Inverted VTLs Meningkatkan Efisiensi Aliran Satu Bagian

 

Tidak banyak machining enterprises yang memiliki flagship product dengan “cool” factor seperti Argo, sebuah amphibious, all-terrain vehicle (ATV) yang telah digunakan dalam exploration, search and rescue, industrial dan recreational activities sejak akhir ‘60s. Namun, selama lima tahun terakhir saja, manufacturer Ontario Drive and Gear (ODG) telah berinvestasi lebih dari $10 juta dalam new equipment untuk mendukung lebih significant portion dari bisnisnya: gear manufacturing services yang dimulainya pada 1985 untuk capitalize pada lessons learned dari designing dan manufacturing Argo’s transmission.   Di antara equipment ini adalah group of machines yang telah memiliki particularly far-ranging effects pada gear manufacturing di ODG: empat EMAG inverted vertical turret lathes (VTLs) yang untuk automation bukan accessory, tetapi integral part dari design. Machines ini telah menjadi primary driver di balik gerak menuju single-piece flow, cellular manufacturing strategy yang telah significantly improved throughput, flexibility dan part quality untuk critical portion dari company’s product line.    The 80/20 Rule   Sekarang merayakan tahun ke-50 berdirinya, ODG mengoperasikan dua plants di New Hamburg, Ontario: satu yang dedicated untuk ATV production, yang lain untuk gear dan transmission side bisnis, yang mencakup gear dan system design, transmission assembly dan performance testing. ODG Gear pindah ke latter facility pada 2000. Itu meliputi 56,300 square feet dari climate-controlled manufacturing space yang menempatkan array of CNC gear hobbers, shapers dan gear grinders serta CNC lathes dan mills. Plant’s 115 karyawan bekerja untuk memproduksi lebih dari 850 distinct part numbers dalam quantities ranging dari satu hingga 75,000.   Sekitar setengah equipment di plant floor digunakan untuk operasi prior heat-treating, dan setengah lagi dedicated untuk post-heat treating. Empat EMAG VTLs shine di kedua roles, kata Joel Wright, general manager di ODG. Mereka saat ini paired off menjadi dua cells untuk pre- dan post-heat-treat turning operations, masing-masing. Machines’ primary work terdiri dari relatively small, flat, carburized steel gears yang mengukur tidak lebih dari 2 inches tebal dan 6 inches diameter. Komponen ini hanya mewakili 40 different part numbers. Namun, seperti yang terjadi bagi banyak manufacturers, 40 different parts ini account untuk significant portion dari gear division’s work. “Overall, about 20 percent of the parts make up 80 percent of the volume here,” katanya Mr. Wright.    Stop and Go   Pentingnya pekerjaan ini membuatnya prime target untuk efficiency improvements. Nonetheless, the sequence of operations tetap pada dasarnya sama seperti sebelum VTLs dipasang. Production dimulai dengan dua turning operations (“Op 10” dan “Op 20”), satu untuk setiap sisi gear blank. Parts proceed ke broaching untuk creating any necessary internal splines dan kemudian ke hobbing untuk forming gear teeth. Setelah deburring, mereka dikirim untuk heat treating sebelum kembali ke plant untuk hard turning pada setiap sisi dan final finish-grinding operations.    Namun, sekarang, waktu yang diperlukan untuk seluruh process ini diukur dalam hours alih-alih weeks. Mr. Wright menjelaskan bahwa primary difference bukan production sequence, tetapi new strategy untuk bagaimana parts flow through that sequence—strategy yang facilitated oleh VTLs. Sebelum installing machines ini, batch-and-queue-style approach ke production membuat inefficiency virtually inherent ke dalam process. “Kami’d run through initial turning operations pada batch of 600 atau thousand or so, lalu berhenti dan memindahkan semua ke broaching machine, dan seterusnya di sepanjang line,” katanya Mr. Wright. “Itu selalu one man, one machine, dengan manual loading dan unloading. Se kuat apapun operator-machine combo mungkin, fakta bahwa semuanya selalu totally operator-dependant adalah major drawback.”   Bahkan justified breaks untuk kopi atau lunch dapat langsung mempengaruhi cycle time. Strict statistical process control (SPC) requirements yang dictate frequent in-process inspections sedikit membantu. Additionally, sementara errors oleh no means common, simple mistakes dapat memiliki ripple effects di sepanjang line. Misalnya, Mr. Wright mengatakan dia dapat mengingat beberapa instances dari operators misloading parts di chucks dari horizontal lathes yang digunakan prior VTLs.    Letting it Flow   ODG membeli first EMAG VTL, sebuah VL3 dengan 8-inch chuck, pada 2010. Pada waktu itu, company was in midst of replacing aging equipment, routine yang recurs setiap beberapa tahun, kata Ed Das, process development manager. Seperti yang ternyata, design elements dari VL series sparked revamp dari problematic batch-and-queue production process. Pada akhir 2011, shop had integrated tiga VL5s, yang feature 10-inch chucks. “Not that EMAGs got us there on their own, tetapi compact footprint dan integrated automation membawa kami untuk adopt more cellular approach to manufacturing,” katanya Mr. Das.   That approach dimulai dengan initial Op 10 dan Op 20 soft-turning operations, masing-masing dilakukan pada separate VL5. All VL series machines dilengkapi dengan integrated conveyors yang transport parts ke dan dari workzone. Tidak seperti previous process, yang required multiple, time-consuming loading/unloading steps untuk setiap gear blank, operators dapat stage hingga 14 parts sekaligus pada first VL5’s conveyor. Ini fast dan easy berkat hexagonal carrier prisms di setiap station yang memastikan consistent loading, katanya Mr. Das. Selama part ditempatkan di mana saja di dalam prism, dia menjelaskan, itu akan nest di corners yang dibuat oleh hexagonal shape terlepas dari bentuk atau ukurannya.     Inside workzone, machine’s vertically-oriented spindle descends dari atas untuk grip parts dan menyajikannya ke 12-station, disc-type tool turret di machine base untuk Op 10 turning. Vertical construction memastikan chips dan coolant jatuh dari tool dan workpiece, catatan Mr. Das. Kemudian, parts move otomatis ke second VL5’s conveyor melalui simple flip station yang joins kedua machines. Ketika parts cycle out pada second machine’s conveyor setelah Op 20, operator memindahkan mereka ke different conveyor yang leads ke broaching, hobbing dan other downstream processes, kadang-kadang performing inspection di gaging station sebelum melakukannya. “Parts don’t stop, mereka hanya move dari process ke process,” katanya. “Programs aren’t running any faster, tetapi automation dan consistency dari machines, berbanding dengan operator, memungkinkan production rates yang typically 40 percent faster dari sebelumnya. Itu just spits parts out like popcorn.”   Mungkin sama signifikan adalah fakta bahwa machine-integral automation memungkinkan company untuk break down dedicated cell at will untuk suit changing production requirements. Untuk comparisons’ sake, Mr. Das menyebutkan contoh twin-spindle turning center. Passing parts antara main dan subspindle dapat memberikan same benefits sebagai flip station yang joins VL5s. Demikian pula, gantry loader atau similar accessory dapat play same role sebagai integrated conveyors. Namun, solution ini akan kurang advantage dari having independently operated spindles yang dapat easily separated dan moved ke different sections plant tanpa losing automated capability. Seperti Mr. Wright ungkapkan, “We can combine and re-combine them like Legos.”   VTLs juga telah berkontribusi pada improved part quality. Ultimately, itu sama pentingnya seperti time savings—meskipun dalam kasus ini, keduanya go hand-in-hand, katanya Mr. Wright. In direct sense, rigid construction dari VL3 dan VL5 yang digunakan untuk post-heat-treat turning enable tolerances of +/- 0.0005 inch, alih-alih +/- 0.001 inch dengan previous systems. Juga notable adalah indirect quality improvements yang berasal dari move toward automated, single-piece flow. Ini enable operators untuk spend less time tending to process dan more time inspecting parts. “If you can make better gear blank, Anda akan ultimately have better datums, dan Anda’ll do better job of hobbing, gear grinding dan seterusnya di sepanjang line,” kesimpulan Mr. Wright. “EMAG machines have dramatically improved our capability in that respect.”