CNC への加工

ワシントン州サムナーにある Automatic Products は、1990 年代初頭にカム オートマチックのジョブ ショップとして始まりました。現在、50 台以上の CNC マシンを所有しています。ショップは 2017 年にカム オートマチックを Lico LNTS マシンに交換し始めました。所有者のジョエル グレゴリー氏は、カム オートマチックの取引を学んでいたので、難しい決断だったと言いますが、労働問題が彼の手を強いました。新しい CNC 装置は、カム自動装置よりも 37% 優れています。さらに、工場では多くの作業でマシンを消灯し、成形工具 (および成形工具の研削) と 2 回目の機械の必要性を排除しました。すべて従業員の数を減らしています。写真クレジット:Absolute Machine Tools

1800 年代半ばから後半にかけて、より高い機械加工生産に対する業界のニーズにより、カム作動による手動タレット旋盤の自動化が行われました。タレット旋盤は、回転ドラムまたはフラット カムを備えたシャフトを使用して、人間の介入を最小限に抑えて部品を生産できるようになりました。その後、これらの機械のさまざまな反復が、100 年以上にわたり旋削加工の世界を支配しました。その間、生産性、能力、安全性を向上させた単軸および多軸スクリュー マシンへのアップグレードが行われましたが、基本的な機構は同じままでした。マシンをセットアップして操作します。

1960 年代に CNC 技術が登場したことで、業界は大規模な CNC ターニング センターを手に入れました。このターニング センターは、正確で用途が広いものの、比較的低速でした。これらは 1970 年代を通じて進歩し、最終的に今日の CNC 旋盤になりました。これらの機械は現在、サブスピンドルを使用して複雑な部品を完全にドロップすることができますが、中規模から大量の部品バッチを実行している生産旋削工場のニーズに完全には対応していない可能性があります。

1970 年代、主軸台をスライドさせる旋盤産業は、1970 年代に CNC 技術を旋削加工に初めて適用しました (CNC シングル スピンドル マシンはほぼ同時期に導入されました)。スイスタイプは当初ヨーロッパで人気がありましたが、北米で広く採用されるまでには時間がかかりました。一般的に、それらは競争力のある価格であり、十分な機能を備えており、小さなワークゾーンで豊富なライブ ツールを提供します。

ツーリングの使用も、過去 100 年間のカム式スクリュー マシンの独自の品質です。つまり、複数のツールを同時にカットする機能です。マルチスピンドルマシン以外の一部の機器では、切削中に 2 つのツールしか使用できませんが、新しい CNC シングルスピンドルマシン (Lico が提供し、米国では Absolute Machine Tools から入手できるものなど) では、同時に 3 つのツールを使用できます。生産性を高め、サイクル時間を短縮します。

CNC への移行

ショップがカム作動式機械から遠ざかる主な理由には、設備の老朽化と状態、および利用できる熟練労働力が限られていることが含まれます。さらに、顧客はより厳しい公差とより良い仕上げを求めており、部品はより複雑になり、ロットサイズは小さくなっています。機械側から見ると、CNC 装置は部品あたりの人員を削減し、スピンドルの使用率を高めます。また、規制の面から見ると、CNC マシンは古いカム オートマティックよりも OSHA 規格に準拠する可能性がはるかに高くなります。

カム式オートマチックの熟練労働者の深刻な不足は、何年にもわたって続いてきましたが、現在では深刻になっています。 10 年前に実施された調査によると、これらのマシンのセットアップ担当者の平均年齢は 55 歳でした。現在、これらの担当者の多くは定年に近づいています。また、この間、新しい人材を訓練する企業はほとんどありませんでした。これは、多くの場合、この仕事を追求したい人を見つけるのが困難だったためです。よく訓練されたカム オートマチックのセットアップ担当者を育成するには、何年もかかります。

Global Precision Parts は、3 つの拠点に Lico LNTS および LNDD モデルのマシンを保有しています。プロセス エンジニアの Mike Naticchia は、以前はカム オートマチックやその他の CNC プラットフォームで実行されていた短期、中期、および長期のジョブで成功を収めてきました。同社の社長であるランディ ミューラーは、CNC マシンによって部品あたりの労働量が削減され、スループットが 200 ～ 300% 向上したと述べています。

同時に、カムオートマチックの多くは、あまり良くない状態に陥っています。スペアパーツはますます不足し、より高価になっています。さらに、修理を行うための知識を持っている人は、部品自体よりもまれな場合があります。修理の必要性に応じて、シングル スピンドルの改修費用は 10,000 ドルから 40,000 ドル、マルチ スピンドルは 40,000 ドルから 250,000 ドルになります。

より厳しい公差要件、従来のカムマシンで実行するときに二次操作を必要とするより多くの機能、およびより良い仕上げの必要性を認識している生産旋削工場は、シェービングツールまたはバニシングツールを使用してこれらの状況に対処できる場合があります.しかし、それらのいくつかは、カムオートマチックのストレートセクションに限定されています. CNC マシンは、はるかに厳しい公差を保持でき、適切なツールを選択することで、部品を 32 マイクロインチ Ra 仕上げまたはそれ以上に仕上げたり穴あけしたりすることができます。カムオートマチックで一定の調整が必要な公差は、CNC スクリューマシンで最小限の人的介入で保持できます。さらに、ほとんどの CNC スクリュー マシンにはアキシャル ツールとラジアル ツールが搭載されており、C 軸と組み合わせると、フライス加工、クロス ドリルとタッピング、軸ドリルとフライス加工を実行できます。一部の CNC スクリュー マシンには B 軸と Y 軸があり、非常に複雑な部品を完成させることもできます。

CNC に移行するもう 1 つの一般的な理由は、セットアップ時間です。シングル スピンドル カム マシンは、セットアップに 2 ～ 6 時間かかる場合があります。多軸カム加工機は 6 ～ 16 時間かかります。つまり、その間、マシンはショップに利益をもたらさないだけでなく、ショップで最も高価な従業員の 1 人がその間ずっとマシンの前に立っていることになります。逆に、CNC シングル スピンドル マシンでジョブが認定されると、多くの場合、セットアップは 1 時間未満で実行できます。繰り返しのジョブではさらに速くなります。

CNC 機器の部品あたりのコストをさらに削減するのに役立つもう 1 つの利点は、機械を無人または無人で稼働できることです。また、マガジン バー フィーダーを使用すると、CNC 装置でスピンドルの使用率を高めることができ、機械に材料をストックしておくために必要な人員を大幅に削減できます。一部のショップでは、バー フィーダー マガジンを充填し、それが空になるまで機械を稼働させます。現在のロットをオフシフトで実行し、最初のシフトで新しい仕事を始める人もいます。他の人は、機械があまり注意を払わずに稼働するため、2 番目または 3 番目のシフトの人員要件を減らすことができます。これにより、彼らは第 1 または第 2 シフトでセットアップを実行し、24 時間体制でジョブを実行できます。

ミネソタ州セントフランシスにあるノースランド スクリュー プロダクツは、多くの仕事をカム作動のマルチ スピンドルから LNTS プラットフォームに移行しました。上級機械工の Alex Martinson がこれらの取り組みを主導し、最小限のヒューマン インターフェイスで経済的なロット サイズの部品を処理しています。

さらに別の考慮事項は、清潔さと安全性です。 CNC オートマチックは完全に密閉されており、通常はエンクロージャーのドアに安全インターロックが付いています。これにより、オイルとクーラントが機械内に留まり、床から離れた状態になるため、スリップや転倒の可能性が減少します。多くの場合、ミスト排出システムに簡単に接続できるため、作業員の空気の質が向上します。ドアと CNC 上の PLC の間の効果的なインターロックにより、機械の稼働中に従業員が自由に切断領域から離れていることが保証され、操作機器による負傷の可能性が減少します。

従来のカム自動装置には、重いスライド ドア (またはドアなし) があり、安全インターロックがなく、多くの場合、液体や切りくずが機械から流出し、滑りやすく危険な作業現場の状態を作り出すガードに多数のギャップがあります。古いカム オートマチックではピンチ ポイントの可能性が非常に多く、防御するのも困難です。作業者を保護し、動作中の騒音レベルを下げ、流体を封じ込めるためにフル メタル エンクロージャを製造すると、機械のセットアップがより困難になり、完了までの時間が長くなるという欠点があります。 .

ショッピング体験

上記の理由により、多くのショップがカム作動式機械から Lico CNC シングルスピンドル装置に移行しています。たとえば、オハイオ州デルフォスの Vanamatic は、2008 年に Lico マシンの稼働を開始しました。長年にわたって数台追加し、現在 9 台の LNTS モデルのマシンを稼働させています。一部の航空宇宙部品ファミリを 8 台のスピンドル マシンと 2 次マシンから LNTS モデルで完全な機械加工に移行することで、生産率が向上し、部品の品質が向上しました。 Vanamatic のエンジニアである Jared Wiltsie 氏によると、この工場では多くの難しいステンレス材料を切断しており、1 人のオペレーターが 8 スピンドルの機械を継続的に管理する必要がありましたが、現在では 1 人のオペレーターが 3 つ以上の LNTS 機械を管理して完全な部品を製造することができます.

ミシガン州オリベットにある Air-Way Manufacturing は、OEM 用の油圧継手の製造および販売業者です。同社は現在、2 つの異なる工場で 4 台の Lico LNDD マシンを使用しています。製造技術マネージャーの Troy Newman 氏によると、これらの機械を使用して、短期から中期の部品をカム作動のマルチスピンドルからオフロードし、CNC 機械を使用して非シフト作業を実行しています。

同様に、オハイオ州ニュートン フォールズの Quality Switch は、多機能 CNC 旋盤でより大きな直径の部品を製造しながら、外部ベンダーからねじ加工部品を購入しました。副社長の Jeremy Sewell 氏は、同社は自社の LNDD マシンで小さな部品を社内で実行することで費用を節約できたと述べています。さらに、同社は自社製品用にこれらの部品を機械加工するため、製造スケジュールに関してもより適切に管理できるようになりました.

このストーリー全体の写真は、他の例を強調しています。一部のショップは採用曲線を先取りしていましたが、他のショップは必要に応じてカムマシンから移行しました.限られた労働力、厳しい公差と仕上げ、より短いセットアップ時間、およびより安全な作業環境は、CNC 生産旋盤への移行を行う強力な動機です。また、ショップは、最新の CNC スクリュー マシンが経済的成功に大きく貢献していることにも気付きました。