Témata
Reklama

Další krok: propojení technologie obrábění kovů s ekonomikou výroby (3. část)

Výrobní náklady jsou součtem nákladů na nástroje a strojních nákladů. Se zvyšující se řeznou rychlostí se výrobní náklady snižují, avšak od jistého bodu se opět začnou zvyšovat. Od určité řezné rychlosti je životnost nástroje velmi krátká, tudíž břitová destička musí být často vyměňována. Snížení strojních nákladů má zde z celkového hlediska menší význam než rychle rostoucí náklady na nástroje. Někdy lze zvolit řeznou rychlost tak, že celkové náklady jsou minimální. Takovou řeznou rychlost nazýváme ekonomickou a s ní spojená životnost nástroje je taktéž ekonomická.

Tento článek je součástí seriálu:
Příručka pro technology
Díly

Stejným způsobem lze přistupovat i k produktivitě. Při zvýšení řezné rychlosti dochází ke zvýšení úběru materiálu a tím i zvýšení produktivity. Při určité řezné rychlosti se to však obrátí. Životnost nástroje se stává méně důležitou, když je čas získaný rychlejším obráběním kratší než časové ztráty vzniklé při výměně opotřebovaných nástrojů. Tuto vyrovnávací řeznou rychlost nazýváme řeznou rychlostí pro maximální produkci a související životnost nástroje nazýváme životností pro maximální produkci.

Ekonomika výroby – náklady

Spojením obou hledisek – nákladové efektivity a produktivity – získáme jasnou představu o tom, na co se zaměřit při volbě té správné řezné rychlosti. V případě, že zvolená řezná rychlost leží v blízkosti jak ekonomické řezné rychlosti, tak i řezné rychlosti pro maximální výrobu, nazýváme tuto zvolenou rychlost vysoce efektivní řeznou rychlostí.

Porozumění principů popsaných v tomto článku pomůže čtenáři najít nejvhodnější kombinaci řezných podmínek pro danou aplikaci. Jde o optimalizaci 1 : 1, což znamená jednu aplikaci a jeden řezný nástroj. Bez velkých počtů tento přístup umožňuje lépe pochopit vliv změny výrobních podmínek na náklady a čas obrábění.

Povšimněte si následujícího:

- Pokud rostou náklady na obráběcí stroj (je využíván nákladnější stroj), náklady na obrábění rostou také. To lze částečně kompenzovat zvýšením řezné rychlosti.
- Pokud rostou náklady na nástroje (jsou používány dražší nástroje), náklady na obrábění rostou také. To lze částečně kompenzovat snížením řezné rychlosti.
- Je-li pro seřízení stroje i nástroje potřebný delší čas, pokud je série menší či je potřeba odebrat z obrobku více materiálu, náklady na obrábění rostou. Toto však bohužel nelze vykompenzovat změnou řezné rychlosti (lze ale přizpůsobit hloubku řezu a posuvy).
- V případě, že materiál je obtížně obrobitelný, náklady na obrábění vzrůstají a lze pozorovat, že se zóna vysoce efektivního obrábění zmenšuje. To lze kompenzovat nižší, vhodně zvolenou řeznou rychlostí.
- A nakonec lze pozorovat, že při zvyšující se hloubce řezu a/nebo posuvu dochází ke snížení nákladů a další jemná optimalizace je možná snížením řezné rychlosti.

To vše nás vede k jasnému závěru, že u uvedených případů je vždy výhodné pracovat s hloubkou řezu a posuvem, které jsou nastaveny na co možná nejvyšší hodnoty. To je již zmíněno v úvodu jako první kroky optimalizační metody 1:1.

Reklama
Reklama

Podmínky vyšší produktivity

K dosažení vyšší produktivity jsou nutné vysoce výkonné nástroje a optimalizované řezné podmínky. Pokud je cílem efektivnost nákladů, nástroje musejí být vybrány na základě nízkých nákladů na řeznou hranu, čemuž musí odpovídat i volba řezných podmínek. Pokud je prioritou kvalita obrobku, nástroje pro přesné obrábění jsou tím správným přístupem. Ať už je cíl jakýkoliv, každý přístup vyžaduje specifické nástroje. Tím se ale také zvyšuje riziko, že se úzce zaměříme na výsledek.

V úsilí o dosažení produktivity musíme dát pozor na to, abychom nevěnovali příliš mnoho pozornosti detailům (jednotlivým operacím), ale dostatečně zhodnotili celkovou situaci – především celkový čas k výrobě obrobku. Je 10 sekund získaných v obráběcím čase použitím extra nástroje opravdu přínosem k celkovému výsledku, když při seřízení a výměně nástroje dojde k desetiminutové časové ztrátě? Při maximalizaci efektivity nákladů by přílišná pozornost věnovaná pouhým nákladům na nástroje (pořizovací náklady, čisté náklady na obrábění) mohla vést ke zvýšení výrobních nákladů (včetně všech nákladů na výrobní nástroje, náklady na stroj nevyjímaje).

Se snížením řezné rychlosti roste životnost nástroje, zároveň se však zvyšuje i řezný čas. To by mohlo negativně ovlivnit poměr vytížení nástroje (kolik operací je realizováno kolika řeznými hranami v jakém čase). Co se týče nákladů, je mnohem přínosnější zaměřit se na poměr využití nástroje než pouze na jeho životnost počítanou v minutách.

Mikro- a makroekonomická optimalizace obrábění

Kromě toho, příliš vysoké nároky na kvalitu obrobku (a technici se stále snaží docílit té nejlepší) vždy představují velký tlak na náklady a výrobní časy. Mohli bychom se ptát: „Jak dlouho by trvalo a kolik by stálo vyrobit ten nejhorší možný obrobek, který by byl stále ještě z hlediska funkčnosti přijatelný?“ Takovým přístupem bychom v důsledku mohli zvýšit produktivitu a snížit náklady.

Univerzální přístup

Bylo by samozřejmě výhodné sloučit obojí: kdyby bylo možné produktivní a nákladově efektivní nástroj (optimalizace 1:1) využít v celé řadě různých aplikací (univerzální přístup). Příkladem takového nástrojového systému je řada fréz Turbo. Tyto nástroje nabízejí všestrannost a flexibilitu v širokém spektru aplikací v kombinaci s efektivností nákladů a vysokým výkonem. Vzhledem k technickým vlastnostem těchto fréz je bezproblémová výroba s vysokou kvalitou hotových výrobků snadno dosažitelná. Pozitivní řezná geometrie snižuje spotřebu energie a vede k delší životnosti nástrojů, dále také umožňuje zvýšené hloubky řezu a posuvy. Tímto způsobem snadno zrealizujeme první kroky uvedeného optimalizačního procesu (obrábění vysokými hloubkami řezu a posuvu).

Každá situace ve výrobě je odlišná a zasluhuje si to nejvhodnější řešení. Nejlogičtější začátek každé optimalizační strategie je makroekonomický pohled na proces. Tím docílíme požadované zcela optimalizované organizace výroby. Pro uplatnění tohoto přístupu jsou nutné dobře zvolené nástroje, které nabízí univerzální a flexibilní použití pro široké spektrum aplikací. Ve výrobním procesu následně použijeme menší počet různých univerzálních nástrojů (v modelu prezentováno jako univerzální přístup). Přímé výhody jsou jednodušší objednávání a řízení skladových zásob, méně různých nástrojů na dílně, méně prostojů (kratší časy na seřízení stroje, výměnu nástrojů a najíždění výroby), méně problémů v důsledku špatného používání nástrojů… Pokud je tento přístup aplikován zkušenými operátory a programátory obráběcích strojů, kteří jsou schopni zvolit správné řezné podmínky pro nástroje v různých aplikacích, je velmi snadné tuto optimalizační metodu zrealizovat v praxi. Zkušený a erudovaný operátor zajistí, aby každý nástroj správně pracoval. V opačném případě ani nejvýkonnější nástroj nebude pracovat dobře, pokud bude v rukou méně kompetentní obsluhy stroje.

Praktický optimalizační model pro efektivitu procesu

Po realizaci tohoto přístupu je možné nechat otevřené možnosti pro další podrobnější optimalizaci (mikroekonomickou). První volbou je CET – řešení vhodné pro velkosériovou výrobu. Speciálně vyrobené nástroje pro specifické aplikace zajistí, že v obráběcím procesu použijete menší množství nástrojů, a nabízí možnosti pro optimalizační strategii 1:1. Nevýhodou takového řešení je delší najíždění dílce před uvolněním do výroby, což je náročnější na investovaný čas a úsilí. Druhou volbou mohou být standardní nástroje, kde optimalizační strategie 1:1 přispívá k dosažení cíle, kterým je již uvedená zcela optimalizovaná výroba. Je však třeba oba přístupy velmi pečlivě zvážit. Riziko obou těchto voleb je, že celkové zvýšení produktivity a efektivity nákladů je směřováno k individuálním výsledkům. A riziko se ještě může zvýšit, pokud lidé, nemajíce přehled o celkovém výrobním procesu, přijímají rozhodnutí na základě příliš úzkého pohledu na jednotlivé operace.

Přístup užší volby

Myšlenka přizpůsobit celkovou výrobní kapacitu je poměrně nedávný koncept. Se zavedením numericky řízených strojů s automatickými systémy pro výměnu nástrojů došlo k dramatickému snížení časů potřebných pro výměnu nástroje a seřízení stroje. Roboty k manipulaci s obrobkem a systém automatického upnutí obrobku minimalizovaly manipulační časy. Avšak od té doby se odborníci na proces obrábění z nějakého důvodu soustředí pouze na optimalizaci času nástroje v záběru (doba v řezu). Zdá se, že optimalizace správy nástrojů a čas pro řešení problému jsou zcela přehlíženy, a to zejména v situacích s mnoha různými aplikacemi. Pokud se tedy zaměříme na optimalizaci detailní operace, často je to více ke škodě než k užitku. Společnost Seco tento problém identifikovala už na počátku devadesátých let a reagovala zavedením přístupu „užší volby“ (selection) (potvrzující, že ne každý nástroj je vhodný pro každou aplikaci). Omezením množství různých nástrojů v provozu a používáním univerzálních a flexibilních nástrojů je možné minimalizovat manipulační časy a časy nutné pro řešení problému. Výsledkem jsou velké zisky v produktivitě i nákladové efektivitě. Jakmile je tento „normalizační krok“ uveden v praxi, je možné pokračovat optimalizační strategií 1:1. Tento celkový přístup nejprve maximalizuje využitelný výrobní čas (minimalizací manipulačního času s obrobkem, času pro výměnu nástroje a seřízení, najíždění výroby, …). Následně lze získaný volný výrobní čas optimalizovat podle strategie 1:1 za účelem dalšího zvyšování produktivity nebo nákladové efektivity.

Tento článek popisuje první kroky pro realizaci zcela optimalizovaného procesu obrábění. Před zhodnocením každého jednotlivého optimalizačního kroku podle strategie 1:1 se ujistěte, že celková produktivita a efektivita nákladů je v rovnováze. Při hodnocení produktivity a nákladů je zřejmé, že náklady a časové ztráty z důvodu neproduktivní činnosti (manipulace s obrobkem, seřízení stroje, výměna a nastavení nástroje, …) jsou značné, přičemž zavedení standardizovaných, univerzálních a snadno použitelných nástrojů nabízí mnoho výhod. Jakmile tuto skutečnost přijmeme, můžeme pečlivým výzkumem docílit dalšího zdokonalení výrobního procesu díky přínosu optimalizační strategie 1:1.

Podrobný popis principů uvedených v tomto článku lze nalézt v knize „Obrábění kovů, teorie a modely“ (Metal cutting, theories and models) od prof. Stahla z Univerzity v Lundu ve Švédsku a v knize „Obrábění kovů, teorie v praxi“ (Metal cutting, theories in practice) publikované spol. Seco. Podrobné informace k této problematice lze získat také v rámci vzdělávacího programu STEP (Seco Technical Educational Programm).

Patrick De Vos
Seco Tools AB

www.secotools.com/cz

Reklama
Vydání #7,8
Kód článku: 140739
Datum: 25. 06. 2014
Rubrika: Výroba / Obrábění
Autor:
Seriál
Související články
Další krok: propojení technologie obrábění kovů s ekonomikou výroby (2. část)

Proces obrábění kovů je způsob výroby, kdy jsou obrobky vyráběny odebíráním materiálu ve formě třísek. Ostří nástroje vtlačováno do materiálu obrobku, ten se deformuje tak silně, až dojde k oddělení materiálu ve formě třísek. Základním prvkem v tomto procesu je řezná hrana, která provádí skutečný řezný proces. Pochopení vzájemného působení mezi břitem a materiálem obrobku je základem pro důkladné porozumění procesu obrábění kovů.

Úspora vedlejších časů

V současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělánV současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělání a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci. í a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci.

Nový pohled na moderní CAM programování v praxi

Při své dennodenní praxi se odborníci firmy Grumant u svých zákazníků opakovaně setkávají s tím, že jsou programy připravovány přímo na strojích. Důsledkem toho jsou ztráty strojní kapacity a dále dochází ke ztrátě kontroly nad výrobním procesem z hlediska použitých strategií a řezných podmínek. Ani tam, kde se již používá CAM programování, nemusí být vyhráno. O tom, jak revolučně vidí CAM programování ve firmě Grumant, pojednává tento článek.

Související články
Progres v navyšování podílu na trhu

Skupina Plansee Group dosáhla v hospodářském roce 2017/18 konsolidovaného obratu 1,3 miliardy euro, což znamenalo nárůst o 11 % ve srovnání s předchozím obdobím. V rámci bilanční tiskové konference konané v Reutte o tom informovali členové představenstva Bernhard Schretter a Karlheinz Wex.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Dvacet let broušení vstřikovacích šneků

Na konci roku 2017 oslavila firma Slovácké strojírny, závod TOS Čelákovice, dvacetileté výročí spolupráce s jedním z evropských lídrů mezi výrobci vstřikovacích lisů, firmou Engel Austria.

Zvyšování energetické efektivity obráběcích strojů

Koncem roku 2016 byl zahájen projekt zaměřený na zvyšování energetické efektivity obráběcích strojů tradičního českého výrobce – Kovosvit MAS. Ve spolupráci s výzkumným centrem pro strojírenskou výrobní techniku a technologii – RCMT – byly započaty práce na vývojovém projektu, který si klade za cíl přistoupit komplexně k problematice energetické efektivity strojů.

Návratnost strojních investic

I když nový stroj představuje významnou investici, je pravda, že zhruba 70 % všech strojů se prodává bez nástrojového vybavení. To znamená, že mnoho výrobců stále nemá možnost zkrátit dobu návratnosti a zvýšit investiční návratnost (ROI) z jejich kapitálových výdajů.

Nástroje ve znamení podnikové mantry

Tento článek si klade za cíl představit zajímavé nástroje, z nichž některé se dokážou sami ohlásit k údržbě, některé se dokážou třeba i samostatně nastavit. Vše je inspirováno dnešní podnikovou mantrou jednoduché obsluhy, procesní spolehlivosti a úspory vedlejších časů a tím i nákladů.

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.

Současný vývoj v oblasti řezných nástrojů

Vývojové trendy v segmentu obráběcích řezných nástrojů jsou navázány na progresi ve strojírenské výrobě a reagují na aktuální potřeby průmyslu. Výzkum a vývoj již dlouhodobě soustřeďuje svou pozornost na vývoj řezných materiálů, systémů povlakování, konstrukce moderních nástrojů využívajících princip minimálního mazání a chlazení MQL, koncepty inovativních upínacích soustav. V současnosti jsou rozvíjeny technologie pro inteligentní výrobu s aplikací předností Průmyslu 4.0, včetně automatizace výrobního procesu, sběru dat o zařízeních, procesech a vyráběných dílcích. Na veletrhu EMO Hannover 2019 byly společnostmi představeny chytré technologie a řešení inteligentního řízení procesu obrábění. Digitalizace a konektivita jsou nyní důležitější než kdykoliv předtím.

Nová buňka

Schwäbische Werkzeugmaschinen, expert v podnětných, obrobkově zaměřených výrobních systémech, rozšiřuje své portfolio třetí výrobní buňkou systému „Instaluj a pracuj“.

Vítejte v továrně budoucnosti

Závod na výrobu nástrojů, který provozuje společnost Sandvik Coromant ve švédském městě Gimo, byl Světovým ekonomickým fórem zařazen mezi vyspělá zařízení Průmyslu 4.0.

Věnujte pozornost vedlejším časům při obrábění

Firma Grumant se již 25 let zabývá prodejem nástrojů a strojů pro třískové obrábění. Zároveň je již známo to, že klade silný důraz na podporu svých zákazníků. 25 let zkušeností jejích techniků ukazuje, že řada zákazníků se soustředí hlavně na kontrolu a optimalizaci strojního času a přehlíží ztráty časů vedlejších. A právě zkrácení vedlejších časů je klíčem k razantnímu zvýšení produktivity, zisku a překvapivě i cesta jak odlehčit problému nedostatku kvalifikovaných obráběčů.

Modernizovaná obráběcí centra SW

Výsledky vývoje automatizačních a robotických prostředků pro technologie obrábění umožnily vývoj nových progresivních obráběcích center jako příspěvek ke zvýšení efektivnosti a univerzálnosti výrobních procesů.

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