단일 설정을 위한 설정

터닝, 밀링 및 드릴링이 필요한 복잡한 부품의 단가를 어떻게 최소화합니까? Steve Hattori의 대답은 간단합니다. 단 한 번의 설정으로 기계를 가공하고 가능한 한 간단하게 설정하는 것입니다.

계약 상점 Salinas Valley Precision(캘리포니아주 살리나스)의 사장인 Hattori는 솔리드에서 복잡한 원형 부품을 생산하기 위해 최소 3대의 기계가 필요했습니다. 즉, 스톡을 길이로 자르는 띠톱, 선반 및 기계가공입니다. 센터를 클릭하여 플랫과 구멍을 추가합니다. 이제 이 공장에서는 이 모든 작업을 기계 하나로 처리할 수 있습니다. 자르지 않은 바스톡을 자동으로 완성 부품으로 변환하여 수많은 설정을 하나로 효과적으로 대체합니다.

Hattori씨는 "옛날 방식을 주장하는 사람은 낚시 릴을 기계로 만들어 본 적이 없습니다."라고 말합니다. 사실, 지역 스포츠 용품 제조업체에서 처음으로 낚시 릴 부품을 제안했을 때 Hattori는 거절했습니다. 그 당시에는 부품이 너무 복잡해서 수익성이 없었습니다. 3.25인치 직경의 릴은 두께가 0.1인치 미만이고 벽이 그다지 두껍지 않은 속이 빈 코어로 연결된 두 개의 쉽게 휘어지는 플랜지로 구성되어 있습니다.

부분은 모든 측면에서 공격해야 합니다. 각 플랜지에는 0.45인치 직경의 12개의 구멍이 뚫려 있어 무게를 줄이는 역할을 합니다. 코어 둘레에는 12개의 타원형 무게 감소 슬롯도 포함되어 있습니다. 마지막으로, 한 면의 카운터보어에는 낚싯대 래칫 메커니즘을 위한 36개의 톱니와 직경이 0.0002인치의 총 공차를 갖는 압입 베어링 보어가 포함됩니다.

"그리고 그 모든 기하학은 문제의 절반에 불과했습니다."라고 Hattori씨는 말합니다. "나머지는 배치 크기였습니다. 당시 우리가 사용하고 있던 CNC 선반과 함께 머시닝 센터의 복잡한 고정 장치를 사용하여 부품을 가공할 수 있었습니다. 하지만 이렇게 하면 상각할 수 없는 큰 설정 비용이 발생했을 것입니다. 부품의 작은 실행은 종종 100개 이하입니다."

Hattori 씨는 낚시 릴 프로토타입을 기계로 가공했지만 생산 부분에 대해서는 입찰에 참여하지 않았습니다. 적어도 처음에는 아닙니다. 그러나 그 이후로 이 부품은 10인 매장의 주요 수익원이 되었습니다. 그것은 핫토리 씨가 자신의 프로세스를 재창조한 후에 나온 것입니다.

원스톱 가공

Hattori 씨의 독창성의 핵심 결과는 모든 터닝, 밀링 및 드릴링 작업이 단일 기계인 Mazak "Super Quick Turn"(SQT) 15MS-Y CNC 터닝 센터에서 결합되는 프로세스입니다. 밀링 작업을 위한 회전 공구와 2차 선삭을 위한 반대쪽 두 번째 스핀들을 운반하는 것 외에도 이 기계에는 4인치 스트로크의 프로그래밍 가능한 Y축이 장착되어 있습니다. 이 Y축 기능을 사용하면 공작물이 주 또는 보조 스핀들에 고정되어 있는 동안 중심에서 벗어난 밀링 작업을 수행할 수 있습니다.

두 스핀들 간의 조정된 자동 핸드오프를 통해 사람의 개입 없이 부품의 모든 표면에 도달할 수 있습니다. 모든 선삭, 밀링 및 드릴링 작업은 부품의 "풀림" 없이 수행되므로 전체 가공 공정에서 중요한 공작물 위치 참조가 유지됩니다.

공작물 블랭크는 Mazak Cut-Feeder로 기계에 공급됩니다. 밀링 드릴 기능이 터닝 센터를 머시닝 센터로 대체하는 것과 마찬가지로 Cut-Feeder는 공정에서 띠톱을 제거하고 연속 부품 주기 사이의 지연을 단 몇 초로 줄입니다. 컷 피더는 바스톡을 전진시킬 뿐만 아니라 0.60에서 5.11인치의 길이로 자릅니다. SQT가 현재 부품을 가공하는 동안 이 컷오프를 실행한 다음 선반이 다음 사이클을 위해 준비되는 즉시 척을 통해 새 공작물을 로드합니다.

자동 공급 장치는 설정 시간을 최소화하는 데 도움이 됩니다. 이 장치는 낚시 릴에 사용되는 직경 3.25인치 막대를 최대 5개까지 저장하고 회전하지 않고 각각을 전진 및 절단합니다. 기존의 바 피드 방법 대신 컷-피더는 컷오프 도구가 스톡을 중심으로 회전하는 동안 바를 고정시켜 컷오프가 완료될 때까지 천천히 공급합니다. 막대가 회전하지 않기 때문에 원형으로 만들기 위해 사전 가공이 필요하지 않습니다(정사각형 또는 육각형 프로파일도 작동함). 그 결과, Hattori씨는 피더에 하나 이상의 바를 간단히 떨어뜨리고 터닝 센터에서 이를 완제품 가공 부품으로 변환하도록 할 수 있습니다. 최종 디버링은 기계에서 수행되는 유일한 작업입니다.

가공 공정에는 20번의 공구 교체가 포함되지만 작업자가 필요하지 않기 때문에 Hattori씨는 종종 무인 작업을 허용하여 12피트 막대마다 90개의 릴을 다시 로드합니다.

상상력

릴은 8분마다 1개씩 터닝 센터에서 나옵니다. 사이클은 기계의 높은 스핀들 속도(메인 및 두 번째 스핀들의 경우 5,000rpm, 회전 공구의 경우 3,000rpm)를 활용하지만 Mr. Hattori는 주기 시간이 매우 짧은 주요 원인으로 창의적 프로그래밍을 꼽습니다. 항공우주 R&D 회사에서 기계 가공 전문가로 일했던 Hattori는 10년 전에 회사가 문을 닫고 폐업한 후에도 복잡한 CNC 가공 전략을 계속 고안할 수 있도록 가게를 열었습니다.

"멀티태스킹 선반은 내가 사용해 본 어떤 선반보다 프로그래머의 상상력에 더 큰 보상을 제공합니다."라고 그는 말합니다. "한 기계에 너무 많은 옵션이 있기 때문에 어떤 기능이든 생성할 수 있는 다른 방법이 있고 종종 더 나은 방법이 있습니다."

예를 들어, Hattori씨는 알루미늄 릴의 얇은 플랜지를 편향 없이 고속으로 회전시키는 특이한 방법을 발견했습니다. 부품이 메인 척에 있는 동안 한 면의 모든 형상이 가공된 후, Hattori 씨의 프로그램은 기본 척 그립을 유지하면서 두 번째 척이 고정되도록 합니다. 이러한 방식으로 양쪽에서 부품을 잡으면 편향 문제가 제거됩니다. 두 개의 스핀들이 일제히 회전함에 따라 두 플랜지 사이의 금속이 마치 0.75인치 깊이의 단일 홈인 것처럼 돌출됩니다.

Y축 기능은 래칫 톱니를 생성하는 데 사용됩니다. 기존의 라이브 공구 선반에서 작업이 수행되는 방식으로 스핀들로 부품을 인덱싱하여 각 압입을 절단하는 대신 Mr. Hattori는 X-Y 보간법을 사용하여 터렛이 한 톱니에서 다음 톱니로 이동하는 동안 메인 스핀들이 부품을 고정하도록 합니다. 터렛은 인덱싱 스핀들보다 약간만 빠르게 이동하지만 그 차이에 36개의 톱니를 곱하면 생산성 향상이 두드러집니다.

다른 경우 Y축은 기존의 3축(X, Y 및 C) 회전/밀링 기계에서 가공할 수 있는 형상을 생성합니다. 한 가지 예는 로봇 조립 시스템의 타이밍 메커니즘을 위한 4340 강철 래칫 휠입니다. 이 부품은 직경이 3.25인치이고 두께가 3/16인치인 디스크와 더 넓은 통합 허브가 있으며 원주에 12개의 톱니가 있는 톱날처럼 보입니다. Y축을 사용하면 블레이드 둘레에 12개의 평면을 가공할 수 있습니다. "각 플랫은 단순한 컷입니다."라고 Hattori씨는 말합니다. "예전에는 이 부품을 위한 머시닝 센터가 필요했지만 지금은 [단일 설정으로] 완전히 절단할 수 있으므로 100개 휠을 배치하는 데 3시간이 덜 걸립니다."

3축 보간

이 부분은 톱니에 있는 악마의 또 다른 경우입니다. 지역 의료 장비 제조업체의 경우 Hattori씨는 심장 전자 매핑 카테터의 제어 장치용 2인치 직경 지지대를 생산합니다. 제어 장치를 다양한 방향으로 안정적으로 유지하는 힌지 조인트의 절반인 이 부품은 부품 상단의 절반이 기계로 가공되는 중심선을 따라 긴 평면이 특징입니다. 이 평면은 조인트의 두 반쪽이 만나는 표면을 형성하고 두 반쪽을 연결하는 피벗용 구멍을 포함합니다. 이 피벗 주위에는 30개의 톱니 모양의 톱니가 있습니다. 조인트가 여러 위치에서 맞물리고 잠길 수 있도록 톱니 모양은 중심에 중심축이 있는 대칭적인 태양 광선 패턴을 형성하고 힌지의 다른 절반에서 유사한 패턴과 짝을 이룹니다.

"2개의 선형 축으로는 이 기능을 가공하기에 충분하지 않습니다. 3개가 있어야 합니다."라고 Hattori씨는 말합니다. "세레이션 크레스트가 모두 같은 평면에 있지만 공구 경로는 그렇지 않습니다. 우리는 두 세레이션 사이의 홈 각도와 일치하는 맞춤형 연마 엔드밀을 사용하지만 이 도구를 사용하더라도 2축 공구 경로는 올바른 모양을 자르지 마십시오. 패턴의 원주까지 필요한 날카로운 피크 대신 2축 도구 경로는 부채꼴 모양의 피크를 생성합니다. 도구가 허브에서 멀어졌습니다."

이 문제를 해결하기 위해 핫토리 씨는 3개의 축을 보간하여 각 컷을 만듭니다. 맞춤형 연마 도구의 직경은 대략 원주에서 피크 대 피크 거리의 크기입니다. 따라서 Hattori 씨는 공구가 팁만 절단하는 허브에서 시작하여 X 및 Z 패턴의 반경을 따라 바깥쪽으로 이동할 때 Y 방향으로 공구를 아래로 이송합니다. 이러한 방식으로 가공된 톱니가 있습니다. 허브에서와 같은 원주에서 동일한 피크 두께를 가지며 단일 패스로 가공됩니다. 지지 힌지 부분도 알루미늄 막대로 시작하여 솔리드로 가공됩니다. 총 주기 시간은 부품당 약 12분입니다.

낚시 릴과 달리 지지 경첩은 핫토리 씨가 다중 가공 터닝 센터를 구입하기 전에도 안정적인 작업의 일부였습니다. 부품은 원래 CNC 선반과 수직 머시닝 센터에서 절단되었습니다. 부품의 원형 테이퍼를 생성하려면 먼저 회전이 필요했습니다. "부드러운 프로파일로 인해 수직 머시닝 센터에서 설정 시간이 많이 소요되었습니다."라고 Hattori씨는 말합니다. "바이스를 사용할 수 없었기 때문에 맞춤형 고정 장치에 볼트로 고정해야 했습니다."

이제 그 문제는 사라졌습니다. 터닝 센터 척이 터닝과 밀링 모두를 위한 부품을 고정하기 때문입니다. "SQT의 밀링 시간은 머시닝 센터의 밀링 시간과 동일하지만 이제 아무도 부품을 볼트로 풀거나 풀지 않아도 됩니다."라고 Hattori씨는 말합니다. "큰 차이입니다. 단 한 가지 개선으로 힌지 부품의 사이클 시간을 30% 이상 단축했습니다."