精密加工中熄灯操作的障碍

什么是熄灯加工——以及它的真实性如何？

熄灯加工 是一种自动化制造方法，以最大限度地减少或消除所需的人工交互量。这种用能够更快、更好或更便宜地完成相同工作的小工具或流程取代人类的想法并不是一个新想法。

近年来，机器人技术和自动化的吸引力持续增长，包括在精密加工领域。全自动熄灯生产——具有提高生产力、提高产量、节约能源和降低劳动力成本的潜力——可能是每个机加工车间所有者的梦想。

但现实是一个挑战，尤其是在精密加工领域。即使声称提供完全自动化、熄灯生产的操作，要说任何精密加工服务日以继夜地“自行运行”也有点幻想。

可行熄灯加工标准

任何熄灯制造操作——无论是在 CNC 精密加工还是其他一些生产方法中——都需要具备一些基础才能取得成功：

• 所有机器，包括工具、外围设备和编程，都必须完美地协同工作。设备必须能够承受连续运行，最好能够自我监控并在出现问题时自动纠正或关闭。
• 用于将材料送入设备、输送冷却剂、清除碎屑和卸载成品的机制也是如此。
• 与“不需要人工”的梦想相反，由人进行远程监控（同样能够纠正小问题或在出现重大问题时关闭系统）是一个额外的优势。

也许最重要的是，确定一台机器是否能够连续熄灯操作需要确定它是否提供了最高水平的可靠性。目标是 Cpk ≥1.67，即 99.9999% 的零件能够满足要求。

这（字面意思）允许的故障率只有百万分之一。

即使一台机器可以处理熄灯操作，公认的基准通常是只有在两年内实现投资回报的情况下熄灯才是可行的解决方案。

今天使用熄灯操作的地方

即使只有部分制造过程是自动化的，机器人技术也有很多应用。从啤酒酿造到包装，从联邦快递中心到亚马逊仓库再到机场行李处理，自动化在两种情况下发挥着重要作用：

• 无论它在哪里提供百万分之一的可靠性

或

• 如果能够以具有成本效益的方式自我纠正流程

一些常见的例子

自动化包装操作使用内置的通过/不通过分流，以确保熄灯操作期间的质量。例如，摄像头可以检查下线的产品是否良好，机器可以将不良产品分流到一边或在出现问题时自行关闭。

机器人电阻点焊广泛用于汽车行业的连续操作。 （您可以在我们的网站上阅读更多关于电阻点焊的信息。）事实上，这可能是人们在描绘生产线上工作的机器人时想到的最多的形象。

然而，与纸板箱的制造不同，这种类型的操作需要不同级别的质量控制。毕竟，你不能很好地将整辆车分流到一边，因为一个焊缝不好。在一条非常长且复杂的装配线上，您如何检查电极是否没有在某处发生故障？

用于自动化的 Prime 应用程序

在日本，FANUC Corporation 经营着被广泛认为是自动化、熄灯制造的终极产品。它有机器人在 22 家工厂的巨大综合体中 24×7 运行，为特斯拉汽车和苹果等客户生产其他机器人。根据 FANUC Robotics America 副总裁 Gary Zywiol 的说法，“不仅熄灯了，我们还关掉了空调和暖气。”

自动化也用于各种对人类不利的过程。这包括存在质量或安全问题的制造步骤，以及人类无法以机器的快节奏工作的地方，例如上述汽车点焊。

因此，当工作环境或任务是高温或高速或涉及有毒物质时，机器人技术是一个巨大的优势。

CNC 精密加工中熄灯的挑战

这一切都非常有趣。但是，虽然我们并不反对熄灯加工，但我们仍然对其在精密机械车间的可行性持适当怀疑态度，因为在这些车间中，持续的无监督自动化仍然是一个挑战。

使用的材料

例如，在我们的世界中，进行熄灯加工的能力不仅取决于零件的几何形状，还取决于所使用的材料。一般来说，较软的材料（不会像较硬的材料那样快速磨损工具或不会产生大量缠绕工具的细长碎屑）更适合熄灯任务。

这意味着使用适当的较软材料，您可以在下午 5 点将机器设置为整夜运行，而在早上，您将返回一个装满公差范围内的零件的篮子，并且没有任何工具损坏或磨损。

但是，任何人都不推荐使用不锈钢等较硬的材料进行熄灯 CNC 精密加工。这是因为如此坚硬、坚韧的材料可能会很快磨损或损坏工具。或者，您会在早上到达许多不符合规格的零件，浪费您装入机器的任何材料，并对您的交货计划造成严重破坏。

所需公差

公差是另一个重要的考虑因素。如果您的公差为 ±0.005 英寸（0.127 毫米）并且材料可靠，那么熄灯精密加工不是问题。但如果公差为 ±0.0005” (0.0127 mm) 或更低，那就是自找麻烦。

那是因为，根据材料的不同，这个过程会磨损工具。如果您的外径 (OD) 为 0.0002 英寸（0.00508 毫米）并且在无人监督的情况下运行该过程，那么早上您的零件很可能由于工具磨损而超出规格。

Lights Out Machining 中的材料注意事项

某些材料自然更适合熄灯CNC精密加工。例如，可以使用黄铜、6061 铝合金和某些不会产生长而粘稠的碎屑且会缠绕工具的塑料。

甚至可以尝试使用 303 不锈钢进行熄灯加工。但是，您首先必须对设备进行编程，使其运行几个小时，以测试其保持公差并检查工具磨损。

有些材料绝对不适合熄灯生产。这包括医疗器械行业的宠儿 304 不锈钢，它很难加工，会产生粘稠的切屑，并且会产生毛刺。此外，316、17-4 和大多数其他不锈钢很难加工，可能会损坏您的工具。

超级合金不能被加工熄灯，钛永远不应该无人看管。 （我们已经看到了一台机器因钛零件发出的火花而着火的视频——这很酷，但绝对不推荐！）

其他黑暗中的绊脚石

对于成千上万个零件的精密加工，Metal Cutting 最新的 CNC 瑞士螺丝机阵列可以支持熄灯生产，因为我们可以加载送料机并将机器设置为自动运行。根据直径，我们最多可以装载 12 根直径为 0.630 英寸（16 毫米）的棒材；最小的标准起始原料直径为 0.090 英寸（2.25 毫米），我们可以装载更多。

需要监控

但是，CNC 精密加工的本质是，在正常的八小时轮班期间，您仍然需要有人站在旁边监控负载并确保一切正常运行。因此，即使在声称熄灯的精密机械店里，您也可以非常确定有人在那里确保不会出现任何问题。

条形加载问题

精密加工也对棒材自动加载提出了挑战。首先，您必须始终考虑要加工的材料的直径公差。此外，仅仅因为你有一个酒吧装载机并不意味着它会正确装载材料，而且几乎每个项目都有一个学习曲线。

例如，当您处理较小直径的零件时，如果机器设置不完美，它可能会尝试同时加载两根材料，结果非常糟糕。

保持工具清洁

另一个要求是熄灯过程必须包括高压空气或其他一些高质量的方法，以保持工作区域没有切屑，这样它们就不会重新切割并使工具变钝。您还需要考虑如何卸载成品零件，考虑到这些零件的脆弱程度，以确保它们在加工后不会损坏。

精密加工中熄灯的可靠性

不要误会我们的意思——我们并不是说熄灯生产在 CNC 精密加工中是不可能的。但它确实需要在规划阶段汇集所有利益相关者和提供者并获得他们的意见，以确保您拥有：

• 完美的材料
• 适当的零件尺寸和几何形状
• 设备上的 Cpk ≥1.67
• 公差不够严格，以至于 99.9999% 的工艺可靠性不可行

即使是最精确的加工也很难在刀具、棒料装载机、冷却剂输送和严格的公差方面提供百万分之一的可靠性。但如果所有这些条件都满足，熄灯生产就可以算出来了。

例如，在金属切削，我们可能会测试哪种机器、工具和材料将在熄灯过程中达到指定的结果。或者我们可能会测试一个半熄灯流程，在该流程中，我们对机器进行编程以生产额外的零件，而不是在连续的夜间操作中，而是在几个小时后额外的半班制中。

精密加工中的投资回报率问题

对于重复生产相同产品的制造商来说，在两年的熄灯生产基准内实现投资回报是可行的。然而，CNC精密加工主要是在短期内制造许多不同的零件。

这意味着对于许多精密机械车间来说，根本没有时间测试他们的操作是否可以熄灯运行。此外，两年的时间对于这些工厂来说等待投资回报的时间很长，使得熄灯加工成本高得令人望而却步……

在 Metal Cutting，我们通常每天都会引用需要 200 到 20,000 件的新机加工车间项目。虽然我们确实有多年运行的工作，但我们通常不会有连续运行两年的项目。因此，所有行星都对齐并且我们有时间探索熄灯生产的选项是罕见的。

最后，紧公差加工变量太多，无法保证百万分之一的可靠性，因此还不适合全开灯生产。尽管如此，无论您的项目可能涉及什么挑战，自动化技术肯定会继续在小零件生产中发挥越来越大的作用。

同时，有关如何为您的小零件创建最佳规格的提示，请下载我们的免费指南，如何微调您的报价请求以发挥最大优势：小零件采购中的常见问题。