Схема обрабатываемости материаловНовые разработки в области технологии резания металлов могут обеспечить максимальную прибыль с точки зрения экономики, если процесс обработки описан как последовательная модель.

При сравнении возможных технологических сценариев крайне важно учитывать глобальную экономику производства. Общепринятое определение экономики производства следующее: «Обеспечение максимальной безопасности и предсказуемости процесса обработки при стабильной высокой производительности и низких производственных затратах». Перед выполнением детальной оптимизации 1:1 индивидуальных операций производительность и эффективность затрат необходимо сбалансировать и оптимизировать на более глобальном уровне. После этого можно внедрять дальнейшие усовершенствования, тщательно анализируя ситуации, в которых оптимизация 1:1 может быть выгодной.

Технология резания металлов и экономика производства

Микро- и макромодели

Традиционный способ достижения максимальных результатов при резании металлов задействует узко-ориентированную микромодель, основанную на оптимизации 1:1 одного инструмента для одной операции. С другой стороны, макромодели подразумевают более широкий подход к производству. С точки зрения таких макромоделей или глобальных моделей общее время, необходимое для производства отдельно взятой заготовки, играет более важную роль.

Упрощенно глобальную оптимизацию можно показать на примере двух станков, применяемых поочередно для производства компонента. Общая модель экономики производстваНет смысла оптимизировать время резания и повышать производительную мощность станка A, если нельзя аналогичным образом усовершенствовать станок B. Повышение производительной мощности только приведет к увеличению расходов, так как наполовину обработанные заготовки потребуют дальнейшей обработки на втором станке. В этом случае гораздо лучше будет оптимизировать стоимость обработки на станке A. Это может ограничить производительность станка A, но при этом снизит общую стоимость при сохранении производительной мощности.

С другой стороны, если станок B простаивает, пока станок A выполняет обработку заготовок, повышение производительной мощности станка A приведет к повышению общей производительной мощности. Многое зависит от того, как организовано производство на предприятии: партиями, на производственной линии или параллельно. Универсального способа нет, но эти примеры демонстрируют необходимость более глобального подхода и доказывают, что оптимизацию по микромодели следует выполнять очень тщательно.

Более глобальный подход может быть необходим и для самих станков. Стандартная ситуация: предприятие использует фрезерный станок с полной загрузкой 40 часов в неделю и собирается заменить его на станок для высокоскоростной обработки. Однако после установки и запуска новый станок половину времени простаивает. Предприятию удается обеспечить загрузку нового станка и окупить вложенные в него средства. Более оптимальным решением было бы сначала проанализировать ситуацию и результат, который можно было получить благодаря более высокой производственной мощности нового станка.

Оптимизация: время резания или стоимость обработки

Оптимизация 1:1 распространяется на один режущий инструмент и одно применение и рассчитана на повышение скорости съема металла при самой низкой стоимости из возможных. Процесс подразумевает выбор инструмента, наиболее подходящего для обработки детали, и применение наибольшей возможной глубины резания и подачи. Разумеется, максимальные значения глубины резания и подачи ограничены мощностью и крутящим моментом станка, жесткостью фиксации заготовки и надежностью крепления инструмента.

Заключительным этапом оптимизации 1:1 является выбор нужного критерия (с учетом минимальной стоимости или максимальной производительности) и применение скорости резания, в точности обеспечивающей соблюдение этого критерия. Важно применять модель Тейлора для определения срока службы инструмента. Согласно этой модели, для заданной комбинации глубины резания и подачи существует определенный диапазон скоростей резания, в котором износ инструмента не превышает нормы и является предсказуемым и контролируемым. При работе в этом диапазоне можно анализировать и контролировать зависимость между скоростью резания, износом инструмента и сроком службы инструмента.

Сначала время обработки снижается, а производительность растет, при этом применяются повышенные скорости резания. Но в какой-то момент стоимость снова начинает расти. После превышения определенного значения скорости резания срок службы инструмента сокращается настолько, что режущую кромку приходится часто менять. В целом, снижение затрат по времени обработки дает менее значимый результат, чем быстро растущая стоимость инструмента. Существует такая скорость резания, при применении которой суммарное значение этих двух параметров сбалансировано и обеспечивает минимальную общую стоимость.

Чтобы обеспечить производительность, специалисты не должны уделять чрезмерное внимание мелочам, забывая об анализе общей картины, а именно о времени, необходимом для обработки заготовки, с учетом всех этапов обработки.

Качество и производительность: достаточно, но не избыточно

Современные требования к уровню качества деталей существенно возросли. Однако иногда требования к качеству бывают завышены. Высокое качество — это преимущество, но чрезмерно высокое качество — это неоправданные затраты. Ситуацию может проиллюстрировать простой теоретический вопрос: «Как изготовить деталь самого низкого уровня качества из возможных, чтобы она при этом была приемлема с точки зрения функциональности?» Можно существенно сократить стоимость и повысить производительность всего лишь при соблюдении минимальных требований.

Аналогичным образом, стремление к максимальной производительности при сокращенном времени цикла может отрицательно сказаться на надежности обработки. Когда процесс постоянно выполняется на пределе возможностей или с превышением этого предела, это приводит к отбраковке деталей и затратам вследствие брака, включая временные затраты.

Качество, операционное время и стоимость

Производительность определяют три фактора: качество, операционное время и стоимость. Необходимо также учитывать факторы, связанные с окружающей средой: расход энергии и утилизацию или переработку изношенного инструмента и отходов процесса обработки, а также факторы безопасности, связанные с охраной здоровья сотрудников.

Многие отдельно взятые технические факторы влияют на производительность. Как правило, при резании металлов всего один из 50–70 факторов будет иметь существенное влияние на производительность. К типичным факторам относятся инструменты/системы инструментов, конфигурация и материал заготовки, характеристики оборудования, человеческий фактор, вспомогательное оборудование и особенности технического обслуживания.

Одним из наиболее важных факторов является результат взаимодействия инструмента и заготовки. Прогнозирование износа инструмента и повреждений важно для контроля обработки. Проблемы, связанные с износом, как правило, предсказуемы и возникают постепенно; другие повреждения, например, поломка инструмента, не всегда можно спрогнозировать, чтобы обеспечить надежность обработки.

Универсальные инструменты

Модель выбора инструментаДля оптимального сочетания производительности, надежности и стоимости необходимы инструменты, обеспечивающие универсальность в широком диапазоне применения. Применение универсальных инструментов (см. ниже «Отзывы производителей инструментов») также является решением для производства партий деталей небольших размеров. Эта четко обозначившаяся тенденция объясняется растущей популярностью стратегии производства «точно в срок» и привлечения сторонних ресурсов.

Субподрядчикам приходится иметь дело с партиями небольшого размера, которые необходимо производить регулярно, но не постоянно. В прошлом устройства автоматической смены инструмента помогали сократить время простоев по замене, а устройства смены палет позволяли уменьшить простои по манипуляциям с заготовками. Универсальные инструменты могут сократить простои, так как они минимизируют время, необходимое для установки нового инструмента во время замены заготовки, и исключают необходимость устанавливать и испытывать новый инструмент. Уменьшение количества используемых на производстве инструментов сокращает время, требуемое для операций с инструментами, и увеличивает время, в течение которого можно выполнять обработку.

Модель выбора инструмента

Традиционно при выборе инструмента принято исходить из его применения: например, подбирать инструмент для обработки сталей или нержавеющих сталей, для черновой или фрезерной обработки. Важнее выбора инструмента для определенной операции то, как эта операция вписывается в общую картину. Выбор следует делать в зависимости от желаемой производительности, эффективности затрат или надежности, и того, что лучше всего вписывается в общую картину производственного процесса.

Простые решения

Общий подход к оптимизации процесса необязательно будет трудоемким; он может включать обычные, простые действия и анализ. Основной пример — анализ использованных инструментов. Правильная оценка возможностей инструментов позволит получить общую картину того, как происходит производственный процесс. Практическая модель оптимизации процессаНапример, если при производстве используются пластины с режущими кромками 12 мм, а износ инструмента составляет всего 2–2,5 мм, скорее всего, при производстве используются пластины слишком большого размера. В этом случае достаточно будет использовать инструменты с режущими кромками размером 6 мм, а такой инструмент значительно дешевле, чем инструмент с режущими кромками длиной 10 мм. Этот простой вывод может снизить затраты на инструмент на 50 процентов без ущерба для производительности.

Отзывы производителей инструментов

На сегодняшний день производители инструментов признают и реагируют на спрос на универсальные системы инструментов, в которых сочетаются производительность и экономия. Инновационные универсальные инструменты улучшают производственную мощность, при этом сокращают стоимость номенклатуры инструментов, количество манипуляций, испытаний и повторных установок инструментов. 

Одним из примеров таких инструментов является диапазон фрез Turbo компании Seco. Они обеспечивают универсальность в широком диапазоне применений наряду с оптимальным сочетанием высокой производительности и эффективности затрат. Фрезы разработаны для обеспечения бесперебойного производства и высококачественной обработки заготовок. Позитивная геометрия фрез снижает энергопотребление, способствует увеличению срока службы инструмента и позволяет увеличить глубину резания и подачу. Обеспечиваемые ими возможности — начало пути к полной оптимизации процесса. 

Другая стратегия по созданию универсального инструмента подразумевает сборку комплекта инструментов, который подходит для нескольких применений. Инструменты Seco Selection разработаны для обеспечения универсальности. Выбранная группа включает ограниченное количество инструментов, которое, возможно, не будет полностью обеспечивать максимальную производительность или эффективность затрат, но будет лучшим, наиболее экономичным выбором, если требуется максимальная универсальность для обработки большого количества заготовок из различных материалов для производства разных деталей за короткий срок. 

Эта стратегия подходит не для всех ситуаций. К примеру, она неприменима при разработке специализированных видов продукции, например, инструментов PCBN, которые рассчитаны для исключительно высококачественной и/или высокопроизводительной обработки заготовок из специализированных материалов. Инструмент PCBN нельзя назвать дешевым, но для некоторых специализированных применений он будет лучшим решением. 

По другую сторону диапазона инструментов для обработки партиями находится стратегия Custom Engineered Tooling (CET), которая рассчитана на производство больших партий и специальные применения. Она предназначена для сокращения номенклатуры разнообразных инструментов, но наряду с этим предлагает возможности для микро- и макрооптимизации. 

Предприятия выбирают технологии резания металлов, основываясь на общей картине производственного процесса, а производители инструментов разрабатывают свою продукцию, учитывая широкий круг потребностей заказчиков.

Источник новости – пресс-релиз от
ООО «Секо Тулс», г.  Москва

Скачать каталоги инструмента Seco и получить информацию о данном производителе вы можете по этой ссылке: Seco Tools, каталоги инструмента Секо



Понравилась статья? Поделитесь: