Jak skrócić czas cyklu CNC?

 

Czas cyklu jest jednym z najważniejszych parametrów wpływających na koszt detalu.

Skrócenie obróbki skrawaniem o kilka sekund może wydawać się mało istotne, ale przy produkcji seryjnej każda zaoszczędzona sekunda przekłada się na większą liczbę wykonanych elementów.

Nie zawsze jednak trzeba kupować nową maszynę, aby zwiększyć wydajność. Często największe możliwości znajdują się w samym procesie: ustawieniach maszyny, strategii obróbki, narzędziach i organizacji pracy.

W skrócie

Z tego artykułu dowiesz się:

• co najczęściej wydłuża cykl CNC,
• gdzie szukać najłatwiejszych oszczędności czasu,
• jak narzędzia wpływają na wydajność,
• kiedy automatyzacja rzeczywiście skraca produkcję,
• dlaczego czas maszyny to nie to samo co czas całego procesu.

Najpierw trzeba zmierzyć cały proces

Jednym z podstawowych błędów jest analizowanie wyłącznie czasu skrawania.

Cały cykl może obejmować również:

• załadunek i rozładunek detalu,
• ustawienie materiału,
• wymianę narzędzi,
• pomiary,
• usuwanie wiórów,
• korekty programu,
• oczekiwanie na operatora.

Może się więc okazać, że skrócenie samego skrawania o 10% daje niewielki efekt, jeżeli pozostałe czynności zajmują znaczną część czasu produkcji.

Dlatego optymalizację warto rozpocząć od pomiaru całego cyklu.

Parametry skrawania mają duże znaczenie

Prędkość obrotowa, posuw i głębokość skrawania bezpośrednio wpływają na czas obróbki.

Zbyt zachowawcze parametry mogą powodować niepotrzebne wydłużenie procesu. Z drugiej strony ich nadmierne zwiększenie może prowadzić do szybkiego zużycia narzędzi, drgań i pogorszenia jakości powierzchni.

Celem nie jest więc ustawienie maksymalnych parametrów, ale znalezienie punktu, w którym maszyna i narzędzie pracują efektywnie i stabilnie.

Strategia obróbki może być ważniejsza niż sama maszyna

Dwa programy wykonujące ten sam detal mogą mieć zupełnie różny czas cyklu.

Znaczenie ma między innymi kolejność operacji, sposób wejścia narzędzia do skrawania w materiał oraz długość przejazdów jałowych.

Warto analizować, czy narzędzie nie wykonuje niepotrzebnych ruchów i czy możliwe jest połączenie kilku operacji.

W przypadku produkcji seryjnej nawet niewielka optymalizacja programu może przynieść duże oszczędności.

Wymiana narzędzia też zabiera czas

Jeżeli podczas jednego cyklu wykorzystywanych jest wiele narzędzi, czas ich wymiany zaczyna mieć znaczenie.

Nie zawsze oznacza to jednak, że należy ograniczać liczbę narzędzi za wszelką cenę.

Lepszym rozwiązaniem może być zastosowanie narzędzia wielofunkcyjnego albo takiego, które pozwala wykonać większy zakres obróbki bez pogorszenia jakości.

Warto również sprawdzić, czy kolejność użycia narzędzi nie powoduje zbędnych przejazdów i wymian.

Duży potencjał daje automatyzacja załadunku

Przy produkcji seryjnej operator może spędzać znaczną część czasu na czynnościach związanych z obsługą maszyny.

Automatyczny podajnik, paletyzacja, robot lub system załadunku mogą pozwolić na ograniczenie czasu, w którym obrabiarka czeka na materiał.

Jest to szczególnie ważne wtedy, gdy sam czas obróbki jest krótki, a czynności pomocnicze stanowią dużą część całego cyklu.

Przykład z produkcji

Zakład wykonywał serię niewielkich stalowych elementów. Sam czas skrawania jednego detalu wynosił około kilku minut, ale pomiędzy kolejnymi cyklami operator musiał ręcznie wymieniać materiał i wykonywać dodatkowe czynności kontrolne.

Analiza wykazała, że skrócenie programu CNC przyniosłoby niewielką poprawę.

Większy efekt dało usprawnienie obsługi maszyny i przygotowanie materiału w taki sposób, aby operator mógł szybciej rozpocząć kolejny cykl.

To pokazuje, że w optymalizacji produkcji warto patrzeć na cały przepływ, a nie tylko na parametry skrawania.

Kiedy warto zainwestować w nową maszynę?

Jeżeli firma wykorzystała możliwości optymalizacji procesu, a maszyna nadal ogranicza produkcję, można rozważyć inwestycję w nową obrabiarkę.

Nowoczesna maszyna może oferować:

• większą prędkość obrotową wrzeciona,
• szybsze przejazdy,
• krótszy czas wymiany narzędzi,
• automatyczny pomiar,
• automatyzację załadunku,
• lepsze możliwości sterowania.

Jednak przed zakupem warto policzyć, ile czasu rzeczywiście zostanie zaoszczędzone na jednym detalu i jak przełoży się to na roczną produkcję.

Nie każdą sekundę warto oszczędzać

Skrócenie czasu cyklu nie powinno odbywać się kosztem jakości i trwałości procesu.

Jeżeli zwiększenie parametrów powoduje dwukrotnie szybsze zużycie narzędzia albo większą liczbę braków, pozorna oszczędność może szybko zniknąć.

Dlatego warto analizować jednocześnie:

• czas cyklu,
• koszt narzędzi,
• liczbę braków,
• jakość powierzchni,
• stabilność procesu.

Najlepsza optymalizacja to taka, która obniża koszt wykonania detalu, a nie tylko skraca czas pracy wrzeciona.

Co powinien zrobić technolog?

Najlepiej rozpocząć od analizy Pareto – znaleźć operacje i czynności, które zajmują najwięcej czasu.

Następnie można sprawdzić, czy problem wynika z:

• programu,
• parametrów,
• narzędzia,
• mocowania,
• przezbrojenia,
• ręcznej obsługi.

Dopiero po określeniu przyczyny warto wybierać konkretne rozwiązanie.

Wnioski

Skrócenie czasu cyklu CNC często nie wymaga zakupu nowej obrabiarki. Duży potencjał znajduje się w optymalizacji programu, parametrów skrawania, narzędzi, mocowania oraz organizacji pracy.

W produkcji seryjnej nawet kilka sekund oszczędności na detalu może przełożyć się na znaczący wzrost wydajności. Trzeba jednak pamiętać, że najważniejszy jest całkowity koszt procesu, a nie sam czas skrawania.

Najpierw zmierz, gdzie tracisz czas. Dopiero później inwestuj w rozwiązanie, które ten czas rzeczywiście skróci.