倒置 VTL 促进单件流

很少有机械加工企业拥有具有“酷”特性的旗舰产品 Argo，这是一种自 60 年代后期以来一直用于勘探、搜索和救援、工业和娱乐活动的两栖全地形车 (ATV)。然而，仅在过去五年中，制造商安大略传动和齿轮 (ODG) 就已投资超过 1000 万美元购买新设备，以支持其更重要的业务部分：它于 1985 年开始提供齿轮制造服务以利用经验教训从设计和制造 Argo 的变速器中学习。在这些设备中，有一组机器对 ODG 的齿轮制造产生了特别深远的影响：四台 EMAG 倒立式立式转塔车床 (VTL)，其自动化不是附件，而是设计的一个组成部分。这些机器一直是推动单件流式、蜂窝式制造战略的主要推动力，该战略显着提高了公司产品线关键部分的吞吐量、灵活性和零件质量。 80/20 法则 ODG 庆祝成立 50 周年，在安大略省新汉堡经营两家工厂：一家专注于 ATV 生产，另一家负责齿轮和变速箱业务，包括齿轮和系统设计、变速箱组装和性能测试。 ODG Gear 于 2000 年搬入后者的工厂。它占地 56,300 平方英尺的气候控制制造空间，其中包含一系列 CNC 滚齿机、成型机和齿轮磨床以及 CNC 车床和铣床。该工厂的 115 名员工致力于生产 850 多种不同的零件编号，数量从 1 到 75,000 不等。车间大约一半的设备用于热处理前的操作，另一半专用于热处理后的操作。 ODG 的总经理 Joel Wright 说，四个 EMAG VTL 在这两个角色中都大放异彩。它们目前配对成两个单元，分别用于热处理前和热处理后的车削操作。机器的主要工作包括相对较小的扁平渗碳钢齿轮，其厚度不超过 2 英寸，直径不超过 6 英寸。这些组件仅代表 40 个不同的零件编号。然而，与许多制造商的情况一样，这 40 个不同的零件占齿轮部门工作的很大一部分。 “总的来说，大约 20% 的零件占这里体积的 80%，”赖特先生说。 走走停停 这项工作的重要性使其成为提高效率的主要目标。尽管如此，操作顺序与安装 VTL 之前基本相同。生产从两个车削操作开始（“Op 10”和“Op 20”），一个用于齿轮毛坯的每一侧。零件进行拉削以形成任何必要的内花键，然后进行滚齿以形成齿轮齿。去毛刺后，它们被送去进行热处理，然后返回工厂进行每侧的硬车削和最终的精磨操作。然而，现在，整个过程所需的时间是以小时而不是几周来衡量的。 Wright 先生解释说，主要区别不是生产顺序，而是零件如何通过该顺序流动的新策略——VTL 推动的策略。在安装这些机器之前，批量和队列式的生产方法实际上是流程固有的低效率。 “我们会对一批 600 或 1000 件左右的车进行初始车削操作，然后停下来将所有东西移到拉床上，以此类推，”赖特先生说。 “总是一个人，一台机器，手动装卸。尽管任何操作员-机器组合可能很强大，但一切都完全依赖于操作员这一事实是一个主要缺点。”即使是合理的咖啡或午餐休息时间也可能直接影响周期时间。要求频繁进行过程检查的严格统计过程控制 (SPC) 要求无济于事。此外，虽然错误绝不常见，但简单的错误可能会产生连锁反应。例如，Wright 先生说他可以回忆起一些操作员在 VTL 之前使用的卧式车床卡盘中错误装载零件的例子。 让它流动 ODG 于 2010 年购买了其第一台 EMAG VTL，即带有 8 英寸卡盘的 VL3。当时，该公司正在更换老化的设备，这是每隔几年就会重复一次的例行程序，工艺开发经理 Ed Das 说。事实证明，VL 系列的设计元素引发了对有问题的批量生产流程的改造。到 2011 年底，该车间已经集成了三台 VL5，配备 10 英寸卡盘。 “并不是说 EMAG 是靠自己让我们到达那里的，而是它们紧凑的占地面积和集成的自动化使我们采用了更加细胞化的制造方法，”达斯先生说。该方法从最初的 Op 10 和 Op 20 软车削操作开始，每个操作都在单独的 VL5 上进行。所有 VL 系列机器均配备集成式输送机，可将零件往返于工作区。与之前的流程不同，该流程需要对每个齿轮毛坯进行多个耗时的装载/卸载步骤，操作员可以在第一台 VL5 的传送带上一次放置多达 14 个零件。 Das 先生说，由于每个站的六边形载体棱镜可确保一致的加载，这既快速又简单。他解释说，只要将零件放置在棱镜中的某个位置，它就会嵌套在六边形所形成的角内，无论其形状或大小如何。在工作区内，机床的垂直主轴从上方下降以夹持零件，并将它们呈现给机床底座中的 12 工位盘式刀塔，用于 Op 10 车削。 Das 先生指出，垂直结构可确保切屑和冷却液从刀具和工件上脱落。然后，零件通过连接两台机器的简单翻转站自动移动到第二台 VL5 的传送带。在 Op 20 之后，当零件在第二台机器的传送带上循环输出时，操作员将它们移动到另一个传送带上，从而进行拉削、滚齿和其他下游工序，有时在测量站进行检查之前会先进行检查。 “零件不会停止，它们只是从一个流程转移到另一个流程，”他说。 “程序的运行速度并没有提高，但机器的自动化和一致性，而不是操作员，允许生产速度通常比以前快 40%。它只是像爆米花一样吐出部分。”也许同样重要的是机器集成自动化使公司能够随意分解这个专用单元以适应不断变化的生产要求。为了比较，Das 先生举了一个双主轴车削中心的例子。在主轴和副主轴之间传递零件可以提供与连接 VL5 的翻转站相同的好处。同样，龙门装载机或类似附件可以起到与集成输送机相同的作用。然而，这种解决方案缺乏独立操作的主轴的优势，这些主轴可以轻松分离并移动到工厂的不同部分，而不会失去自动化能力。正如赖特先生所说，“我们可以像乐高积木一样组合和重新组合它们。” VTL 还有助于提高零件质量。归根结底，这与节省时间一样重要——尽管在这种情况下，两者是齐头并进的，赖特先生说。直接而言，用于后热处理车削的 VL3 和 VL5 的刚性结构可实现 +/- 0.0005 英寸的公差，而之前的系统为 +/- 0.001 英寸。然而，同样值得注意的是，由于转向自动化的单件流程而产生的间接质量改进。这使操作员可以花费更少的时间来处理过程，而将更多的时间用于检查零件。 “如果您能制造出更好的齿轮毛坯，您最终将拥有更好的基准，并且您将在滚齿、齿轮磨削等方面做得更好，”赖特先生总结道。 “EMAG 机器极大地提高了我们在这方面的能力。”