EDM は無人侵食に向けて大きく前進

EDM プロセスの自動化には、優れた機械以上のものが必要です

ほとんどの場合、EDMing は無人、または少なくともほとんど人がいないプロセスです。 CNC 旋盤やマシニング センターとは異なり、夜間にカッターが壊れて朝が本当に悪いものになる可能性があります。みんながその日家に帰った後、自分のものですか？ワイヤが破損した場合、EDM は単に新しいワイヤを通すだけです。トロードがショートした場合、コントロールは回復するために最善を尽くすか、人間のマスターが救助に来るまですべてをシャットダウンします.大したことではありません。

しかし、EDM を完全自動化するには、自動スレッダーやスマート回路以上のものが必要です。これは、電極をシンカーにロードするだけでなく、加工のために近くのマシニング センターとの間で電極を移動するロボットへの投資を意味します。これは、自動スラグ除去およびワイヤ交換機能を備えたワイヤ EDM を意味します。これは、リモート監視、インプロセス測定システム、部品のパレタイズを意味します。何よりも、それは優れた組織と継続的な改善への取り組みを意味します。これは時間とお金の両面で大きな投資ですが、それに取り組む意欲がある人にとって、高価な EDM アセットを 24 時間稼働させない理由はありません。

理解する

自動化への取り組みにおける最も簡単な手順の 1 つは、ロボットをシンカー EDM の前に突き刺すことです。このロボットは、多くの機械工にとって一見奇妙に思えるかもしれないタスクを実行できます。 MC Machinery Systems Inc. (イリノイ州エルク グローブ ヴィレッジ) のワイヤ EDM プロダクト マネージャーである Mike Bystrek 氏は、次のように述べています。 「金型製作者は大きなキャビティに数十個の電極を必要とし、生産工場は複数のジョブで 100 個以上の電極を使用する可能性があるため、カルーセルやラック スタイルのツールチェンジャーではなく、ロボットを使用するのが一般的です。」

ロボットは、EDM からグラファイト ミルまたはマシニング センターに電極を移動して、複数のマシンにサービスを提供できます。電極を座標測定機 (CMM) に持っていき、セットアップ前に認定を行い、完成したワークピースをその CMM に運び、測定が完了するまで待って、棚に置くか、シンカーに戻して追加の加工を行うことができます。必要であれば。ロボットの運搬能力内に収まる場合は、モールド ベースまたはインサートの交換にも使用できます。

「この最後の部分は、ワークピースのサイズに大きく依存します」と、MC マシナリー ナショナル シンカー プロダクト マネージャーのパット クラウンハートは述べています。 「ワークピースが大きくなればなるほど、ロボットは大きくなり、高価になりますが、一般的な経験則として、12 インチ (304.8 mm) 四方のパレットに収まるものは、おそらく自動化に適しています。」

どちらもシンカー EDM でロボットの使用が増加していることに同意しましたが、Crownhart はワイヤ マシンでロボットの使用があまり一般的ではないいくつかの理由を挙げました。 「従来のパンチとダイの作業や、膨大な量の材料を除去する航空宇宙部品では、通常、自動化には向いていません。」

より良いショップの構築

EDM の種類やブランドが何であれ、機器を自動化した人は明らかに大きな利益を得ています。リードタイムが短くなります。部品の品質が向上します。また、最初は巨額の投資に見えるかもしれませんが、自動化が適切に実装されると、運用コストが削減され、利益率が (多くの場合大幅に) 増加します。

しかし、それほど速くはありません。 Makino Inc. (オハイオ州メイソン) の VMC/EDM ターンキーおよびオートメーション マネージャーである John Bradford 氏によると、EDM の所有者とオペレーターは、自動化プロジェクトに着手する前に、金属加工プロセスを安定させてから最適化する必要があります。そうすることで、次のステップへの道が開かれるだけでなく、ショップの能力が向上します。

「話題に興奮している顧客から頻繁に連絡があります」と彼は言いました。 「彼らは自動化をどのように採用できるかを知りたがっていますが、最初に一貫性のある信頼できるプロセスを確立する必要があることを理解していません。非効率的なプロセスを自動化しても、効率が向上するわけではありません。」

Makino EDM プロダクト ライン マネージャーの Brian Pfluger 氏は、信頼性の高いプロセスを実現するには、信頼性の高い高品質の機械を用意することから始まると述べています。 「適切な機械プラットフォームがなければ、希望する部品の品質に見合ったものであり、完全自動環境で操作しようとしてもうまくいきません。マシンの質量、ポジショニング フィードバック システム、熱安定性 - すべてが自動化された環境を構築するために必要な基盤の重要なコンポーネントです。」

悲しい真実

キャビティを沈めたり、シャフトを回転させたり、ポケットをフライス加工したりしても、この業界の不都合な真実は次のとおりです。スタンドアロンの工作機械の使用率は通常 40% を下回らず、EDM も例外ではありません。確かに、1 日のサイクル タイムを持つショップや、毎年何百万もの同じ部品を製造しているショップは、これよりも高い価値を享受しています。

しかし、自動化とは実際には何を意味するのでしょうか?できるだけ多くの部品をテーブルに詰め込み、マシンを完全自動で稼働させることは定義の 1 つですが、このアプローチは進行中の作業 (WIP) の増加につながりますが、大量の部品が廃棄される可能性は気にしないでください。

完璧な世界では、ワンピースの流れがルールです。セットアップ時間はプログラムを変更するのと同じくらい長く、マシンはそのセットアップを実行するために人を必要としません。フィクスチャのコストは、前述の高密度ワークホールディング シナリオよりもはるかに低く、顧客ははるかに迅速に部品を入手できます。また、不良部品が複数存在することはありません。

この目標を達成するには、再現性のある高精度のツールと、機械加工プロセスを制御できるソフトウェア パッケージが必要です。シンカー放電加工機をセットアップするために必要なすべての情報について考えてみましょう。部品の位置、各電極の形状とサイズ、軌道パターン、寸法と仕上げの要件などです。自動化されたセル、フライス盤、さらにはロボットに共通する CMM にも同様の要件があります。これらすべてを自動的に管理する必要があり、ロボットが各パーツをマシンに移動するときに、結果の「デジタル パケット」が各パーツに付随する必要があります。

「データ管理は自動化の重要な側面です」と Bradford 氏は言います。 「ここでの目標は、オペレータを物理環境から完全に排除し、コンピュータ画面の前に座ってジョブを計画およびスケジュールし、プログラムを作成し、知識をプロセス計画に入力できる仮想環境に移植することです。その結果、工作機械の前に立ってこの情報を手動で入力する場合に比べて、はるかに高い稼働率が得られます。」

お店は聞いています。過去 1 年間にマキノが引用したすべての EDM 機器の中で、自動化を含むものは、スタンドアロン マシンのほぼ 3 倍の成功率を享受しました。 「複雑さはさておき、使用率について議論することはできません」と Pfluger 氏は説明します。 「スタンドアロン マシンの稼働率は 35% に達する可能性がありますが、基本的な自動化では約 60% になり、セル コントローラーをミックスに追加すると、80% 以上になります。」

人的要因

自動化に関するこのような話はすべて、EDM オペレーターが自分の仕事について神経質になっている可能性がありますが、Belmont Equipment and Technologies Co. (ミシガン州マディソン ハイツ) の社長兼 COO である Bob Ianitelli 氏は、心配する必要はほとんどないと述べています。 「ロボットはすべてを行うことはできません。多くの場合、人間のオペレーターを使用する方が費用対効果が高くなります」と彼は言いました。 「たとえば、私たちは 2 シフトまたは 3 シフトの航空宇宙企業と協力しています。有能な人材が十分に配置されているため、自動化の即時の必要性は存在しない可能性があります。ただし、ショップが追加のアウトプットを必要としているが、通常の勤務時間を超えて設備に人員を配置するために必要な熟練労働者を見つけることができない場合はいつでも、自動化を検討する必要があります。」

この記事の他の情報源と同様に、Ianitelli は、2018 年は自動化の象徴的な年であり、「他のどの年よりもそうでした」と述べています。これの多くは、業界の多くが現在経験している人材不足と需要の急増によるものです。簡単に言えば、自動化の必要性がすぐになくなることはありません。

Ianitelli は、これまでに提供された、高精度のツール、最高級の消耗品、および信頼できる機器に関する推奨事項に同意しましたが、見落とされがちな 1 つの考慮事項を指摘しました。 「油誘電体を使用する機械では、火災の可能性があります」と彼は言いました。 「オペレーターが立ち会い、消火器にアクセスできる場合、これはそれほど大きな問題ではないかもしれませんが、水中で実行される消灯操作は、高品質の消火システムに投資する必要があります。コードと制限は異なる場合があるため、お客様は地元の自治体に確認する必要があります。」

複雑さによっては、これらのシステムのコストが相当なものになる可能性がありますが、自動化への他の投資と同様に、正当化するのは簡単です。 「各ショップは異なります。ツール、ロボット、ソフトウェア システム、その他すべてに多額の費用をかける前に、考慮すべき変数が多数あることは明らかです」と Ianitelli 氏は説明します。 「とはいえ、当社の顧客の多くは 2 年で投資を回収し、わずか 6 か月で投資を回収する顧客もいます。それはすべて、アプリケーションと達成しようとしていることに依存します。」

タンクを落とす

Sodick Inc. (イリノイ州ショームバーグ) のマーケティング マネージャーである Evan Syverson は、自動化への投資の引き金を引く前に、徹底的に自分自身を教育するよう工場に警告しています。 「EDM はすでにかなり無人のプロセスです。自動化はそれを次のレベルに引き上げるだけです」と彼は言いました。 「重要なことは、お客様の要件を評価し、その仕事に適した機器があることを確認することです。私は最近、完全な線形生産セルが必要であると確信しているショップを訪れました.実際には、彼らが必要としていたのは、おもりに電極を供給し続けるための比較的単純なロボットだけでした。彼らは必要以上にお金を使っていたかもしれません。」

古い EDM がまだ機械的に健全で、ロボットに簡単にアクセスできるドロップ タンクやリモート モニタリングの手段などの機能を備えていれば、ショップが新しい機械に投資することも前提条件ではありません。その後、必ず自動化の枠に入れます。

「好きなだけ自動化できますが、何かがうまくいかなかったり、ステータスが何であるかを教えてくれる人がそこにいなければ、貴重なマシン時間を失うことになります」と Syverson 氏は言います。 「これは、産業用モノのインターネット (IIoT) が大きな影響を与えている分野の 1 つです。リモートで機器を管理し、ジョブをスケジュールし、すべてをより適切に追跡することがはるかに簡単になりました。店舗はより柔軟で効率的になり、人々に多くの扉を開いています。」

まっすぐで狭い

Syverson は、彼の顧客がリニア製造セルを必要としないことを認識していましたが、それはすべての EDM ショップに当てはまるわけではありません。 Erowa Technology Inc. (イリノイ州アーリントンハイツ) の地域マネージャーである Fred Holzmacher 氏は、このようなシステムに投資する正当な理由がいくつかあると述べています。

「大規模な金型工場や、複数の機器を自動化したいと考えている企業では、リニア セルの方が費用対効果が高いことがわかります」と彼は言いました。 「ロボットをビジー状態に保つ作業があり、サイクル時間が各マシンにサービスを提供するのに十分な長さであると仮定すると、全体的な投資は削減されます。小さく始めて、必要に応じて、一端に数フィートのトラックを追加することで追加できます。シンカー、ワイヤー、電極ミルなど、同じツール プラットフォームを使用するあらゆる機械で、同じロボットを簡単に使用できます。通常、線形セルにはセル コントローラーが付属しており、スケジューリングの柔軟性と使いやすさが大幅に向上します。」

この最後のポイントは、熟練したオペレーターを見つけるのに苦労しているショップにとって特に重要です。セルコントローラーには高度なソフトウェアが搭載されているため、変化するワークロードへの調整がより簡単になります。 「あなたの顧客が電話をかけてきて、回線がダウンしていて、交換部品をどれくらい早く入手できるか知りたがっているとします」と彼は説明しました。 「セル コントローラーを使用すると、画面上の次のジョブをつかんで、好きな場所にドロップするだけです。残りはソフトウェアが処理します。」

セル コントローラーがなければ、この日常的な活動は人間が管理する必要があります。人間は、どのジョブをどこで実行できるかを理解し、生産現場に出てロボットを再プログラムします。セル コントローラーを使用すると、数十または数百もの異なるジョブを含む生産キューを簡単に管理でき、コストのかかるミスを回避できます。

Holzmacher 氏は次のように述べています。 「コントローラーのおかげで、標準的なロボットよりも高いレベルの知性が得られます。ジョブをより長くスケジュールすることができ、どのマシンがどのジョブをいつ実行するかを簡単に決定できます。スタンドアローンのロボットがその場所を持っていないというわけではありませんが、私たちはまだ多くのロボットを販売していますが、線形システムはあなたを次のレベルに引き上げます。」

クールエイドを飲む

マーク・チケッティはそこにいて、それをしました。 Absolute Machine Tools Inc. (オハイオ州ロレイン) の EDM 部門のテクニカル ディレクターとしての仕事に就く前は、Cicchetti は自分のショップを持っていましたが、現在の顧客と同じような多くの困難に直面していました。彼のアドバイスは？自動化を追求する前に、プロセスを可能な限り完成させてください。

「工場内のすべての機械に同じワーク保持システムをインストールすることから始めました」と彼は言いました。 「ワイヤからシンカー、ミルからグラインダー、旋盤から CMM に部品または電極を移動でき、位置を変更する必要はありません。」

標準化された治具により、Cicchetti と彼のチームは、CMM で 1 か月あたり約 600 のジョブすべてをオフラインでプリセットできるようになりました。これにより、製造プロセスのどの段階でも、部品の特徴が CAD データと一致しているかどうかを簡単に検証できるようになりました。検査治具やデータム ポイントのピックアップに時間の無駄がなくなりました。そして、すべてがどこにあるかを常に把握しているため、プロセスをオフラインでシミュレートでき、結果として得られるプログラムとオフセットは、工作機械にアップロードする準備が整った適切なパッケージにまとめられます。

要点は次のとおりです。標準化されたワークホールディングにより、Cicchetti は自動化することなく、EDM の使用時間を年間 3,500 時間から 5,000 時間以上に増やすことができました。

「3 人の担当者がそれぞれ 2 台のマシンをセットアップする代わりに、1 人の担当者が 6 台のマシンをセットアップし、約 5 分の 1 の時間で完了しました」と彼は言いました。 「ロボットを使わずにこれらすべてを行いました。ロボットがあれば、さらに良い結果が得られたでしょう。」

まず第一に

皮肉なことに、Cicchetti がフェンスの向こう側にいる今、彼はショップのオーナーやマネージャーに、機械の使用率を改善し、自動化に向けて取り組むプロセスを再考するよう求めていることに気づきました。 「1 台のマシンを販売し、翌年に顧客が 2 台目のマシンを求めて戻ってくることは珍しくありません」と彼は言いました。 「彼らが 3,500 時間しか記録していないと私に言ったとき、私は彼らの製造プロセスをよく見てみることをお勧めします。」

原則として、平均使用率は 2 台目のマシンで低下し、3 台​​目ではさらに低下すると Cicchetti 氏は説明します。しかし、事前に適切なツールを採用することで、すべてが合理化されます。製造現場に規律を課し、機械を最大限に活用する道を開きます。再現性が保証されます。そして、自動化が理にかなっている場合、ショップとその人々は準備ができています.

「機械やツールを追加することはできますが、プロセスと関係者全員の責任を最適化しなければ、決して成功することはありません」と彼は言いました。 「文化全体を変えなければなりません。ビジョンやパラダイム シフトがなければ、自動製造への移行ははるかに困難になります。しかし、それを達成できる人にとって、自動化はホームランです。」