Témata
Reklama

Další krok: propojení technologie obrábění kovů s ekonomikou výroby (1. část)

Propojení technologie a ekonomiky se stává stále významnějším faktorem. Vývoj v technologii obrábění kovů lze ekonomicky popsat v případě, kdy je proces obrábění definován jako jeden stálý proces. Při vývoji a uplatnění technologií obrábění kovů je velmi důležité srovnání různých možných variant postupů. Některé aplikace například vyžadují použití nových nástrojů nebo zlepšení obrobitelnosti materiálu obrobku, např. změnou strategie či postupu obrábění.

Tento článek je součástí seriálu:
Příručka pro technology
Díly

Výkonnost výroby

Výkonnost řezného procesu má rozhodující vliv na celkové náklady. Hlavními faktory ovlivňujícími náklady jsou míra zmetkovitosti a výskyt prostojů. Naproti tomu je však často nadhodnocen vliv času nástroje v řezu na náklady. Moderní výrobní filozofie klade větší důraz na spolehlivost řezného procesu než na dosažení maximální rychlosti výroby. Modely pro výrobní náklady lze rozdělit do dvou hlavních skupin: mikro- a makromodely. Mikromodely se zabývají řezným procesem z úzkého pohledu optimalizací řezných podmínek, které přímo ovlivňují náklady na obrábění. Makroekonomické modely naopak uvažují o výrobních nákladech z širší perspektivy. U těchto modelů je celkový čas potřebný k výrobě daného obrobku rozhodujícím faktorem.

Výkonnost výroby lze popsat z hlediska tří základních parametrů: zmetkovitost, prostoje a rychlost výroby. První dvě z nich můžeme vyjádřit jako úroveň kvality a kontinuity výroby. Zvýšení výrobní rychlosti může vyžadovat technická zlepšení či zvýšení odbornosti pracovníků, kteří zamezí výrobním poruchám (zmetkovitosti a prostojům). Je nutné najít rovnováhu mezi rychlostí výroby a nároky na výrobní zařízení a personál a prostoji výroby. Zvýšení rychlosti výroby by mohlo vést ke zvýšení nákladů v důsledku poruch, které způsobují prostoje a problémy s kvalitou znamenající vyšší podíl zmetkovitosti.

Vzájemné ovlivnění nákladů, zmetkovitosti, prostojů a rychlosti výroby

Tyto tři zmíněné parametry lze z hlediska efektivity výroby charakterizovat následovně:
- kvalita – úroveň požadované jakosti, a to především rozměrová přesnost, povrchové vlastnosti, které má obrobek mít, jeho případné další požadované vlastnosti a pravděpodobně i jeho funkčnost a výkon;
- výrobní čas – obrobky musejí být připraveny k dodání k zákazníkovi v plánovaném termínu;
- náklady – náklady na zhotovení obrobku se musejí pohybovat v rámci stanovených výrobních či nominálních nákladů.

Výsledky jakékoliv výroby lze charakterizovat různými parametry. Termín efektivita výroby zde popisuje celkový vliv různých parametrů na výsledek. Parametry výsledků mohou být vyjádřeny v absolutních číselných hodnotách a lze je rozdělit do následujících skupin:

- kvalitativní parametry týkající se rozměrových požadavků, požadavků na kvalitu povrchu či jakýchkoliv jiných požadavků, ať už se týkají funkčnosti nebo výkonu;
- parametry prostojů – hodnotí prostoje způsobené během procesu;
- parametry výkonnosti výroby vyjádřené počtem vyrobených obrobků či objemem odebraného materiálu během daného časového období.


Tabulka charakteristik výroby. Pro zvětšení klikněte na tabulku

Nové pojetí obrobitelnosti

Tradiční koncepce obrobitelnosti byla postupně doplněna o další různá kritéria z environmentální oblasti. V souladu s tím se kromě již tradičně používaných parametrů začaly uplatňovat i různé parametry environmentální a recyklační, jejichž cílem je poskytnout náhled na výsledky výroby určitého obrobku v širším pojetí:

- environmentální a recyklační parametry – faktory jako jsou nástroje, zařízení a látky použité na zpracování, energetické nároky, odpad, který je nutný zlikvidovat a možnost recyklace zbytků;
- zvláštní skupinou environmentálních parametrů jsou bezpečnostní kritéria. Provoz ve výrobě musí být z hlediska ochrany zaměstnanců co nejbezpečnější.

Reklama
Reklama

Výkonnost výroby

Ztráty v kvalitě mohou být popsány jako poměr zmetkovitosti a konkrétních případů ztráty kvality. Na obrobek je kladeno mnoho kvalitativních a někdy také funkčních požadavků, které musejí být splněny. Ty jsou časté zejména v případech, kdy mají být obrobky navzájem sestaveny. Tehdy nestačí pouze odladit jeden samotný dílec, ale obrobky musejí být sestaveny správně tak, aby vyhovovaly požadavkům na řádnou funkčnost.

Prostoje mohou být způsobeny externími či interními příčinami a vedou k přerušení výroby. Rozlišujeme prostoje plánované a neplánované. Plánované prostoje, jako například z důvodu údržby, mají obvykle méně závažné následky než prostoje neplánované, způsobené například poruchou stroje. Příklady vnějších příčin pro vznik prostojů jsou výpadky proudu či opožděné dodávky subdodavatelů. Rozsah, v jakém se tato přerušení výroby ve výrobním procesu vyskytují, lze definovat jako poměr prostojů. Prostoje v procesech obrábění kovů mohou být způsobeny různými faktory, například z důvodu selhání nástroje či problémy spojenými s utvářením a odvodem třísky.

Parametry výkonnosti výroby lze vyjádřit buď přímo množstvím (počtem obrobků či operací určitého typu dokončených v daném časovém období) anebo časem, který daná operace potřebuje pro dokončení. Změny ve výkonnosti lze vyjádřit jako její snížení či zvýšení nebo také z hlediska faktorů vývoje procesu. Výsledky vývoje procesu jsou závislé na času cyklu a nominálním času seřízení. Termín „nominální“ znamená, že je stanoven referenční čas; ať již předem nebo za dané situace. Pokud se nominální čas změní, což se během výroby stává často, změní se i poměry či hodnoty výkonnosti výroby. Srovnávání v různých časových bodech výrobního procesu je tudíž obtížné, není-li základ pro porovnávání výkonnosti zcela jasně stanoven. Rozdíly v procesech obrábění kovů jsou často způsobeny rozdílností obrobitelnosti materiálu obrobku. Výrazné snížení obrobitelnosti vede ke snížení rychlosti obrábění (a odpovídajících řezných podmínek).

Pro různé výrobní metody lze určit řadu různých skupin faktorů. Faktory v těchto skupinách mohou ovlivnit, ať už jednotlivě či ve vzájemné kombinaci, efektivitu výroby a výsledné parametry výrobního procesu. U procesů obrábění kovů nebývá vůbec neobvyklé, že podstatný vliv na výrobu má i 50 až 70 faktorů tohoto druhu.

Systematizace mnoha různých faktorů je nezbytná pro vytvoření přístupu, který ovlivní výsledky výroby tím co možná nejúčinnějším a nejoptimálnějším způsobem. Hlavní skupiny faktorů jsou následující (jsou uvedeny i jejich podskupiny):

A. Nástroje a nástrojové systémy. Geometrické faktory (makro- a mikrogeometrie). Faktory související s kvalitou povrchu (vlastnosti povrchu, povlakování apod.). Materiálové vlastnosti (tvrdost, houževnatost atd.).
B. Obrobky a materiály obrobku. Geometrické faktory (tuhost, tepelná kapacita atd.). Faktory související s povrchem obrobku (topografie, chemické složení, struktura, tvrdost atd.). Materiálové a strukturní faktory (obrobitelnost).
C. Proces a řezné podmínky. Faktory související se zařízením (tuhost, tlumení atd.). Faktory procesních dat (řezné podmínky). Přídavné látky (maziva atd.). Procesní faktory (posloupnost provozu, výměny nástrojů atd.).
D. Personální a organizační. Standardní provozní postupy, manažerská rozhodnutí, opatření v případě selhání procesu atd. Systém práce, zodpovědnost, příležitosti pro osobní iniciativu atd.
E. Údržba a servis. Faktory související s nástroji. Faktory procesu a zařízení. Plánované a havarijní opravy a údržba.
F. Zvláštní faktory. Každý způsob obrábění má svá jedinečná specifika, jakým je například vznik nárůstků na břitu či vznik trhlin na nástroji nebo povrchu obrobku.
G. Další zařízení. Zařízení pro manipulaci s materiálem, upínací nástroje, dopravníkové pásy atd.

Skupiny faktorů A ažD spolu s G přímo souvisejí s výrobním systémem, zatímco skupiny E a F se týkají důsledků a potřeb, které během výroby mohou nastat. Faktory skupiny D, které lze také definovat jako lidské faktory, jsou mnohem důležitější, než by se zpočátku mohlo zdát. Je to velmi významné zejména u společností, které intenzivně využívají znalosti a soustřeďují se na neustálý vývoj odborné způsobilosti svých zaměstnanců. Úspěch takových společností do značné míry závisí na dvou faktorech, z nichž oba jsou spojeny s faktory skupiny D, a to na průměrných odborných znalostech zaměstnanců a přítomnosti osob s nejvyšší úrovní odbornosti. Kombinací parametrů výsledků s uvedenými skupinami faktorů získáme Production Performance Matrix (PPM –matice výkonnosti výroby).

Souvztažnost mezi konkrétními výsledkovými parametry a danou skupinou faktorů může být kvantitativní nebo kvalitativní. Základní oblasti využití PPM jsou následující:

- sledování rozběhnuté výroby s cílem zjištění kritických bodů výrobního procesu, které je potřeba odladit, a posouzení, jakým způsobem lze dosáhnout nejlepšího zdokonalení procesu;
- získání správného náhledu na fungování zaběhlého výrobního systému a jeho následné využití jako pomocného vodítka při vývoji nových výrobních systémů;
- pomoc při hodnocení jednotlivých opatření pro dosažení zlepšení výrobního systému, jako je například výběr typů nástrojů, metod obrábění a materiálu obrobku a specifikací, které mají být v procesu dodrženy;
- poskytnutí základů pro zdokumentování a zhodnocení zkušeností získaných při zkoumání výrobního procesu a odborné způsobilosti pracovníků na něm se podílejících.

Každá z metod obrábění má svoje specifika. Ta jsou uvedena ve skupině faktorů F. Zvláštní chování obráběcího procesu může být zapříčiněno několika faktory, zejména ze skupin A až D. Chování, jakým je například tvorba nárůstků na břitu, vylamování ostří a výskyt nekontrolovaného utváření třísky, má negativní vliv na výrobní proces i na získané výsledky.

Seco Tools AB

Patrick De Vos

Dana.benesova@mmspektrum.com

Reklama
Vydání #5
Kód článku: 140545
Datum: 13. 05. 2014
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Seriál
Související články
Příručka pro technology - Jak rozpoznat správné utváření třísek?

Při procesu obrábění kovů je materiál z obrobku odebírán řeznou hranou ve formě třísek. Pokud mají vzniklé třísky nesprávný tvar či jsou odváděny nevhodným způsobem, dojde ke snížení obrobitelnosti. Řízení procesu utváření a odvodu třísky je tedy velmi důležité pro zajištění vysoké obrobitelnosti a efektivity výroby.

Alternativa k aditivním technologiím

Kdo rychle potřebuje nějaký prototyp, tomu doporučuje výrobce strojů Röders z německého Soltau místo výroby s následným leštěním vyfrézovat model z celého bloku hliníku. "To jde mnohem rychleji," říká vedoucí prodeje Dr.-Ing. Oliver Gossel. Jak lze tímto způsobem vyrobit držák na mobil za 30 minut - a to dokonce s vysoce lesklým povrchem - demonstruje Röders na svém stroji RXP601 s použitím 6 mm diamantové frézy od firmy Horn.

Optimalizované obrábění tvrdokovů

Tvrdokovy se skládají z jemných zrn velmi tvrdých materiálů - zpravidla karbidu wolframu - s kovovým pojivem, jako je např. kobalt. Jsou vytvářeny metodou práškové metalurgie a po sintrování dosahují vysokých hodnot pevnosti a tvrdosti. Tvrdokovy se přednostně používají pro výrobu obráběcích nástrojů, přesto také u řezných a tvářecích nástrojů vede jejich vynikající životnost k rostoucí poptávce. Pro tento účel vyžadované třískové obrábění přináší vysoké náklady. V rámci semináře u jednoho výrobce obráběcích strojů prezentují odborníci z oblasti technologií, obráběcích strojů, nástrojů a softwaru CAD-CAM své zkušenosti i řešení využitelná v praxi.

Související články
Aktuální přístupy ke zvyšování produktivity třískového obrábění

V každé výrobní technologii neustále klademe nové požadavky na zvyšování produktivity, přesnosti, jakosti, efektivity, spolehlivosti apod. Produktivita je jedním z důležitých parametrů, na jejichž základě lze technologie mezi sebou srovnávat. Třískové obrábění si z pohledu produktivity neustále udržuje významné postavení, neboť je schopno zajistit všechny výše uvedené požadavky i pro velmi přesné dílce. Výše celkové produktivity a samozřejmě i ostatních parametrů je dána každým článkem z tohoto řetězce: zvolený nástroj – upnutí nástroje – řezné podmínky – upnutí dílce – zvolená strategie obrábění – NC kód (vazba na CAM a postprocesor) – možnosti stroje z pohledů parametrů pohonů a též jeho technologické konfigurace (multifunkčnost) – řídicí systém.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Větší řádkování při obrábění načisto

Při použití fréz s optimálně zakřiveným břitem pro frézování vnějších povrchů je možné časy na dokončovací obrábění značně snížit. Docílit toho lze vzájemnou souhrou stroje, nástroje a softwaru, jak ukazuje následující příklad.

Silná geometrie s měkkým řezem

Existují prezentace produktů, které je potřeba přečíst si několikrát, než je člověk pochopí. Tato prezentace k nim ovšem nepatří. S-Cut SC-UNI je fréza, jejíž funkční princip lze přes její unikátní provedení, nebo právě proto, velmi snadno vysvětlit. Její břity ve tvaru S a extrémně nestejné dělení potlačující chvění vyvolané procesem obrábění vytvářejí z této frézy vysoce kvalitní nástroj, který v rámci veškerých srovnávacích testů poráží porovnávané frézy.

Toolmanagement do moderní výroby

Každá firma, která realizuje technologii obrábění, spravuje svůj nástrojový park a příslušná data. Disponuje určitým nástrojovým managementem např. v podobě výdajových karet či vytvořený v běžně dostupných počítačových programech, např. MS Excel. Otázkou pak je, zda mu tento stávající systém plně vyhovuje nebo ho hodlá změnit a nalézt profesionálnější řešení.

Dřevěné kůlny a rámy Featherbeds

Enzo Ferrari v 50. letech minulého století hovořil o mladých britských týmech formule 1 jako o garážistech a povýšeně navrhoval, že by tyto týmy, jako skromní obyvatelé garáží, neměly být brány tak seriózně jako stáj z Maranella, která se ráda pasovala do role aristokracie v automobilových soutěžích, modré krve ve sportu zbohatlíků s utěrkami od oleje. Bylo by však přesnější, kdyby tento "starý muž" nazval své závodní soupeře jako kůlnaře.

Nástroje v rámci čtvrté průmyslové revoluce

Abychom mohli vyrábět součásti hospodárně, je potřebné rozšířit proces o výměnu informací. Důležitou roli při tom hraje management nástrojů, neboť pokud chybí nástroj, výroba stojí.

Léčivá mračna

Oftalmologie je lékařský obor, který se zabývá anatomií, fyziologií a nemocemi očí. V Indii je šedý zákal nejčastější příčinou slepoty, jíž by šlo zabránit, a jistá firma vyrábí potřebné zařízení, které oční lékaři potřebují a používají k léčbě postižených.

EMO 2011 Hannover, Část 7 - Soustružnické stroje

Veletrh EMO konaný v září 2011 v Hannoveru přinesl v oblasti soustružnických strojů širokou prezentaci mnoha různých řešení. Představila se kompletní světová špička i mnoho menších výrobců. Hlavními tématy v konstrukci soustružnických strojů jsou produktivita a přesnost. Především požadavek na vyšší produktivitu vede na integraci automatizace do všech typů soustružnických strojů a růst možností frézování poháněnými nástroji v revolverových hlavách.

EMO Hannover 2011 - Part 2. MM Award - ocenění pro nejlepší exponáty

MM Award, udělovaná časopisem MM MaschinenMarkt, je již mnoho let doprovodnou akcí řady veletrhů pořádaných na území Německa. Protože MM je značka s celosvětovou působností, jsou obdobná ocenění udělována na veletrzích i v dalších zemích, kde si časopis vydávaný s tímto logem vydobil renomé. V domovském Německu, mezi místními strojírenství znalými lidmi, MM Award udělovaná na EMO má rozhodně velkou prestiž, stejně jako EMO samotné.

Vůně oleje, perleťové barvy a burácení dvouválce

Orange County Choppers (OCC) je velmi populární americký televizní pořad (u nás pod názvem Americký chopper) o rodinném podniku, který navrhuje a staví exotické, zakázkově vyráběné motocykly charakteristické blyštivým chromem, velmi dlouhými vidlicemi a šestimístnými cenovkami. V pozadí této dramatické reality show, nepostrádající rodinné rozepře a problémy plynoucí z krátkých dodacích lhůt, stojí jiní neopěvovaní hrdinové: několik obráběcích strojů Haas, které hrají vedlejší role a které hluční protagonisté obvykle nazývají zkráceně jako "CNCéčka".

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit