Kapan Memelihara, Merekonstruksi, atau Mengganti Pusat Pemotong Horizontal Anda
Banyak mesin pemotong dibuat untuk bertahan lama. Namun, datang saatnya dalam hidup setiap mesin pemotong ketika sesuatu perlu dilakukan untuk meningkatkan kemampuan operasinya.
Mari kita periksa beberapa keputusan yang perlu dibuat bengkel tentang pusat pemotong horizontal (HMC) yang tua, termasuk pemeliharaan berat, pengupgradean, pembangunan ulang, dan penggantian mesin dengan model baru.
Hal pertama yang perlu dikatakan tentang perawatan horizontal juga terlupakan terlalu sering: Anda harus melakukan pemeliharaan pencegahan (PM) dari awal. Pembuat mesin pemotong memberikan pedoman. Kadang-kala, seperti kasus Doosan Machine Tools America, Pine Brook, N.J., ada secara harfiah sebuah diagram pada mesin. Tentu, jadwal-jadwal ini bervariasi tergantung seberapa banyak Anda menjalankan mesin, tetapi bahkan bengkel pekerjaan satu shift dengan mesin baru perlu memperhatikan PM, kata Ragen Hunsucker, manajer layanan untuk Machine Tool Specialties yang bermarkas di Tulsa, Oklahoma, distributor Doosan yang mencakup Oklahoma, Kansas, dan Missouri bagian barat daya. Sayangnya, tambahnya, banyak perusahaan mengalami “perjuangan kekuasaan antara pemeliharaan dan produksi,” dan kebutuhan akan “bagian, bagian, bagian” menang hingga titik mereka tidak melakukan pemeliharaan selama bertahun-tahun.
Untuk kredit mereka, sebagian besar pembuat mesin utama dan mitra distribusi mereka menawarkan untuk melakukan PM untuk pelanggan mereka, tetapi adopsi masih menyempit. Jeff DeLaughter, pemilik Machine Tool Specialties, mengatakan perusahaan besar lebih cenderung menandatangani kontrak PM, meskipun permintaan produksi masih dapat membuatnya sulit untuk menjadwalkan pekerjaan. Dan sejauh bengkel menengah dan kecil, jumlah yang mengikuti rencana pemeliharaan yang direkomendasikan adalah “hampir nol.”
Bernie Otto, direktur dukungan teknis di Methods Machine Tools Inc., Sudbury, Mass., mengatakan ada dua jenis pelanggan yang mendaftar untuk program PM. Yang pertama adalah perusahaan yang tidak punya satu pun dan “terbakar terlalu banyak kali” oleh kerusakan mesin yang mahal saat mereka paling tidak mampu menanggungnya. Yang kedua adalah perusahaan yang menyadari sejak awal bahwa “mereka mengelola peralatan unik yang sulit diganti,” terutama jika mereka memerlukan mesin ini untuk memproduksi pada tingkat yang lebih tinggi. Dia menyebutkan satu pelanggan Methods yang memotong material yang sangat abrazif dan tidak umum pada mesin khusus yang harus tetap berjalan. “Mereka berinvestasi dalam program pemeliharaan pencegahan yang konsisten. Setiap enam bulan kami membersihkan area di sekitar ball screw dan guideway, memeriksa alur pelumas, dan memeriksa fungsionalitas mesin secara keseluruhan.”
Otto mengamati bahwa pandemi mendorong banyak teknisi pemeliharaan untuk pensiun dini. “Jadi kami melihat peningkatan kontrak layanan karena [pelanggan] tidak memiliki tenaga pemeliharaan yang tersisa,” katanya. “Semua orang lama telah pensiun. Orang baru mungkin memasukkan way lube ke dalam mesin, tetapi di Methods, kami bersiap untuk melakukan program yang lebih lengkap. Semakin banyak pelanggan mulai menyadari bahwa jika mereka mengatur dan mengorganisir layanan mereka dengan baik, mereka dapat merencanakan downtime dengan lebih baik. Kami dapat memperbaiki banyak masalah kecil di awal sebelum menjadi masalah yang sangat besar.”
Tugas dan Pengujian saat Mesin Anda Menua
YB Lee, vice president layanan Doosan, menambahkan bahwa persentase tinggi pengguna HMC menjalankan 24/7, atau mendekati itu, dengan standar uptime yang tinggi. Lee membagi pemeliharaan rutin menjadi tugas kuartalan, setengah tahun, dan tahunan, yang terakhir adalah hal-hal seperti mencabut way cover dan membersihkan sisa logam, membersihkan tangki pendingin, mengubah fluida hidraulik, memeriksa level mesin, menyesuaikan backlash, dan memeriksa runout poros.
Hunsucker mengatakan setelah HMC telah beroperasi sekitar 10.000 jam, Doosan juga mulai menggunakan megohmmeter untuk mendeteksi kemungkinan kerusakan pada gulungan motor atau degradasi kabel (kerusakan isolasi pada kabel yang menuju ke motor). Dia juga memperingatkan bahwa boxway memerlukan perhatian lebih daripada linear guideway. “Dengan linear guide, tidak terlalu krusial untuk memperhatikan way, sistem pelumas, pengedar minyak, dan hal sejenisnya seperti yang Anda lakukan pada mesin boxway.” Tetapi boxway menawarkan kekakuan dan redaman getaran yang superior, membuatnya populer untuk pemotongan berat. (Doosan menawarkan kedua jenis HMC.)
Jika Anda telah menjaga PM, dan kecuali ada kegagalan komponen yang jelas, bagaimana Anda tahu jika sudah saatnya mempertimbangkan perbaikan besar, atau mungkin mengganti HMC? Bill Malanche, COO untuk Mitsui Seiki USA, Franklin Lakes, N.J., mengatakan itu bukan sesuatu yang dapat Anda jadwalkan secara realistis. Sebaliknya, “downtime mesin dan tingkat sisa mungkin merupakan indikator yang lebih baik tentang bagaimana mesin berjalan,” katanya. “Tentu, bagian buruk dapat disebabkan oleh sejumlah faktor, tetapi jika Anda memiliki proses produksi yang teruji dan Anda mulai melihat penurunan pada hal-hal seperti ketidaklurusan, ketegaklurusan, dan akurasi komponen, maka Anda memiliki ide bahwa sesuatu mulai gagal.”
Otto mengucapkan hal yang sama, mengatakan “banyak hal, benda kerja adalah nadi mesin horizontal. Jika Anda melihat ketidakakuratan pada bagian Anda, atau Anda mendapatkan finishing buruk, itu biasanya merupakan indikasi bahwa mesin mengalami beberapa masalah. Itu bisa apa saja dari komponen yang aus seperti linear guideway. Itu bisa Turcite yang rusak pada mesin boxway. Itu bisa draw bar yang lemah. Itu bisa mekanisme klem pallet yang lemah.”
“Ada beberapa tes sederhana yang sebagian besar tukang mesin dapat melakukan untuk menyempitkan area yang mungkin menyebabkan masalah,” lanjutnya. “Misalnya, “masukkan alat ke dalam poros, keluarkan kunci, dan putar untuk melihat apakah ada kelonggaran di dalam atau luar pada mesin, yang dapat menunjukkan bahwa draw bar semakin lemah. Beberapa bahkan memasukkan oblok ke dalam poros untuk memancungnya sedikit. Jika bergerak, kemungkinan draw bar springs sudah aus.”
Tes sederhana lainnya adalah memasang indikator ke poros dan kemudian menyentuh fixture sambil mencoba memindahkan pallet secara manual. “Jika bergerak, kemungkinan Anda memiliki backlash pada salah satu sumbu Anda dan Anda mungkin harus memanggil orang layanan.”
Sepanjang garis yang sama, Hunsucker mengatakan tes ball bar rutin adalah metode yang cepat dan mudah untuk “menangkap masalah akurasi sebelum terjadi, atau saat secara bertubi-tubi terjadi.” Dan, baik atau buruk, lebih mudah untuk meyakinkan pelanggan untuk melakukan tes ball bar berkala daripada mendaftar untuk PM. Setelah menetapkan baseline, tes berkala memberikan foto akurasi geometris mesin. Pada setiap tahap, pelanggan dapat menilai apakah tingkat kesalahan dapat diterima atau merupakan alasan untuk khawatir. Dia mungkin memutuskan, misalnya bahwa meskipun mesin keluar dari toleransi, dia akan terus beroperasi karena bagian masih dapat diterima. Di sisi lain, bengkel penerbangan mungkin melihat data yang sama dan menyimpulkan bahwa risiko produksi bagian buruk sekarang cukup tinggi untuk memerlukan evaluasi lengkap dan kemungkinan perbaikan.
Jika mesin yang sebelumnya berjalan dengan baik sekarang tidak dapat diterima karena ketidakakuratan, Malanche merekomendasikan untuk menyewa kontraktor yang berkualifikasi atau pembuat mesin pemotong untuk “menginstal ulang” mesin sebelum mempertimbangkan perbaikan besar seperti penggantian ball screw. “Mesin telah bergerak maju mundur selama bertahun-tahun dan fondasimenyusut. Ini menyebabkan mesin memutar. Kami ingin melepaskan torsi itu. … Saya tidak perlu memindahkan mesin, tetapi saya akan melepaskannya dari inersia pads, meletakkannya kembali ke tempat semula, dan secara dasar menginstal ulang, menyelaraskan ulang, melakukan kalibrasi laser baru, hal-hal seperti itu.” Menurut pengalaman Malanche, ini memecahkan masalah lebih dari separuh waktu jika kesalahan yang bersangkutan tidak terlalu besar. “Misalnya, ambil mesin yang telah menahan pertiga untuk bertahun-tahun, Anda tabraknya dan sekarang menahan satu ribuan. Anda mungkin dapat memperbaiki ini dengan recommissioning.”
Smart Upgrades
Katakanlah mesin Anda memegang toleransi yang diperlukan, tetapi Anda membutuhkan lebih banyak throughput. Semua yang diwawancarai untuk artikel ini mengatakan pengupgradean kontrol hampir tidak pernah masuk akal. Tetapi Otto, juga manajer produk Methods untuk mesin OKK dan Kiwa, mengatakan dua pengupgradean lain harus dipertimbangkan serius.
“Kami dapat memasang pool pallet tambahan di lapangan untuk memungkinkan mesin beroperasi lebih banyak jam tanpa pengawasan dengan campuran bagian yang lebih tinggi. Dan kami dapat menambahkan kapasitas alat tambahan ke mesin sehingga dapat menangani beberapa bagian yang tertunda.” Faktanya, Otto mengatakan, sekitar 60 persen penjualan Kiwa dan OKK multi-pallet milik Methods adalah untuk mesin yang awalnya dilengkapi dengan pengaturan pallet standar dua. Itu karena, meskipun bengkel sering dijanjikan kontrak untuk “40.000 bagian, pesanan awal akan untuk 3.000. Pelanggan telah memahami bahwa lebih bijak untuk menunggu sebelum mencoba sistem otomatisasi yang lebih besar.”
Sebagian besar horizontal dilengkapi dengan dua pallet yang berputar 180°, beralih antara zona kerja dan stasiun muat/bongkar. Methods dan pemasok lainnya menawarkan opsi otomatisasi yang membawa pallet tambahan ke dan dari sisi muat dari rotary changer mesin. Otto menggambarkan pool mandiri dengan jumlah pallet tetap yang melayani satu mesin, menara yang melayani satu mesin (pendekatan hemat ruang yang kini menjadi populer), dan sistem linier menggunakan robot untuk melayani satu atau beberapa mesin. DeLaughter mengatakan Doosan membangun sistem pallet liniernya sehingga Anda dapat menambahkan hingga enam mesin seiring waktu, “dan memperluas pallet Anda bersama-sama, asalkan Anda memulai dengan dasar yang tepat.” Dan Otto menambahkan bahwa “kebanyakan sistem ini memiliki scheduler, beberapa di antaranya dapat menangani tantangan kompleks dalam perutean pekerjaan yang beragam.”
Otto merujuk pada pelanggan yang menerima kontrak darurat untuk membuat bagian respirator selama pandemi COVID-19 saat yang sama dia kehilangan setengah stafnya karena penyakit tersebut. Methods menyimpan kit otomatisasi untuk retrofit lapangan cepat, dan melengkapi bengkel dengan satu pool pallet enam stasiun untuk mesin Kiwa KH-45 yang ada, ditambah mesin Kiwa KH-4500 baru dengan pool pallet enam stasiun lain. Keduanya menggunakan pallet yang sama.
“Dalam beberapa minggu dia berjalan dari sekitar enam jam sehari, karena itu yang semua yang Anda dapat dari seorang operator, hingga sekitar 16 jam. Dia akhirnya mencapai sekitar 22 jam sehari, dengan pengawasan ringan,” kata Otto. “Kami mengambil pekerjaan yang sama persis, kecepatan, feed, segalanya yang dilakukan sebelumnya. Yang kami lakukan hanyalah menambahkan dua pool pallet dan itu memperpanjang harinya dan menggandakan produksinya dengan jumlah orang yang sama.”
Meningkatkan pemesinan tanpa pengawasan sering memerlukan peningkatan kapasitas automatic tool changer, terutama jika Anda mengotomatiskan berbagai macam pekerjaan. Otto menjelaskan bahwa “berbagai produsen memiliki cara yang berbeda dalam memperluas tool carousel mereka,” dan beberapa dirancang untuk memudahkannya dari awal. Misalnya, Methods dapat dengan mudah menambahkan majalah pada mesin OKK, dan dalam beberapa kasus dari 60 hingga 170 alat. “Kami dapat melakukan retrofit toolchanger Kiwa dari 120 hingga 240 alat dalam sekitar satu hari setengah.”
Otto menyarankan beberapa pengupgradean lain yang sering terbukti hemat biaya, seperti menambahkan probe (untuk setup yang lebih mudah dan otomatis), dan mist extractor untuk kesehatan dan keselamatan yang lebih baik. Peningkatan filtrasi pendingin dan chip conveyor mungkin juga diperlukan jika Anda telah meningkatkan throughput. Dan “pengupgradean perangkat lunak untuk memantau beban alat dan hal-hal sejenisnya” dapat sangat membantu.
Tough Call: Repair, Rebuild or Replace?
Jika HMC Anda mengalami masalah besar, Anda menghadapi pilihan yang sulit: perbaiki, bangun ulang, atau ganti? Dan itu bukan sekadar pertanyaan tentang biaya tunai untuk setiap opsi. Untuk satu hal, bahkan jika Anda dapat membangun ulang mesin lama dengan biaya yang jauh lebih rendah dari mesin baru, Anda harus mempertimbangkan apa yang bisa Anda gunakan ruang itu untuk dan manfaat yang dibawa oleh teknologi yang lebih baru.
Klaus Miller, vice president penjualan di Absolute Machine Tools Inc., Lorain, Ohio, melaporkan bahwa banyak pelanggan mengganti HMC berusia 15 hingga 20 tahun karena sudah aus dan jauh lebih lambat dalam segala hal dibandingkan teknologi yang lebih baru.
“Beberapa mesin dari usia itu memiliki poros berdinding yang mampu beroperasi hanya 8.000 hingga 10.000 rpm,” kata Miller, “bandingkan dengan poros integral saat ini yang beroperasi pada 15.000. Waktu pergantian alat pada mesin lama mungkin lima hingga enam detik—setidaknya dua kali lipat dari yang Anda lihat saat ini.”
Lebih dari itu, pelanggan sering dipaksa untuk mengurangi kecepatan lebih lanjut pada mesin lama. “Saya memiliki banyak pelanggan yang menjalankan mesin 15-20 tahun mereka dengan setengah kecepatan karena mesin tidak bisa menahan kecepatan penuh lagi.” Di atas itu, kata Miller, “horizontal 400-mm lama itu babi, mereka sangat besar. Besar dan kotak, banyak lem besi, dengan toolchanger yang dibangun di samping dan chip conveyor yang memperpanjang ke belakang lima atau enam kaki tambahan. Sekarang semuanya tertutup dan sangat kompak.”
Lee mengatakan Doosan HMC dirancang untuk beroperasi 40 jam per minggu selama 20 tahun tanpa memerlukan perbaikan besar, yang cocok dengan pasar bengkel pekerjaan. “Tetapi,” tambah Lee, “pelanggan horizontal sering beroperasi 24/7. Pelanggan tersebut akan memerlukan pekerjaan perbaikan besar dalam lima hingga tujuh tahun.” Namun bahkan setelah hanya lima tahun, Lee menunjukkan, mereka dapat meningkatkan produktivitas mereka sebesar 15 hingga 25 persen—atau hingga 30 persen tergantung pada aplikasi—dengan mendapatkan mesin baru. Jadi pelanggan volume tinggi, yang kemungkinan juga memiliki standar uptime yang tinggi, harus mengganti mesin yang aus. Di sisi lain, kata Lee, mereka memiliki pelanggan bengkel pekerjaan yang telah menjalankan HMC mereka selama 40 tahun. “Jadi itu tergantung pada kegunaan,” katanya.
Malanche mencatat bahwa mesin Mitsui Seiki dibuat untuk bertahan 75.000 jam. Dia mengingat kunjungan ke pelanggan otomotif yang memiliki 25 mesin tetapi tidak memelihara yang lebih dari lima tahun.
“Dia sangat menyukai peralatan kami dan sangat puas dengan uptime, keandalan, dan kualitas bagian. Tetapi dia memberitahu saya dengan tegas bahwa ide memiliki mesin yang menempati ruang lantai di fasilitasnya lebih dari lima tahun, terlepas dari kondisinya, adalah tidak praktis. Orang tersebut menjelaskan kepada saya bahwa kemajuan teknologi dalam hal kecepatan dan produksi akan berubah secara signifikan setiap tahun. Dan mesin pemotong yang mampu melakukan, misalnya, 40 mpm dalam laju traverse cepat hari ini, akan mampu melakukan 60 mpm dalam lima tahun. Jadi output dari mesin yang menempati ruang lantai akan meningkat hanya karena kemajuan teknologi. Mengapa memiliki mesin yang memproduksi 100 persen bagian yang dibutuhkan jika Anda dapat memiliki jumlah mesin yang sama memproduksi 133 persen?”
Ada beberapa argumen untuk memperbaiki atau bahkan membangun ulang HMC yang lebih lama. Pertama, jika mesinnya kokoh tetapi memerlukan satu perbaikan spesifik (misalnya, penggantian ball screw), itu mungkin sangat layak dilakukan. Jika menghapus dan mengganti mesin akan sangat mengganggu, mungkin lebih baik untuk membangun ulang di lantai bengkel. Hal yang sama berlaku jika pengiriman pengganti terlalu lama.
Semakin mahal mesinnya, semakin menarik tampaknya membangun ulangnya. Seperti yang diungkapkan Hunsucker, “mesin boxway dengan headstock bergerigi … sulit diganti. Ini cukup mahal untuk mengulangi way dan way tape, tetapi juga cukup mudah untuk teknisi yang terlatih. Asalkan elektroniknya tidak kuno, membangun ulang mesin-mesin ini dan memasukkannya kembali ke produksi adalah opsi yang layak.”
Ada opsi keempat, tambah Hunsucker: mengalihkan fungsi mesin. Misalnya, jika mesin tidak lagi mempertahankan toleransi ketat, Anda masih dapat memperbaikinya cukup untuk menjaga agar tetap berjalan dan menggunakannya untuk roughing.
Terakhir, jika Anda telah memutuskan untuk berinvestasi dalam teknologi baru, tanya tentang trade-in. Jika mesin Anda tidak hancur total, distributor lokal yang ramah akan menemukan rumah baru untuknya, dan Anda akan menghemat beberapa uang pada mesin baru. DeLaughter mengatakan mereka mengambil mesin dalam pertukaran sekitar setengah waktu.
