Producenci stosują szeroki zakres procesów w obróbce skrawaniem, chcąc osiągnąć jak największą liczbę wytwarzanych typów części. Cel: wytwarzanie pewnej liczby produktów o pożądanej jakości, w określonym czasie i odpowiednich kosztach.

Producenci stosują szeroki zakres procesów w obróbce skrawaniem, chcąc osiągnąć niemalże nieskończoną liczbę wytwarzanych typów części z różnego rodzaju obrabianych materiałów. Pomimo tylu różnych stosowanych przez nich metod mają oni wspólny cel: wytwarzanie pewnej ilości produktów o pożądanej jakości, w określonym czasie i odpowiednich kosztach.
 
W celu osiągnięcia zyskownej obróbki, wielu producentów obiera ścieżkę w skali mikro, zaczynając od wyboru i zastosowania narzędzi oraz rozwiązywania problemów w sposób reakcyjny. Jednakże najnowsze badania wykazują, że ten trend się odwraca na rzecz skupienia się na trzech głównych aspektach w dziedzinie obróbki skrawaniem.

Producenci powinni zacząć od przetestowania całego procesu skrawania, skupiając się na wybrakowanych częściach i nieoczekiwanych przestojach, które są istotnymi przeszkodami w osiągnięciu celów. Po wprowadzeniu stabilnego i niezawodnego systemu analizuje się ekonomikę produkcji, aby zrównoważyć jej tempo oraz koszty. Na końcu starannie wybiera się narzędzia i warunki obróbki, aby w pełni zoptymalizować proces skrawania.

Po pierwsze: jakość
Uzyskanie jednolitej jakości produktu jest najważniejszym celem wszystkich producentów. Jeśli skrawane części nie spełnią wymogów jakości klienta, nie będzie miało znaczenia jak efektywnie zostały wyprodukowane w zakresie ilości, szybkości i kosztów.

Standardy jakości obejmują tolerancję, wykańczanie powierzchni i jednolitość egzemplarzy. Producenci przyznają, że jakość produktu jest zaakceptowanym i nieodłącznym elementem ich pracy. Często jednak zdarza się, że jest to optymistyczne lub złudne podejście. W rzeczywistości, w przemyśle produkcyjnym spora część obrabianych przedmiotów ma defekt i musi zostać przerobiona lub wyrzucona.

Wytwarzanie części z defektem generuje duże straty, nie tylko w zakresie materiału, pracy i czasu, ale również w zakresie zakłóceń planów produkcyjnych. Niektóre firmy stwarzają iluzję niezawodności i przewidywalności, wliczając występowanie wybrakowanych produktów w plany produkcyjne. W takim wypadku, gdy klient zażyczy sobie dziesięciu sztuk produktu, planiści powinni przygotować się na wytworzenie dwunastu, spodziewając się, że te dwie będą wybrakowane. Niestety, wytwarzanie niedopuszczalnych części lub niepotrzebnych zapasów to marnotrawienie czasu i zasobów.

Występowanie wybrakowanych części w produkcji oznacza, że źle zrozumiano lub nie kontroluje się co najmniej jednego z procesów produkcyjnych. W reakcyjnej odpowiedzi na problem jakości wytwarzanych części niektórzy producenci kładą duży nacisk na manipulowanie aspektami procesów, które w rzeczywistości nie są ważne, i czasem ignorują oni istotne kwestie w tych procesów.

Na przykład, skupianie się na tym jak zwiększyć produkcję poprzez skrócenie samego czasu cyklu może źle wpływać na rzetelność obróbki metali. Gdy operacja stale przebiega pod ograniczoną wydajnością, przekraczanie tego limitu skutkuje wybrakowanymi przedmiotami i utratą czasu oraz pieniędzy. Wynik produkcji musi być zrównoważony z parametrami skrawania, które zapewniają bezpieczne procesy produkcyjne.

Z drugiej strony, przyczyną wybrakowanych części mogą być oddzielne kwestie dotyczące obrabianych elementów. W przypadku producenta elementów wykorzystywanych w przemyśle kosmicznym, zadziory na elementach powstałe w procesie skrawania doprowadziły do uzyskania partii niemożliwej do zaakceptowania przez klienta. Ponieważ usuwanie zadziorów wymagało pracy ręcznej, co wygenerowało dodatkowe 20% kosztów, wynik produkcji stał się drugim problemem tuż za potrzebą wyeliminowania przyczyny powstawania zadziorów.

Minimalizowanie nieplanowanych przestojów
Maksymalne wykorzystanie przetwarzanych zasobów wymaga zminimalizowania przestojów, które są po prostu okresem, w którym obrabiarka nie wykonuje skrawania. Niektóre przestoje są wymagane i zaplanowane, a wśród nich są przerwy poświęcone na programowanie i konserwację obrabiarki, montowanie osprzętu, ładowanie i wyładowanie obrabianych przedmiotów oraz wymiana narzędzi.

Producenci wliczają spodziewane przestoje do planów produkcyjnych, ale wytwarzanie wybrakowanych części skutkuje przestojami niespodziewanymi. Kiedy wybrakowany przedmiot musi zostać przerobiony, czas przeznaczony na pierwotną obróbkę uznaje się za niezaplanowany przestój, a tym samym stratę.

Tradycyjną metodą stosowaną przez firmy jest reakcyjne podejście do redukcji nieplanowanych przestojów. Kiedy pojawia się problem wstrzymujący produkcję, rozpoczyna się poszukiwanie rozwiązania. Lepszym sposobem od czekania na niekorzystną sytuację jest profilaktyczne planowanie, które wskazuje na kluczowe cele operacji i prowadzi przez procesy od początku. Większość przedsiębiorstw wykorzystuje stosunek wysiłku 20% na przygotowanie rozwiązania, a 80% na wprowadzanie i testowanie go, ale lepszym wyjściem jest wykorzystanie 80% na przygotowanie, a reszty na wdrożenie i modyfikacje – o ile okażą się potrzebne.

Przygotowując się do operacji skrawania, firma powinna przeanalizować swoje cele i opracować właściwe procesy do osiągnięcia ich. Zwiększenie tempa produkcji nie zawsze jest podstawowym celem. Mimo że w niektórych branżach, jak w produkcji części motoryzacyjnych, zachowały się przykłady wysokiej jakości produkcji masowej to zwykle procesy produkcyjne kierują się w stronę większego zakresu wariantów i mniejszej ilości wytwarzanych egzemplarzy (ang. high-mix, low-volume; HMLV).

W masowej produkcji utrata 50 lub 100 sztuk produktu w procesie skrawania staje się niewielkim procentem, niezauważonym pośród setek tysięcy wytwarzanych egzemplarzy. W przypadku gdy stosuje się metodę HMLV, proces ten musi zostać w pełni opracowany jeszcze przed rozpoczęciem produkcji. W metodzie HMLV produkuje się krótkie serie, małe zestawy, a nawet pojedyncze egzemplarze dostosowane pod zamówienie. W tej sytuacji wybrakowane części robią wyraźną różnicę między zyskiem a stratą.

Profilaktyczna analiza procesów
Zapobiegawcza analiza operacji skrawania daje znakomite wyniki, ale może też pochłaniać czas. Wpływ na rzetelność obróbki metali ma wiele różnych czynników, jak ukształtowanie i materiał obrabianego przedmiotu, wydajność i możliwości sprzętu, narzędzia/systemy narzędzi, czynniki ludzkie, wyposażenie zewnętrzne oraz kwestie konserwacyjne.

Końcowe przeznaczenie wytwarzanego przedmiotu, a tym samym materiał z jakiego jest on wykonany, określa wiele ważnych czynników wpływających na niezawodność procesu produkcji. Na przykład wykorzystywane w przemyśle kosmicznym elementy ze stopów opartych na niklu muszą zostać przebadane pod kątem przewodnictwa cieplnego i utwardzania. Używanie ostrych narzędzi i standardowych parametrów obróbki zapewnia równowagę pomiędzy produktywnością a spójnością produkcji.

Odwrotnie sytuacja wygląda w przypadku przedmiotów z aluminium, które wydają się nie potrzebować obróbki, a jednak narzędzia powinny być ostre i odporne na ścieranie. Znaczącą rolę w zapewnieniu rzetelności obróbce aluminium zapewniają narzędzia i wyposażenie zewnętrzne kontrolujące powstawanie wiórów, jak np. wysokociśnieniowe chłodziwo lub transportery wiórów.

Obróbka CNC i systemy automatyzacji mogą zapewnić wysoki poziom przewidywalności w procesach skrawania, ale efektywność jest wówczas zależna od udziału człowieka. Brak kwalifikacji lub nieuważne programowanie będzie skutkowało zautomatyzowanym wytwarzaniem produktów z defektem (patrz „Pasek boczny” odnoszący się do nauczania technologii obróbki metali). Udział człowieka jest również czynnikiem w hali produkcyjnej, gdzie ładowanie, organizacja i bieżąca konserwacja sprzętu muszą być poprawnie wykonywane w celu uniknięcia nieplanowanych przestojów.

Wnioski
Celem wszystkich producentów jest wytwarzanie określonej ilości przedmiotów o pożądanej jakości, w określonym czasie i odpowiednich kosztach. Osiągnięcie wymaganej jakości jest najważniejsze, ponieważ wybrakowane części są mniej warte, niezależnie od tego jak szybko czy tanio zostały wyprodukowane. Wielu producentów spogląda na problemy w skali mikro lub z indywidualnego punktu widzenia. Jednakże lepiej jest najpierw dokonać analizy ogólnych założeń produkcyjnych i prewencyjnie zaplanować kierowanie procesami w celu osiągnięcia założonych celów.

Po opracowaniu rzetelnych procesów produkcji części o odpowiedniej jakości, producenci powinni rozważyć ekonomikę produkcji w ich branży, aby zagwarantować opłacalność, która zapewni firmie dochody. Wreszcie, wybór narzędzi i warunków skrawania pozwala na pełną optymalizację procesów i maksymalizację wyników.


Umiejętne obrabianie metali
Technologia obróbki robi stałe postępy, wcielając udoskonalenia w zakresie materiałów i geometrii narzędzi, ulepszenia wydajności i precyzji obrabiarek oraz zarządzania danymi wejściowymi w oprogramowaniu CNC.

Związek pomiędzy technologią skrawania i wiedzą potrzebną do jej stosowania ciągle się umacnia. Jednakże ludzie nie podlegają tak intensywnym badaniom i rozwojowi, które tworzą nowe technologie w obróbce skrawaniem. Dodatkowo maleje liczba ludzi z największym zasobem wiedzy na temat skrawania.

Aby pomóc producentom zrozumieć i wyciągnąć pełnię korzyści z rosnącej złożoności obróbki metali, firma Seco wprowadziła program edukacji technicznej STEP (ang. Seco Technical Education Programmes). Firma przeprowadza szkolenia swoich pracowników, aby mieć pewność, że klienci Seco mają dostęp do najlepiej wykwalifikowanych specjalistów w zakresie obrabiania metali. Program STEP pozwala również być na bieżąco z błyskawicznie rozwijającą się branżą i osiągać największą wydajność produkcji.

Rozwój technologii obróbki metali wymaga porównywania różnych możliwości. Dla przykładu, nowe narzędzia mogą być potrzebne do trudnych zastosowań, a modyfikacja technik skrawania może doprowadzić do wzrostu skrawalności określonych materiałów. Wiedza zdobyta dzięki programowi STEP uświadamia wytwórców na temat alternatyw wprowadzanych przez firmę Seco i innych dostawców.

Program STEP jest przedstawiany w formie edukacyjnych zajęć, seminariów i materiałów drukowanych przez Seco, jak np. „Skrawanie metalu, teorie i modele” oraz „Skrawanie metalu, teorie w praktyce”. Program obecnie składa się z trzech rozwijających się elementów. STEP Core Curriculum jest kompletnym wprowadzeniem do obróbki skrawaniem i technologii narzędzi na poziomie technicznym. STEP Advanced Curriculum to rozwinięcie pierwszej części na poziomie eksperckim. NEXT STEP z kolei wprowadza w ekonomikę produkcji i materiałów, aby zapewnić technikom wiedzę na poziomie akademickim. Podsumowując, program STEP pomaga przedsiębiorstwom obróbki metali znacznie zwiększać ich kompetencje, produktywność, jakość produktu, a przy tym redukować koszty.

Autor: Patrick de Vos, menedżer ds. korporacyjnej edukacji technicznej, Seco Tools