Hoch hinaus

Jun 22, 2023

Möchten Sie die Rüstzeiten verkürzen und wettbewerbsfähiger werden? Bevor Sie in Schnellwechselwerkzeuge oder eine neue Werkzeugmaschine investieren, werfen Sie einen Blick in den Spiegel: Das Hindernis könnten Sie selbst sein.

Wenn Sie Empfehlungen zu Offline-Werkzeugvoreinstellgeräten, Nullpunkt-Spannsystemen sowie Schnellwechsel-Werkzeughaltern und -spannfuttern suchen, hören Sie auf zu lesen und machen Sie sich wieder an die Arbeit. Wir hätten diese Anbieter (noch einmal) befragen können, aber seien wir ehrlich: Das ganze Zeug gibt es schon seit Jahrzehnten.

Ja, es hat sich im Laufe der Jahre verbessert. Es wird vernetzter, genauer und sogar etwas günstiger. Aber wenn Ihr Shop zumindest einen Teil davon noch nicht nutzt, stehen die Chancen gut, dass auch noch so viel Lektüre von Zeitschriftenartikeln daran etwas ändern wird.

Jim Van Buskirk ist leitender Direktor für Anwendungstechnik bei Methods Machine Tools Inc. in Sudbury, Massachusetts. Er hat viel über den Wert neuer CNC-Maschinen zu sagen, auf den wir gleich noch näher eingehen werden. Aber wie die anderen in diesem Artikel erklärte er, dass keine noch so fortschrittliche Werkzeug- oder Maschinentechnologie Werkstätten, die unorganisiert sind oder sich nicht auf die Abfallbeseitigung konzentrieren, dabei helfen kann, ihre Rüstzeiten zu verkürzen.

Zum Kontext bemerkte Van Buskirk: „Als Sie das letzte Mal zu einer Zahnärztin gingen, ist sie jedes Mal vom Stuhl aufgestanden, wenn sie ein Instrument brauchte? Oder wurden all diese Werkzeuge gereinigt, ausgestattet und bereit für diesen Tag in den Arbeitsbereich gebracht.“ Verfahren? Maschinenwerkstätten sollten bei der Einrichtung ihrer CNC-Ausrüstung einen ähnlichen Ansatz verfolgen.“

Van Buskirk setzt diese Art der Vorbereitung mit SMED (Single-Minute-Austausch von Werkzeugen) gleich, einem Konzept, das Lean-Manufacturing-Guru Shigeo Shingo vor mehr als sechs Jahrzehnten bei Toyota Motor Corp. eingeführt hat. Methods betont dieses Konzept bei der Gestaltung von Bearbeitungsabläufen, Werkstück- und Werkzeughalteeinrichtungen und anderen kundenspezifischen Lösungen, sagte er. „Unsere Abteilung hat die Aufgabe, Möglichkeiten zu finden, die Leerlaufzeiten der Maschinen zu reduzieren und sicherzustellen, dass die Kunden die größtmögliche Zeit für den Schnitt haben. Deshalb ist SMED eine Denkweise, ein Ausgangspunkt. Es ist eine praxistaugliche Lösung und einer der ersten Orte, an denen wir suchen, wenn.“ ein Projekt angehen.“

Allerdings hat sich SMED in Nordamerikas Maschinenwerkstätten mit geringem Volumen und hohem Mix noch nicht weit verbreitet.

Einige in der Branche mögen diesen Punkt bestreiten und argumentieren, dass es länger dauert, die Lunchbox auszupacken, aber „einzelne Minute“ bedeutet im Fall von SMED tatsächlich eine einstellige Minute – also alles, was weniger als zehn Minuten beträgt. Dies sei ein erstrebenswertes Ziel, sagte Van Buskirk, ein Ziel, das Geschäfte durch die Analyse ihrer Einrichtungsvorgänge anstreben könnten. „Nehmen Sie die Umstellung auf Video auf. Finden Sie jedes Mal, wenn diese Person den Bereich verlässt, heraus, warum und beheben Sie das Problem. Dokumentieren Sie die Anzahl der Schritte, die zum Einrichten einer Maschine erforderlich sind. Trennen Sie diejenigen, die Sie bei laufender Maschine ausführen können, von denen, die ausgeführt werden müssen.“ ausgeführt wird, während es im Leerlauf ist, und finden Sie dann Möglichkeiten, alle zu beseitigen, die keinen Mehrwert bieten, auch wenn dies eine Änderung bewährter Verfahren erfordert. In einigen Fällen, insbesondere in diesen.“

Die Leute unterschätzen den Planungsaufwand, der für schnelle Umstellungen erforderlich ist, fügte er hinzu. Es ist von entscheidender Bedeutung, alles im Voraus vorzubereiten, damit der Einrichter wie ein Zahnarzt sein kann und den Arbeitsbereich nicht verlässt. Wenn dies nicht möglich ist, entscheiden Sie sich für eine IndyCar-Boxencrew – eine Person für den Reifenwechsel, eine für die Reinigung der Windschutzscheibe und eine für das Auffüllen des Benzintanks.

„Wie bei einem Indy-Rennen zählt auch bei der Fertigung jede Minute“, sagte Van Buskirk. „Nehmen Sie eine Denkweise an, die darauf ausgerichtet ist, jegliche Verschwendung aus dem Prozess zu entfernen. Erstellen Sie eine Checkliste mit allem, was für die Einrichtung erforderlich ist, und bereiten Sie alles vor, was Sie können. Wissen Sie im Voraus, wann die Maschine mit einer Arbeit fertig sein wird, damit Sie sofort mit der Arbeit beginnen können.“ Als nächstes zahlen Kunden in der Regel nichts für die Rüstzeit, daher ist es wichtig, dass Sie alles in Ihrer Macht Stehende tun, um diese zu verkürzen.“

Methods importiert Werkzeugmaschinen, entwirft Bearbeitungsprozesse und kundenspezifische Automatisierungssysteme und montiert Optionsbausätze. Daher ist es verständlich, dass Van Buskirk Werkstätten empfiehlt, in die neueste und beste CNC-Ausrüstung zu investieren. Er hat recht: Da die Losgrößen sinken, benötigen Betriebe Maschinen, die sowohl schnell als auch flexibel sind, und diejenigen, die auf dem Laufenden bleiben, haben die größten Erfolgschancen in einem Markt, der von Tag zu Tag wettbewerbsintensiver wird. Für Van Buskirk bedeutet das: reichlich Paletten, großzügige Werkzeugmagazine, integrierte Messsysteme und, etwas überraschend, Automatisierung.

Automatisierung in einer Umgebung mit hohem Mix und geringem Volumen? Auf jeden Fall, sagte er. „Wir haben eine ganze Reihe von Kunden, die ihre vertikalen Bearbeitungszentren mit Nullpunkt-Werkstückspannung und integrierten Lagerkarussells ausgestattet haben. Hier gibt es keine Neuprogrammierung und der Roboter kann für jede Aufgabe denselben Endeffektor verwenden, unabhängig von den Teilen.“ sitzen auf der Palette.“

Dave Fischer hat ähnliche Ansichten. Als Produktspezialist für Drehmaschinen bei Okuma America Corp., Charlotte, NC, ist er ein großer Fan von Multitasking-Maschinen und weist darauf hin, dass diese ideal für Betriebe sind, die eine möglichst schnelle Umrüstung wünschen. Je nach Modell und Hersteller verfügen Multitasker über große Werkzeugmagazine mit automatischem Werkzeugwechsler, Sekundärspindeln, Hilfsrevolvern und genügend Achsen, um die meisten Teile in einem einzigen Arbeitsgang komplett zu bearbeiten. Wenn sie mit Schnellwechselfuttern ausgestattet sind, können Werkstätten eine beliebige Anzahl von Aufträgen im Voraus einrichten und innerhalb von Minuten umstellen, wodurch gleichzeitig ihre laufenden Arbeiten und die Werkzeugkosten für Sekundäroperationen reduziert werden.

„Multitasker beseitigen auch die Unterbrechung, die entsteht, wenn Ihr bester Kunde mit einem heißen Job anruft“, sagte Fischer. „Es gibt keinen Abriss des bestehenden Auftrags, keine herumliegenden halbfertigen oder verwaisten Teile, keine stundenlangen Ausfallzeiten. Sie tauschen einfach die Spannbacken aus, rufen das Programm auf und beginnen mit der Teilefertigung.“

Für diejenigen, die noch nicht bereit sind, die große Investition in eine Multitasking-Maschine zu tätigen, hat Fischer einige der kleinen Schritte aufgelistet, die Werkstätten unternehmen können, um die Rüstzeiten zu verkürzen. Bei CNC-Drehmaschinen gehören dazu die gerade erwähnten Schnellwechselfutter, aber auch Schnellwechsel-Revolverwerkzeuge, integrierte Stangenvorschübe und, wie Van Buskirk anspielte, Roboter-Teilehandhabung mit standardisiertem Greifen.

Wie am Anfang des Artikels erwähnt, gibt es viele dieser Zeitsparer jedoch schon seit Jahrzehnten. Dann stellt sich die Frage: Warum nutzen sie nicht mehr Unternehmen? Fischer hat keine Ahnung. „Um ehrlich zu sein, fällt mir das schwer. Bevor ich bei Okuma angefangen habe, habe ich für eine Werkstatt gearbeitet, in der wir Schnellwechselwerkzeuge eingeführt haben. Das war vor weit über dreißig Jahren, und damals war es kaum auf dem neuesten Stand. Ich weiß, dass es solche gibt.“ Es gibt viele tief verwurzelte Gewohnheiten, eine Abneigung gegen Risiken und einfach nur das Feststecken im Trott, aber ich bin verblüfft darüber, warum so viele Hersteller davor zurückschrecken, auch nur kleine Investitionen zu tätigen oder ihre Arbeitsweise zu ändern. Die Vorteile liegen auf der Hand. "

Fischer ergänzte Van Buskirks früheren Rat und wies darauf hin, dass Betriebe mit einem ehrlichen Benchmark ihrer aktuellen Rüstzeiten und OEE-Werte (Gesamtanlageneffektivität) beginnen sollten. Zu viele betrachten diese durch eine rosarote Brille, anstatt einen wissenschaftlichen Ansatz zur Abfallreduzierung zu verfolgen. Hören Sie auf, den gleichen alten Kuhpfad zu beschreiten, und suchen Sie nach Möglichkeiten, ihn zu begradigen, sagte er, und wenn Ihr Geschäft nicht über die finanziellen Mittel verfügt, um in die teuren Artikel zu investieren, fangen Sie klein an.

„Häufig verfügen Werkstätten bereits über einige der Tools, die zur Behebung von Einrichtungs- und prozessbedingten Ineffizienzen erforderlich sind, aber sie wissen entweder nicht, wie sie sie verwenden sollen, oder haben sich nicht die Zeit genommen, sie zu implementieren“, sagte Fischer. „Zum Beispiel habe ich einmal mit einem Kunden zusammengearbeitet, der bei einem Wiederholungsauftrag Bohrer zerlegte. Das kostete ihn nicht nur viel Geld, sondern verhinderte auch, dass ihm das Licht ausging. Ich zeigte ihm, wie man die Lastüberwachungsfunktion nutzt – a Die Fähigkeit, mit der die Maschine standardmäßig ausgestattet war, löste das Problem. Es stellte sich heraus, dass dies der erste von vielen kleinen Schritten war, die zu einem Wachstum führten, das es ihnen kürzlich ermöglichte, eine weitere Maschine zu kaufen.“

Fischer verwies abschließend auf eine Diskussionsrunde aus dem Jahr 2017, an der Vertreter von Okuma, Mastercam, GE Power und anderen Branchenführern teilnahmen. Darin gab Sean Holt, Präsident von Sandvik Coromant, eine Aussage ab, die Fischer bis heute begleitet. „Er sagte: ‚Denken Sie groß, fangen Sie klein an, handeln Sie schnell.‘ Holt bezog sich auf die Einführung von Industrie 4.0, aber seine Worte gelten genauso gut für alle Aktivitäten zur kontinuierlichen Verbesserung, einschließlich der Reduzierung der Rüstzeit.“

Mike Ferguson, technischer Leiter bei Gosiger mit Sitz in Dayton, Ohio, schlug vor, dass der Weg zur Rüstzeitverkürzung bei der Organisation beginnt. „Einer unserer Kunden hat bewiesen, wie erfolgreich Kleinserien- und High-Mix-Hersteller in den USA sein können. Jeder Teil des Bearbeitungsprozesses ist gut dokumentiert. Ihre Werkzeugwagen sind mit Markierungen für jeden Werkzeughalter, jede Vorrichtung oder jede Spannbacke versehen. Überall auf der Etage sind Großbildfernseher angebracht, die Echtzeitdaten darüber zeigen, was gerade läuft und was als Nächstes ansteht, und alles, was die Bediener für ihre Arbeit benötigen, ist in Reichweite. Es ist beeindruckend.“

Es ist auch einfach, zumindest für den Betreiber. Ferguson und sein Team verbringen einen Großteil ihrer Zeit damit, nach Möglichkeiten zu suchen, den Einrichtungsprozess zu vereinfachen und einen ansonsten komplexen Vorgang in einen Vorgang zu verwandeln, der auch von weniger qualifizierten Arbeitern durchgeführt werden kann. In einem Projekt machten sie den Wechsel einer Teilefamilie nicht schwieriger als das Scannen einer Reihe von Barcodes auf einem Arbeitsreisenden. Dadurch wurde einem Makroprogramm in der Maschinensteuerung signalisiert, welches Teil ausgeführt werden soll und wie viele. Ein weiteres Projekt umfasste die Entwicklung eines Messsystems mit geschlossenem Regelkreis, das es dem Bediener ermöglicht, ein Werkstück auf einer Koordinatenmessmaschine in der Werkstatt zu platzieren und die Werkzeuglängen und -durchmesser auf der Grundlage der Ergebnisse automatisch aktualisieren zu lassen.

„Damit die Rüstzeiten kurz sind, muss aus Sicht des Bedieners alles so einfach wie möglich sein“, sagte Ferguson. „Dies kann bedeuten, dass in der Maschine abgetastet wird, um das Risiko menschlicher Fehler zu verringern, oder Offline-Voreinstellsysteme, die RFID-Tags verwenden, um den Standzeitstatus und die Dimensionswerte der Werkzeuge an die Steuerung hochzuladen Dazu muss lediglich das alte abgenommen und ein neues aufgeklebt werden – in vielen Fällen lassen sich diese Schritte auch automatisieren, sodass ein Roboter den Wechsel durchführen kann. Um diesen Grad an Einfachheit zu erreichen, ist natürlich einiges an Engineering erforderlich Arbeit vorne, wie man es erwarten kann.

Ferguson fügte hinzu, dass dieser ganze Kuchen am OEE-Himmel nicht auf größere Unternehmen beschränkt sei – im Gegenteil, selbst die sogenannten Tante-Emma-Läden beteiligen sich an der schnellen Umsatzaktion. „Wir sehen viele Anfragen von Lohnfertigern, die nachts und am Wochenende kleinere Losgrößen verarbeiten möchten und dies mit minimalem oder gar keinem Bedienereingriff tun möchten. Mit der richtigen Ausrüstung und den richtigen Werkzeugen ist dies sehr machbar.“

Für Geschäfte wie diese ist es leicht, Van Buskirks Ziel von weniger als zehn Minuten zu erreichen. Doch wie Jason Lutch erklärte, geht es bei der Gleichung „High-Mix, Low-Volume“ um mehr als nur fortschrittliche Werkzeuge und Maschinen. Da ist auch die Programmierung. „Ich war viele Jahre im Werkzeug- und Formenbau tätig, und für mich bedeutete die Effizienz bei Kleinserienfertigung und Einzelanfertigungen, dass ich meine CAM-Software für die Arbeit, die ich verrichte, einwähle.“

Das war vor 20 Jahren. Heute ist Lutch Anwendungsingenieur bei Absolute Machine Tools Inc. in Lorain, Ohio. Er sagte, die Optimierung der Werkzeugbibliotheken und Betriebsparameter Ihrer Werkstatt könne einen erheblichen Aufwand erfordern. Aber zumindest für ihn wurde die Programmierung dadurch schneller und genauer. Und sobald der Auftrag fertig war, erforderte die Einrichtung kaum mehr als die Festlegung der Arbeitskoordinaten. „Es war wirklich wichtig, uns dabei zu helfen, so viel Arbeit wie möglich zu erledigen“, sagte Lutch.

Glücklicherweise sind diese Bemühungen viel einfacher als zu der Zeit, als Lutch noch Chips aus seinen Stahlkappenstiefeln holte. Zunächst einmal können sich Kunden auf cloudbasierte Werkzeugbibliotheken wie MachiningCloud und Kennametal Novo verlassen, um Anwendungsinformationen zu erhalten, anstatt wie früher in Papierkatalogen zu suchen oder sich die Köpfe der Werkzeugvertreter durchzusuchen.

Lutch wies darauf hin, dass die Werkzeugwegsimulation auch der Schlüssel zur Reduzierung des Programmieraufwands und der Rüstzeiten ist. Das Ausprobieren eines Programms vor dem Senden an die Werkzeugmaschine eliminiert Fehler, erhöht das Vertrauen des Bedieners und vermeidet vor allem Abstürze, die Zehntausende von Dollar kosten könnten. Lutch hat auch Zeit damit verbracht, vorgefertigte Routinen für Wiederholungsoperationen wie Gewindebohrungen und Taschenschruppen zu erstellen und so viele Aufgaben so einfach wie das Importieren der Datei, das Auswählen seiner Geometrie und das Generieren des Codes zu machen.

In diesem Sinne weist er auf eine andere Technologie hin, die zu seiner Werkzeug- und Werkzeugzeit nicht verfügbar war: Konversationssteuerung. „Insbesondere da die Werkstätten reine Prototypenarbeit leisten, haben wir einen Anstieg der Anfragen nach On-Machine-Programmiersystemen beobachtet“, sagte Lutch. „FANUCs Manual Guide I zum Beispiel ist ein nettes Konversationspaket, das sehr benutzerfreundlich ist und zu vielen Steuerelementen hinzugefügt werden kann.“

Mit diesen neuen Programmiermethoden und modernen Maschinen geht die Notwendigkeit einher, sich weiterzubilden. Lutch sagte: „Ich möchte es nur ungern darauf hinweisen, aber viel zu viele Betriebe stecken in veralteten Bearbeitungsmethoden fest. Hier haben sie in eine schöne CNC-Drehmaschine oder -Fräse investiert und der Bediener möchte einen Hochgeschwindigkeits-Maiskolbenschneider aus Stahl verwenden, oder.“ Sie müssen ihnen erklären, warum sie Gleichlauffräsen statt konventionellem Fräsen verwenden sollten. Zugegeben, das hat nichts mit der Reduzierung der Rüstzeit zu tun, aber es besteht definitiv ein Bedarf an kontinuierlicher Weiterbildung und Offenheit für neue Ideen. Ohne das gibt es kaum Aussicht auf Verbesserung, unabhängig von der Auftragsmenge.“

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