Переменные затраты, с другой стороны, включают в себя материал и технологическую оснастку. Материальные затраты могут управляться посредством разумного выбора размера и типа сырья, а также путем сокращения припуска. Инструмент обычно является одной из самых низких стоимостных областей - обычно около 3 процентов общей стоимости детали. Однако инструментарий также может быть наиболее динамичным компонентом процесса, поскольку он может уменьшить или увеличить стоимость в других областях затрат: материальных и трудовых.
Вот почему прямая стоимость инструмента редко так же важна, как то, что может сделать этот инструмент. Если снижение прямых затрат на режущие инструменты негативно сказывается на производительности процесса, то увеличение стоимости в других областях легко преодолеет экономию за счет использования менее дорогостоящего инструментария. Напротив, значительная экономия на общей стоимости обработки каждой детали может быть вызвана выбором инструмента, который помогает цеху осуществлять производство.
Стабильность процесса изготовления деталей
Для достижения оптимизации производственной операции ключевым является стабильность процесса. Стабильная операция будет обеспечивать согласованное количество деталей, цикл за циклом. Если стабильный процесс не может быть сохранен, то попытка его оптимизировать не будет успешной. Оператору будет необходимо мониторить систему и устранять проблемы по мере их возникновения, за счет увеличения затрат на заработную плату и оснастку, а также увеличивать затраты на материалы и обслуживание из-за деталей увеличения количества стружки и повреждения оборудования.
Эта стабильность является не просто результатом выбора инструмента, а скорее результатом совместной работы каждой части системы. Проблемы в одной области, такие как слабое крепление или несогласованное снабжение СОЖ зоны резания, могут проявляться как поломка инструмента, которую трудно предсказать или контролировать.
Возможно, самым важным фактором в создании стабильного процесса обработки является оптимизация условий резания. Режущие инструменты предназначены для работы в определенных условиях относительно нагрузки на режущую кромку (в результате скорости подачи) и температуры на режущей кромке (в результате скорости). Слишком медленные или слишком быстрые параметры оказывают одинаковое негативное влияние на стабильность процесса благодаря их влиянию на срок службы инструмента, эвакуацию стружки и качество деталей.
У сверл наиболее важными факторами являются стабильность при входе или выходе из материала, а также эвакуация стружки внутри отверстия. Практически любая конструкция сверла создаст стружку, но если конструкция канавки не сможет адекватно и последовательно эвакуировать стружку из зоны сверления, то стружка будет уплотняться в канавках, и сверло будет ломаться из-за крутящего момента.
Форма канавки может быть оптимизирована для обработки отдельных материалов, но по мере того, как скорость подачи увеличивается или уменьшается, также изменяется размер и форма стружки, потребности в эвакуации этой. Поэтому важно использовать инструмент в пределах своих установленных пределов скорости подачи, чтобы обеспечить производительность без случайного сбоя инструмента.
Все конструкции режущего инструмента также должны быть согласованы с держателем инструмента. Инструмент с длинным отношением длины к диаметру (L: D) будет очень сильно реагировать на большие радиальные нагрузки, чем у инструментального инструмента, который является коротким и жестким. Стабильные условия резания меняются по мере изменения отношения L: D.
Другими важными факторами являются биение инструмента и удерживающая сила. Слишком высокий уровень биения инструмента, приведет к снижению стабильности системы. То же самое верно для удерживания силы; если они недостаточны для сил, создаваемых режущим инструментом, существует риск вытащить инструмент в процессе обработки.
Улучшение и мониторинг
Следующим этапом оптимизации обработки является улучшение стабильного процесса для дальнейшего снижения затрат на единицу. Основным способом успешного достижения этого является увеличение производительности продукта за счет более быстрой обработки деталей без сбоев.
Следующим шагом, таким образом, является рассмотрение различных инструментов, которые могут обеспечить и поддерживать более быстрые рабочие параметры. Разница может быть улучшенной конструкцией, покрытием, подложкой режущего инструмента. Или это может быть совершенно другая концепция инструмента.
В частности, один из способов выбора режущих инструментов - это улучшить общую стоимость единицы за счет использования специальных комбинированных или гибридных инструментов. Используя специализированные комбинированные инструменты, можно сократить общее количество инструментов, необходимых при обработке конкретных деталей, а также сократить время замены инструмента и время без обработке в цикле.
Инструментом, подобным этому, может быть сверло с твердосплавным карбидом, которое создает отверстие и фаску, где ранее эта операция занимала два стандартных инструмента. Такой инструмент также может быть настраиваемой фрезой, состоящей из нескольких частей инструмента, или инструментом, который может создавать обратную фаску с помощью круговой интерполяции после того, как другая часть инструмента используется для создания ступенчатого отверстия.
В некоторых модульных инструментальных системах используется сменный центральный инструмент, который может сверлить, делать фаски и накатывать резьбу в сочетании с держателем, который имеет индексируемую поверхность резания. Комбинированные и специально разработанные инструменты предлагают возможность одновременного увеличения пропускной способности и повышения стабильности и уверенности в системе обработки.
Одной из дополнительных частей успешной и прибыльной системы производства является контроль процесса. Случайные сбои произойдут, и они не всегда будут пойманы системами, встроенными в станок. Система контроля процесса обнаруживает неисправности, измеряя силы на станке, сгенерированные путем обработки и сравнивая их с запрограммированным стандартом. Если силы отклоняются от вычисленного среднего значения на заданную величину, процесс может быть запрограммирован на остановку, с уведомлением, отправленным конкретному человеку, или резервным инструментом, вызываемым для замены инструмента.
Система мониторинга также реагирует на отсутствие нагрузки. В случае сломанного инструмента, если цикл работает, и система мониторинга не регистрирует на нагрузку шпинделя, где должна возникать эта нагрузка, она снова может остановить работу станка и вызвать резервный инструмент.
Фактически, система мониторинга инструмента фактически облегчает автоматический контроль. Таким образом, системы мониторинга - это заключительная часть, которая может разблокировать потенциал производственных систем.
Увеличение производительности обработки возможно посредством следующих способов:
Оптимизация программирования.
Уменьшение количества времени наладки.
Изменение траекторий инструмента для обеспечения более стабильной обработки, такой как фрезерование на высокой скорости вместо стандартного фрезерования.
Увеличение скорости подачи для более короткого времени цикла.
Использование более прочных конструкций инструментов, которые могут обеспечить более высокие скорости удаления металла.
Использование комбинированных инструментов, которые уменьшают время смены инструмента и время без обработки.
Увеличение количества заготовок в рабочем пространстве для увеличения количества деталей за цикл.
Оптимизация ЧПУ для металлообработки
Более быстрые изменения инструмента
Более быстрая скорость движения
Дополнительные оси уменьшают количество операций
Лучшая эвакуация стружки из рабочей зоны станка
Улучшенные системы смазки охлаждающей жидкости или минимального количества (MQL)
