metale

Szanowny Użytkowniku,

Zanim zaakceptujesz pliki "cookies" lub zamkniesz to okno, prosimy Cię o zapoznanie się z poniższymi informacjami. Prosimy o dobrowolne wyrażenie zgody na przetwarzanie Twoich danych osobowych przez naszych partnerów biznesowych oraz udostępniamy informacje dotyczące plików "cookies" oraz przetwarzania Twoich danych osobowych. Poprzez kliknięcie przycisku "Akceptuję wszystkie" wyrażasz zgodę na przedstawione poniżej warunki. Masz również możliwość odmówienia zgody lub ograniczenia jej zakresu.

1. Wyrażenie Zgody.

Jeśli wyrażasz zgodę na przetwarzanie Twoich danych osobowych przez naszych Zaufanych Partnerów, które udostępniasz w historii przeglądania stron internetowych i aplikacji w celach marketingowych (obejmujących zautomatyzowaną analizę Twojej aktywności na stronach internetowych i aplikacjach w celu określenia Twoich potencjalnych zainteresowań w celu dostosowania reklamy i oferty), w tym umieszczanie znaczników internetowych (plików "cookies" itp.) na Twoich urządzeniach oraz odczytywanie takich znaczników, proszę kliknij przycisk „Akceptuję wszystkie”.

Jeśli nie chcesz wyrazić zgody lub chcesz ograniczyć jej zakres, proszę kliknij „Zarządzaj zgodami”.

Wyrażenie zgody jest całkowicie dobrowolne. Możesz zmieniać zakres zgody, w tym również wycofać ją w pełni, poprzez kliknięcie przycisku „Zarządzaj zgodami”.




Artykuł Dodaj artykuł

Technologia skrawania metali + ekonomika produkcji = maksymalna wydajność

Nowe rozwiązania w obszarze technologii skrawania metali mogą zapewnić maksymalne korzyści ekonomiczne, pod warunkiem, że proces obróbki jest opisany jako jeden spójny model.

SECO logoNowe rozwiązania w obszarze technologii skrawania metali mogą zapewnić maksymalne korzyści ekonomiczne, pod warunkiem, że proces obróbki jest opisany jako jeden spójny model. Podstawowe znaczenie ma porównanie różnych możliwych scenariuszy technologicznych w świetle ogólnej, czyli globalnej ekonomiki produkcji.

Pragmatyczna definicja globalnej ekonomiki produkcji brzmi: „Zapewnienie maksymalnego bezpieczeństwa i przewidywalności procesu obróbki skrawaniem przy jednoczesnym utrzymaniu najwyższej zdolności produkcyjnej i najniższych kosztów produkcji”. Przed przeprowadzeniem szczegółowej optymalizacji poszczególnych operacji w skali 1:1, należy zrównoważyć i zoptymalizować w skali makro ogólny obraz zdolności produkcyjnej i efektywności kosztów. Po zakończeniu tego etapu dalsze postępy można osiągnąć poprzez dokładną analizę sytuacji, w których może być korzystna optymalizacja w skali 1:1.

Ogólny model ekonomiki produkcji SECOModele mikro i makro

Tradycyjne podejście mające na celu uzyskanie maksymalnych wyników skrawania metali polega na przyjęciu zawężonego modelu mikro opartego na optymalizacji 1:1 jednego narzędzia w jednej operacji. Z drugiej strony, modele makro ujmują produkcję z szerszej perspektywy. W przypadku tych modeli makro, czyli globalnych, całkowity czas wymagany do wyprodukowania danego elementu obrabianego odgrywa ważniejszą rolę.

Uproszczony przykład globalnej optymalizacji to dwie maszyny wykorzystywane szeregowo do produkcji podzespołu. Optymalizacja czasów skrawania i zwiększanie wydajności obrabiarki „A” jest zbędne, jeśli nie jest to możliwe dla obrabiarki „B”. Zwiększona wydajność przysporzyłaby tylko dodatkowych kosztów wynikających z utrzymywania zapasów detali oczekujących na przetworzenie w drugiej maszynie. W tym przykładzie znacznie lepszym rozwiązaniem byłaby optymalizacja kosztów skrawania w obrabiarce A. Mogłoby to ograniczyć zdolność produkcyjną obrabiarki A, ale zmniejszyłoby koszty ogólne przy jednoczesnym zachowaniu wydajności. Z drugiej strony w sytuacji, gdy obrabiarka B pozostaje w gotowości, oczekując na przetworzenie części produkowanych w obrabiarce A, zwiększenie wydajności obrabiarki A spowoduje wzrost produkcji całkowitej. Wiele zależy od tego, w jaki sposób zakład organizuje operacje produkcyjne – czy jest to produkcja liniowa, w partiach, czy równoległa. Nie ma jednego prawidłowego rozwiązania, ale te przykłady wskazują, że potrzebna jest szersza perspektywa i duża ostrożność przy przeprowadzaniu optymalizacji w skali mikro.

Wymaganie przyjęcia szerszej perspektywy można stosować do samych obrabiarek. Typowym przykładem może być zakład eksploatujący frezarkę z pełnym obciążeniem przez 40 godzin w tygodniu, który decyduje się zamienić ją na szybką maszynę. Gdy maszyna pracuje z pełną wydajnością, okazuje się, że przez połowę czasu oczekuje w trybie gotowości do działania. Wtedy zakład musi podjąć wyzwanie i ponieść dodatkowe koszty na pozyskanie większej liczby zleceń, aby wykorzystać zdolności produkcyjne maszyny i uzasadnić zainwestowane w nią środki. Lepiej byłoby spojrzeć na to z szerszej perspektywy i przewidzieć skutki wynikające z wyższej wydajności maszyny.

Optymalizacja czasu skrawania w funkcji kosztów skrawania

Optymalizacja 1:1 skupia się na jednym zastosowaniu i na jednym narzędziu skrawającym. Jej celem jest określenie wysokich prędkości usuwania materiału przy możliwie najniższym koszcie. Proces obejmuje wybór oprzyrządowania najlepiej dopasowanego do maszyny i obrabianego elementu oraz wykorzystanie możliwie jak największej głębokości skrawania i jak najwyższej prędkości posuwu. Oczywiście maksymalne głębokości skrawania i prędkości posuwu podlegają ograniczeniom wynikającym z dostępnej mocy i momentu maszyny, stabilności zamocowania obrabianego elementu oraz bezpieczeństwa mocowania narzędzia.

Ostatnim etapem optymalizacji 1:1 jest dobór odpowiedniego kryterium pod względem minimalnego kosztu lub maksymalnej zdolności produkcyjnej oraz wykorzystanie prędkości skrawania do precyzyjnego spełnienia tego kryterium. Ważne jest, aby pamiętać o modelu Taylora do określania trwałości narzędzia. Ten model pokazuje, że dla danej kombinacji głębokości i skrawania i posuwu istnieje określony zakres prędkości skrawania, w którym pogorszenie parametrów narzędzia jest bezpieczne, przewidywalne i możliwe do regulacji. Przy pracy w tym zakresie można określić jakościowo i ilościowo związek między prędkością skrawania, zużyciem narzędzia i trwałością narzędzia.

Początkowo, wraz ze wzrostem prędkości skrawania, czas obróbki skrawaniem maleje a zdolność produkcyjna rośnie. Lecz po przekroczeniu pewnego punktu koszty znowu zaczynają rosnąć. Powyżej pewnej prędkości skrawania trwałość narzędzia jest tak mała, że wymagana jest częsta wymiana krawędzi skrawającej. W ostatecznym rozrachunku obniżenie kosztu czasu obróbki skrawaniem ma mniejsze znaczenie niż szybko rosnący koszt narzędzia. Pomiędzy tym wartościami skrajnymi mieści się prędkość skrawania, przy której suma tych dwóch kosztów równoważy się i w rezultacie daje minimalny koszt całkowity. Zakłady, dążąc do zwiększenia zdolności produkcyjnej, muszą zachować ostrożność, aby nie poświęcać nadmiernej uwagi szczegółom bez wystarczającego uwzględniania obrazu całości tzn. czasu jednostkowego produkcji elementu obrabianego.

Ekonomika produkcji SECOJakość i zdolność produkcyjna: wystarczająca, lecz nie nadmierna

Poziom jakości części wymagany dzisiaj jest znacznie wyższy niż w przeszłości. Jednakże osiąganie najwyższego poziomu jakości jest czasami przesadne. Wysoka jakość jest dobra, ale zbyt wysoka jakość oznacza stratę pieniędzy. Proste teoretyczne pytanie podsumowujące sytuację brzmi: „W jaki sposób możemy wyprodukować możliwie najgorszy element obrabiany, który będzie jeszcze akceptowany z funkcjonalnego punktu widzenia?”. Można radykalnie obniżyć koszty i radykalnie zwiększyć zdolność produkcyjną, spełniając jedynie minimalne wymagania.

Analogicznie, skupiając się całkowicie na maksymalnej zdolności produkcyjnej uzyskiwanej przez skrócenie czasów cykli, można doprowadzić do pogorszenia niezawodności procesu obróbki metalu. Gdy proces jest prowadzony stale na granicy możliwości i granice zostaną przekroczone, generowane są koszty wynikające z odrzucenia lub złomowania elementów obrabianych oraz straconego czasu.

Jakość, czas i koszt produkcji

Na wydajność produkcji wpływają trzy czynniki: jakość, czas produkcji i koszt produkcji. Należy również uwzględnić takie czynniki środowiskowe, jak zużycie energii i usuwanie lub ponowne wykorzystanie zużytych narzędzi bądź odpadów z obróbki skrawaniem a także czynniki związane z bezpieczeństwem pracy oraz dobrym samopoczuciem pracowników.

Na wydajność produkcji wpływa wiele indywidualnych czynników technicznych. Dla procesów skrawania metali normalne jest, że znaczny wpływ na wydajność ma co najmniej jeden z 50–70 indywidualnych czynników. Do typowych czynników należą systemy narzędzi/oprzyrządowania, konfiguracja i materiały elementów obrabianych, możliwości i parametry wyposażenia procesowego, czynnik ludzki, urządzenia zewnętrzne i aspekty konserwacyjne. Jednym z czynników, które wywierają największy wpływ, jest wynik interakcji między narzędziem a elementem obrabianym. Istotne znaczenie dla kontroli procesu skrawania metalu ma zrozumienie zużycia narzędzia i trybów awaryjnych. Objawy zużycia są zazwyczaj stopniowe i przewidywalne, natomiast inne tryby awaryjne, takie jak złamanie narzędzia, cechują się brakiem przewidywalności wymaganej do utrzymania niezawodnego procesu skrawania.

Narzędzia uniwersalne

Zrównoważenie zdolności produkcyjnej, niezawodność i względy kosztowe narzędzi wymagają oprzyrządowania, które oferuje wszechstronność i elastyczność w szerokim zakresie zastosowań. Wszechstronne oprzyrządowanie (see sidebar below) jest również odpowiedzią na wyraźną skłonność producentów do mniejszych wielkości serii. Przesunięcie w kierunku mniejszych wielkości serii elementów obrabianych wynika z szerszego wykorzystywania strategii produkcji „just in time” (we właściwym czasie) i wzrostu outsourcingu.

Podwykonawcy otrzymują zlecenia na mniejsze serie, które mają być produkowane regularnie, ale nie w sposób ciągły. W przeszłości, automaty do zmiany narzędzi pomagały skrócić przestoje na zmianę narzędzi a automaty do zmiany palet zmniejszały przestoje wynikające z manipulacji elementami obrabianymi. Narzędzia uniwersalne mogą skrócić przestoje przez minimalizację czasu zmiany narzędzia wymaganej po zmianie elementu obrabianego oraz wyeliminowanie potrzeby ustawienia i przetestowania nowego narzędzia. Zminimalizowanie liczby różnych narzędzi w warsztacie skraca czas manipulacji narzędziami i wydłuża czas, który można przeznaczyć na obróbkę skrawaniem.

Tradycyjne myślenie o wyborze narzędzia ma tendencję do ukierunkowania na zastosowanie: poszukiwanie specjalnego narzędzia np. do stali, do stali nierdzewnej bądź do obróbki zgrubnej lub frezowania. Od wyboru narzędzia ważniejsze jest to, jak pojedyncza operacja pasuje do obrazu całości. Wybór powinien zmierzać w stronę tego, co jest wymagane ze względu na zdolność produkcyjną, efektywność kosztów lub niezawodność i tego, co najlepiej pasuje do całego procesu produkcji.

Proste rozwiązania

Przyjęcie szerokiej perspektywy w procesie optymalizacji nie musi być skomplikowane; może obejmować podstawowe, proste działania i analizy. Ważnym przykładem jest sprawdzanie zużytych narzędzi. Prawidłowa interpretacja widocznego zużycia narzędzi może dostarczyć wielu informacji na temat tego, co dzieje się warsztacie. Przykładowo, jeśli w warsztacie głównie używa się płytek o 12-milimetrowej krawędzi skrawającej i ślady zużycia na narzędziach mają długość tylko 2 mm lub 2,5 mm, oznacza to, że warsztat stosuje o wiele za duże płytki. Zupełnie wystarczą narzędzia o krawędziach skrawających o długości 6 mm; narzędzie z 6-milimetrową krawędzią skrawającą jest znacznie tańsze od narzędzia z krawędzią o długości 10 mm. Taka prosta obserwacja może zmniejszyć koszt narzędzi o 50 procent bez uszczerbku na zdolności produkcyjnej.

Odpowiedź producentów narzędzi

Dzisiaj producenci narzędzi uznają i odpowiadają na popyt na wszechstronne systemy narzędzi, które łączą produktywność z oszczędnością. Nowo opracowane, uniwersalne narzędzia zwiększają wydajność a także zmniejszają koszt zapasów narzędzi oraz obsługi, ponownego ustawiania i testowania narzędzi.

Jednym z przykładów takich narzędzi jest seria głowic frezarskich Turbo firmy Seco. Narzędzia te oferują wszechstronność i elastyczność w szerokim zakresie zastosowań, zapewniając połączenie oszczędności i wysokiej wydajności, Frezy są zaprojektowane z myślą o bezproblemowej produkcji i wysokiej jakości wykończeniu elementów obrabianych. Frezy o pozytywnej geometrii ostrza zmniejszają zużycie energii, co prowadzi do wydłużenia trwałości narzędzia oraz umożliwia zwiększenie głębokości skrawania i prędkości posuwu. Ich możliwości reprezentują pierwszy krok w kierunku całkowicie optymalnego procesu.

Inne podejście do wszechstronnych narzędzi polega na stworzeniu zestawu narzędzi, które nadają się do wielu zastosowań. Narzędzia Seco Selection są skonstruowane tak, aby zapewnić elastyczność. Wybrana grupa składa się z ograniczonej liczby narzędzi, które nie muszą zapewniać maksymalnej produktywności ani oszczędności. Jednak będą stanowić najlepszy i najoszczędniejszy wybór w przypadku, gdy potrzebna jest maksymalna elastyczność do obróbki szybko zmieniających się materiałów elementów obrabianych i podzespołów. Naturalnie takie podejście nie spełni każdych wymagań. Stanowi przeciwieństwo np. wysoko wyspecjalizowanych produktów takich jak narzędzia PCBN, które są przeznaczone do zastosowań wymagających bardzo wysokiej jakości lub do obróbki skrawaniem elementów z materiałów specjalnych. Narzędzie PCBN w żadnym razie nie jest tanie, ale stanowi najlepszy wybór dla niektórych zastosowań specjalnych.

Z drugiej strony gamy dla produkcji seryjnej znajdują się narzędzia Custom Engineered Tooling (CET), które reprezentują indywidualne podejście do produkcji wielkoseryjnej zastosowań specjalnych. Celem tych narzędzi jest ograniczenie zapasów różnych narzędzi, niemniej jednak oferują one możliwości optymalizacji w skali mikro i makro. Zakłady produkcyjne muszą wybierać technologię skrawania metali, uwzględniając szeroką perspektywę całego procesu produkcji, więc producenci narzędzi powinni rozwijać ofertę swoich produktów, tak aby zaspokajać szerokie potrzeby klienta.

Firma Seco Tools z siedzibą w miejscowości Fagersta (Szwecja) jest znana na całym świecie ze swoich innowacyjnych rozwiązań z zakresu skrawania metali oraz z bliskiej współpracy z klientami, pozwalającej dokładnie zrozumieć ich potrzeby i odpowiednio je zaspokoić. Zatrudniamy ponad 5000 pracowników w 50 krajach. Czerpią oni siłę z naszych szkoleń i programów badawczo-rozwojowych oraz środowiska pracy zawsze otwartego na sugestie. W działaniach naszych pracowników zawsze są obecne trzy główne wartości – oddanie klientom, duch rodzinny i osobiste zaangażowanie. To one definiują nasze podejście do biznesu i komunikacji zarówno w obrębie firmy, jak i poza nią. Więcej informacji można znaleźć na naszej stronie internetowej: www.secotools.com.