerak

Konsep kritis kinematika, atau bagaimana sebuah mesin bergerak, adalah sesuatu yang ditekankan oleh YCM Technology USA di Carson, California dengan kalibrasi kinematika bawaannya untuk pasar Amerika Utara. Paket-paket tersebut—menampilkan probe sentuh dan pengukuran panjang alat serta bola perkakas—akan menjadi standar pada mesin YMC 3 plus 2 atau mesin lima sumbu berkelanjutan, kata Brian Huff, manajer pengembangan bisnis untuk Midwest.

Saat alat berat menjalankan fungsinya, akurasi dapat berubah, kata Huff, dan “umumnya operator akan menganggap alat berat itu tidak akurat atau pickupnya tidak akurat.” Pengalamatan yang memerlukan penentuan pusat rotasi untuk sumbu keempat dan kelima dan kemampuan untuk mengkalibrasinya. Secara historis, pabrikan mungkin menetapkan pusat rotasi sebagai bagian dari instalasi mesin, katanya. “Jika pelanggan berjuang dengan akurasi, itu akan membutuhkan panggilan layanan, dan mereka kembali untuk mendefinisikan kembali pusat rotasi itu — yang bisa mahal. Banyak hal terjadi, mesin bergerak, berat benda kerja berubah—dan dinamika lainnya sedang dimainkan. Beberapa produsen telah lebih siap merangkul pentingnya kalibrasi kinematika. Oleh karena itu, kepentingan kami adalah untuk memberikan kemudahan bagi pengguna dan operator kami; itu tidak akan memerlukan panggilan servis, dan Anda memiliki mesin dengan tingkat akurasi tertinggi.”

Seberapa sering VMC harus dikalibrasi? Bisa seminggu sekali, sebulan sekali, atau bahkan setiap hari tergantung aplikasinya, saran Huff.

“Kami memberi tahu pelanggan kami bahwa jika Anda memiliki pekerjaan yang lebih kritis dan Anda melihat lebih banyak penyimpangan, jalankan program kinematika. Jika Anda menjalankan pekerjaan toleransi dekat, jalankan kinematika; jalankan sebelum pekerjaan, jalankan setiap hari untuk memastikan. Jika Anda melihat penyimpangan 0,0005" selama seminggu, mungkin jalankan setiap minggu." Itu berarti 0,0127 mm.

Idealnya, Huff ingin "menjadikan kinematika percakapan normal" dan mencoba membantu menjembatani kesenjangan antara perusahaan yang menentukan pusat rotasi saat instalasi dan mereka yang berpikir bahwa kalibrasi kinematika harus mudah diakses dan dieksekusi dengan cepat. “Ini menjadi gaya hidup semua produsen.”

Cara lain YCM mengatasi akurasi adalah melalui kemitraannya dengan Kessler, yang spindel dan kepalanya muncul pada mesin vertikal YCM untuk mengatasi gaya penjepitan untuk sumbu A dan C atau B dan C dan mempertahankan kekakuan di ujung alat pemotong. “Spindle standar kami pada mesin cetakan lima sumbu kolom ganda kami mencapai puncak pada 54 hp,” kata Huff, atau 40,2 kW. “Ini adalah HSK 100, dengan 16.000 RPM, yang menghasilkan tenaga kuda penuh pada 2.500 RPM. Kekakuan tinggi, torsi, RPM, dan tenaga kuda menghasilkan konfigurasi kepala dan spindel yang sangat serbaguna. Versi kedirgantaraan kami mencapai 18.000 RPM, dengan spindel HSK 63 yang menghasilkan 94 hp [70 kW], yang ditargetkan untuk pemesinan aluminium.” Selanjutnya, kemitraan dengan Kessler memberikan YCM sumber daya Midwest untuk perbaikan spindel.

YCM Technology memberikan penekanan khusus pada mesin lima sumbunya. Sementara konfigurasi 3 plus 2 lebih populer, permintaan untuk lima sumbu penuh tumbuh, kata Huff. Dia juga melihat permintaan untuk otomatisasi meningkat.

“Kami secara konsisten melihat permintaan untuk otomatisasi sebagai bagian dari paket mesin. Ini bukan hanya paletisasi; kami melihat lebih banyak penerimaan dan minat untuk otomatisasi pick-and-place. Ini cocok secara alami dengan lima sumbu karena dalam banyak kasus Anda dapat, dalam satu atau dua pengaturan, untuk mengerjakan seluruh benda kerja secara lengkap. Pengerjaan suku cadang dalam kasus ini sangat penting dan Anda tidak mengalami gangguan pada perlengkapan atau klem yang menghalangi pemotong. Jika Anda dapat memegang benda kerja dari sisi bawah dan memungkinkan lima sisi dapat diakses, itu ideal. Untuk workholding dari bawah, ada produsen yang telah merancang sistem yang melakukan pekerjaan dengan baik; saat ini kami bekerja sama dengan perusahaan yang menawarkan jenis solusi ini. Selain itu, kami menawarkan paket otomatisasi palet dengan mesin YCM dan mengembangkan lebih lanjut paket otomatisasi kolaboratif dan pick-and-place.”

Menargetkan Produksi Tinggi

Selama dua hingga tiga tahun terakhir, sebagian besar peluncuran VMC oleh Chiron telah menjadi platform produksi yang kuat dan bervolume tinggi yang dirancang untuk memenuhi permintaan permesinan komponen otomotif dan kedirgantaraan besar, kata Manajer Pengembangan Bisnis Simon Knecht dari Chiron America di Charlotte, N.C.

“Dengan pusat permesinan yang berhasil didirikan dan tersedia secara luas untuk pelanggan Amerika Utara kami, kami semakin memperkuat portofolio produk kami di ujung spektrum manufaktur yang berlawanan:komponen mesin mikro presisi tinggi,” kata Knecht.

Tahun ini, Chiron meluncurkan pusat permesinan Micro5, yang dikembangkan di Swiss dan dirancang untuk benda kerja kecil—dalam ukuran 50×50×50 mm—katanya. “Kecepatan dan dinamika konsep permesinan ini dirancang untuk mendukung pelanggan dengan peningkatan produktivitas. Seiring dengan tolok ukur kecepatan tinggi dan massa bergerak minimal, alat berat ini adalah platform modular dan dapat dilengkapi dengan otomatisasi terintegrasi. Selain itu, Micro5 dirancang untuk skalabilitas yang fleksibel, yang memberi produsen kemampuan untuk membuat jalur produksi yang mulus dengan beberapa mesin.”

VMC umumnya didasarkan pada konsep modular, jelasnya; adalah praktik umum untuk mengubah tata letak sumbu keempat ke sumbu kelima. “Sering kali, pelanggan kami mengubah konfigurasi mesin ke pengaturan meja yang berbeda menggunakan sumbu keempat atau kelima di atas meja.”

Seperti pemasok lainnya, Chiron America mengatasi kesenjangan keterampilan operator. Otomatisasi pintar “adalah salah satu bagian dari solusi yang memastikan throughput selama jam produksi yang direncanakan,” kata Knecht. “Teknologi otomasi, khususnya robot, biasanya memiliki technical availability yang tinggi dan berjalan dengan keandalan yang tinggi. Dengan proses dan sel yang dirancang untuk batch yang lebih kecil, solusi otomatisasi kami bahkan mampu mengubah perlengkapan di alat berat. Berbeda dengan pengaturan manual, yang seringkali membutuhkan waktu lebih dari satu jam untuk mengganti perlengkapan, mengotomatiskan VMC dengan sistem penjepitan nol meningkatkan hasil dan mengembalikan alat berat ke apa yang dirancang untuk:Pemesinan. Konfigurasi sumbu meja pemesinan kami dirancang untuk mengakomodasi metode penjepitan ini.”

Tren seperti pergeseran ke arah e-mobilitas dan rantai pasokan akibat pandemi menuntut lebih banyak fleksibilitas dari peralatan—membuat VMC yang mengurangi penyiapan menjadi alat yang penting. “Kemampuan untuk dengan cepat mengubah benda kerja yang berbeda pada mesin mendorong pendekatan untuk mengurangi jumlah pengaturan dan menyelesaikan sebanyak mungkin operasi dalam mesin yang sama,” kata Knecht. Perubahan benda kerja terintegrasi Chiron memungkinkan pemuatan dan pembongkaran komponen saat VMC lima sumbunya berjalan.

Memanfaatkan fleksibilitas ini dan memanfaatkan VMC untuk banyak benda kerja yang berbeda “akan menghasilkan manfaat nyata dalam hal ROI,” simpul Knecht. “Terlalu sering saya melihat mesin dan peralatan khusus yang tidak bergerak setelah kehilangan pekerjaan atau proyek, sementara pabrikan tidak dapat menggunakan mesin secara maksimal.”