Bagaimana Mesin Mesin Multitasking Mengubah Bengkel Manufaktur Modern

Ketersediaan berbagai konfigurasi alat mesin multitasking memungkinkan bengkel untuk memilih kombinasi terbaik dari komponen dan kemampuan untuk aplikasi spesifik mereka.

Kemajuan berkelanjutan dalam teknologi alat mesin multitasking membawa bengkel ke tingkat produktivitas yang lebih tinggi dari sebelumnya. Kemampuan untuk memproduksi bagian dengan kompleksitas tertinggi dalam satu setup, membatasi intervensi manusia dan menghemat waktu yang signifikan memberikan solusi hemat biaya bagi bahkan bengkel kecil untuk bersaing dalam lingkungan manufaktur yang tantangan saat ini.

Dengan berbagai konfigurasi yang tersedia dan pembangun terus menawarkan desain baru, bengkel seharusnya dapat menemukan kombinasi komponen dan kemampuan yang tepat untuk memenuhi kebutuhan mereka. Joe Wilker, manajer grup produk di Mazak Corp., memberikan beberapa pendapatnya tentang kondisi saat ini teknologi multitasking dan bagaimana bengkel dapat paling baik memanfaatkannya.

Fitur Baru pada Mesin Multitasking

Di antara banyak fitur yang dicari bengkel dalam multitasking adalah twin turning spindles dan multiple tool turrets dengan rotary tool stations dan kemampuan Y-axis off-centerline, along with tilt/rotary B-axis milling spindles, rotary/tilt tables dan large-capacity tool magazines. Menurut Mr. Wilker, perkembangan yang lebih baru meliputi integral-motor roller cam-style turrets, enhanced lower turrets, direct-drive milling spindles dan servo-controlled drilling tailstocks. Kemampuan canggih tambahan termasuk milling simultan menggunakan upper dan lower machine turrets dan operasi bor panjang.

Integral-motor turrets yang menggunakan anti-backlash, roller gear cam drive systems memberikan digital indexing yang mulus, kecepatan tinggi, akurasi tinggi serta expandability. Turrets serbaguna ini biasanya menempatkan 12 posisi alat dengan kemampuan untuk diperluas hingga sebanyak 24. Kapasitas alat yang meningkat sama dengan waktu berjalan tanpa gangguan yang lebih lama dan kemampuan untuk menggunakan tooling yang lebih umum, yang membantu mengurangi inventaris tooling secara keseluruhan. Desain turret ini menghilangkan kebutuhan untuk curvic/index couplings, dan expandability memungkinkan karena turret berindex secara digital ke posisi apa pun tanpa perubahan pada housing-nya. Dan setelah berada di posisi, integral hydraulic clamping systems biasanya digunakan untuk memastikan kekakuan maksimal.

Seperti halnya dengan upper counterparts mereka, Mr. Wilker menyatakan bahwa lower turrets pada mesin multitasking juga terus berkembang dan diperluas dalam hal kemampuan, along with their tooling capacities. Lower turrets sekarang lebih robust dan kuat dan biasanya menawarkan sebanyak sembilan posisi alat dengan opsi untuk live milling spindles.

Beberapa pembangun mesin mengonfigurasi turret pada miring 45 derajat. Desain ini memaksimalkan kapasitas beban pemesinan turret dan menyediakan aksesibilitas yang memadai ke spindle mesin dan ruang untuk transfer bagian dari main ke secondary turning spindles.

Untuk produktivitas yang meningkat dan kekuatan pemrosesan bagian, lower turrets dapat bekerja secara bersamaan dengan upper turrets pada benda kerja yang sama. Atau, lower turrets dapat bekerja dalam kombinasi dengan milling spindle mesin yang dapat diterapkan pada salah satu sisi headstock mesin untuk mengurangi waktu siklus pemesinan lebih lanjut.

Mesin multitasking saat ini menawarkan rotary tool spindles yang menerapkan direct-drive technology yang membuatnya lebih cepat dan lebih kuat dari pendahulunya. Direct-drive mill motors memberikan spindle rpm yang sebanyak 24 persen lebih cepat, along with tingkat torsi yang sebanyak 60 persen lebih tinggi. Kemampuan ini setara dengan peningkatan kekuatan pemrosesan, produktivitas dan umur alat along with kualitas finishing permukaan bagian yang ditingkatkan. Bengkel dapat memperoleh mesin multitasking dengan turret rotary-tool spindles yang memberikan 10 hp dan 6.000 rpm sebagai standar. Atau mereka dapat memilih yang memberikan sebanyak 10.000 rpm dan menghasilkan sebanyak 52 foot-pounds torsi.

Terbaru NC servo-driven tailstocks mengaktifkan proses otomatis. Tailstocks ini sepenuhnya dapat diprogram dan berjalan pada AC servomotors dan ballscrews mereka sendiri. Melalui part programs, tailstocks dapat mengembangkan ke posisi yang diketahui dan dengan specified approach feed rates dan membuat kontak dengan benda kerja pada tekanan pegangan yang konsisten. Karena sistem drive independen positif mereka, tailstocks ini juga dapat membor lubang pada shaft centerlines, menambah kekuatan pekerjaan yang dapat diproses oleh mesin multitasking.

Dalam sebagian besar kasus, tailstock thrust settings dapat disesuaikan dalam kenaikan foot-pounds gaya tertentu. Fitur ini memungkinkan bengkel untuk mengatur tingkat thrust sesuai materi dan bentuk benda kerja untuk menghilangkan risiko kerusakan bagian sambil secara bersamaan menyediakan pegangan dan dukungan yang aman dan aman. Atau, bengkel dapat menyesuaikan thrust settings on the fly sementara tailstocks terlibat, memungkinkan operasi bor, bor halus dan honing yang sebaliknya akan melibatkan alat di tool turret mesin. Jadi, tailstocks dengan kemampuan operasional seperti itu, pada gilirannya, membuka posisi di tool turret mesin.

Karena semakin banyak bengkel menghadapi shaft-type workpiece yang lebih panjang, lebih besar dan lebih kompleks, mesin multitasking dapat menawarkan extended bed lengths teamed up dengan inovasi seperti long drill/tool stockers. Mesin ini secara signifikan meningkatkan kecepatan dan efisiensi pemrosesan untuk bagian yang menantang ini.

Untuk operasi lubang dalam, long-tool stockers memungkinkan mesin untuk menangani dan menyimpan berbagai alat—biasanya sebanyak tiga, masing-masing sekitar 40 inci panjang. Stockers terletak di atas spindle kedua mesin atau, tergantung pada versi mesin, tailstocknya untuk menyimpan alat jauh dari jalan, namun dengan cepat dan mudah dapat diakses.

Mesin Multitasking dalam Aplikasi Medis

Lowell Inc. menghilangkan operasi manual dan meningkatkan throughput keseluruhan dengan tiga mesin multitasking yang menyediakan kemampuan pemrosesan bagian lengkap dalam satu setup.

Satu bengkel mengambil manfaat dari manfaat pemesinan multitasking—menghilangkan operasi manual dan meningkatkan throughput keseluruhan—dalam produksi bagian paling menantangnya. Lowell Inc. adalah produsen kontrak medis di Minneapolis, Minnesota, yang spesialis dalam perangkat yang dapat ditanam seperti implantasi ortopedis untuk pasar spinal, trauma dan extremity dan bagian kardiovaskular untuk dukungan sirkulasi mekanis dan perbaikan katup. Assembly multi-kompleks yang sangat kompleks ini, seperti pedicle screws, cervical plates, cross connectors dan left ventricular assist devices (LVAD), hampir semuanya sistem multi-piece di mana komponen individual harus berfungsi dengan benar ketika digabungkan satu sama lain. Desain bervariasi dari pelanggan ke pelanggan, jadi pada dasarnya setiap pekerjaan di Lowell adalah custom.

Permintaan kustomisasi dan penyesuaian, along with perangkat yang lebih kecil untuk operasi minimally invasive, menyajikan tantangan pemesinan yang signifikan. Setelah bengkel mengetahui cara memegang bagian kecil ini, itu harus memproses fitur kecil, rumit, sangat kompleks di dalamnya, secara teratur menggunakan alat pemotong lebih kecil dari 1 mm diameter.

Untuk menangani bagian yang menantang ini, Lowell memasang tiga mesin Mazak Integrex i-150 multitasking, grouped in a cell configuration. Mesin-mesin ini menyediakan kemampuan pemrosesan bagian lengkap dalam satu setup untuk menghilangkan operasi manual dan meningkatkan throughput keseluruhan. Mereka menyederhanakan workholding hanya pada collets dan chucks; dengan mudah menangani bagian yang bervariasi dari satu pelanggan ke pelanggan berikutnya; dan, dalam banyak kasus, mengurangi waktu siklus pemesinan bagian.

Setiap Integrex i-150 menawarkan C-axis CNC-controlled turning spindle, vertical B-axis milling spindle dan backworking vise/part support center untuk turning, multi-face, multi-angle dan full five-axis contouring. Lowell memilih milling spindles kecepatan tinggi, 20.000-rpm dan 72-tool-capacity front-loading magazines untuk mesin-mesin mereka juga.

Milling spindles tilt dari -10 derajat hingga +190 derajat, dan C-axis chucks menawarkan through-holes yang luas yang dapat menampung diameter barstock hingga 2,56 inci. Untuk operasi off-centerline, mesin menyediakan Y-axis ranges dari ±3,94 inci. Axis travels dari 14,57 inci dalam X, 17,13 inci dalam Z dan 15,75 inci diameter maximum swing memungkinkan mesin untuk memproses berbagai ukuran dan bentuk bagian, semua dalam footprint 91,3 inci by 99,6 inci.

Dengan tiga mesin yang dikonfigurasi identically dan diatur di dekat satu sama lain, pemesin dapat dengan mudah pindah dari mesin ke mesin tanpa harus mempelajari mesin atau bahasa pemrograman yang sepenuhnya berbeda.

Pada Mazaks, Lowell menghasilkan praktis semua bagian dari barstock 0,375 inci hingga 1,250 inci diameter. LNS Quick Load Servo 65 bar feeders secara otomatis memasukkan bar 40 inci panjang ke dalam mesin. Bengkel memilih beberapa opsi mesin yang lebih meningkatkan performa mesin. Ini mencakup coolant chillers, scales on all axes dan advanced CNC control features untuk pemesinan kecepatan tinggi.

QTN350-II MSY multitasking machine menawarkan kemampuan milling dan Y-axis serta turning spindle kedua, yang memungkinkan LCP Machine Inc. untuk memproses fitur sangat kecil, sangat kompleks pada komponen implantasi medis.

Mesin-mesin ini telah membantu merampingkan seluruh proses pemesinan bagian, termasuk pemrograman dan setup. Kekuatan pemrosesan bagian dan throughput yang ditingkatkan memungkinkan bengkel untuk terus berkembang ke aplikasi baru.

Defense Juga Mengambil Alih

Bengkel lain, LCP Machine Inc. di Bunnell, Florida, adalah pemasok Tier II dan III di penerbangan luar angkasa dan pertahanan serta Tier I di minyak dan gas. Ini saat ini memproses lebih dari 200 pekerjaan individual berbeda per bulan, dengan kuantitas yang bervariasi dari satu hingga 10.000 potongan. Beberapa pekerjaan berulang, tetapi sebagian besar unik.

Perusahaan memiliki 14 mesin Mazak, yang terbaru adalah Quick Turn Nexus (QTN) 350-II MSY multitasking machine dan beberapa Vertical Center Universal (VCU) 400 5X dan 300 5X full five-axis vertical machining centers. Mesin multitasking menawarkan kemampuan milling dan Y-axis serta turning spindle kedua untuk memproses setiap bagian LCP dalam satu setup.

Mesin lain di lantai mencakup multitasking QTNs dengan kemampuan milling, three-axis Vertical Center Nexus (VCN) vertical machining centers dan a VCN Compact vertical machining center.

LCP membuat sebagian besar bagiannya dari aluminium, stainless dan nickel alloys, along with brass, copper dan beberapa jenis plastik umum. Parts berukuran dari 0,030 inci hingga 18 inci diameter, dan 60 inci panjang. Toleransi dapat bervariasi dari ±0,001 inci hingga setidaknya 0,0002 inci, dan waktu pemesinan bervariasi dari 10 detik hingga delapan jam.

Menggunakan teknologi seperti multitasking dan full five-axis machining, bengkel sering menyelesaikan bagian dalam satu setup. Salah satu bagian seperti itu adalah enclosure untuk perangkat sonar militer yang diproses pada QTN, yang dibeli khusus untuk pekerjaan itu dan dapat memproduksi bagian dengan setengah biaya dari kemampuan sebelumnya bengkel. Bengkel menjalankan sekitar 10.000 bagian ini per tahun.

Bagian sonar memerlukan OD dan ID turning dan beberapa milling. Tantangan nyata adalah ID surface finish, yang LCP pertama kali pikir akan memerlukan bagian untuk diserahkan ke luar untuk honing. Operasi honing akan menambah waktu yang ekstensif pada pekerjaan. Tetapi dengan mengetahui kemampuan QTN, LCP menjelaskan kepada pelanggan bahwa pembelian mesin akan memungkinkan bagian untuk dibuat dalam satu operasi sambil mempertahankan finishing permukaan yang diperlukan hanya di area yang diperlukan, sehingga tetap well within harga pelanggan sambil memberikan LCP margin keuntungan yang nyaman. Mesin dapat menyelesaikan salah satu bagian ini dalam hitungan menit.

Sebagai bengkel presisi dalam produksi komponen penerbangan luar angkasa dan pertahanan, along with those for oil and gas dan industri lain, LCP tahu pelanggannya akan terus menuntut kualitas yang lebih tinggi dan harga yang lebih rendah. Ini bergantung pada teknologi multitasking untuk memenuhi persyaratan ini.

Melakukan Lebih Banyak dengan Lebih Sedikit

Saat pembangun alat mesin menyempurnakan dan meningkatkan desain mesin multitasking, kekuatan pemrosesan meningkat, dan manfaat inti multitasking semakin ditingkatkan. Menggabungkan operasi mengurangi ketidakakuratan yang dapat terjadi saat memindahkan bagian di beberapa workstation dan menghilangkan inventory work-in-process yang mungkin tertinggal di antara alat mesin standalone. Seperti yang terlihat dalam banyak kasus, mesin multitasking memungkinkan bengkel untuk mencapai lebih banyak dengan lebih sedikit dan meningkatkan daya saing.