Cięcie kosztów i czasów cyklu

Ketchie Inc., precyzyjny warsztat maszynowy trzeciej generacji w Concord, N.C., przekształcił się z warsztatu tekstylnego w zaawansowaną technologicznie potęgę obróbki CNC. Obsługując branże od kolejnictwa po rolnictwo, firma przyspieszyła swój rozwój w 2021 r., integrując Mastercam z istniejącym sprzętem Mazak.

To posunięcie umożliwiło firmie Ketchie optymalizację ścieżek narzędzi, zastosowanie obróbki wieloosiowej i osiągnięcie znacznej redukcji czasu cyklu i kosztów oprzyrządowania – co pozwoliło zakładowi osiągnąć ambitny cel 15% rocznego wzrostu.

Według Jima Thorpe’a, kierownika ds. zapewnienia jakości, firma Ketchie nieustannie stara się być bardziej konkurencyjna. Sklepy maszynowe dominują w Concord, ponieważ jest to dom dla Charlotte Motor Speedway i wielu firm wyścigowych, a także producentów tekstyliów i rolnictwa.

Od momentu rozpoczęcia obróbki CNC w 1980 roku, firma Ketchie korzysta z frezarek i tokarek CNC Mazak (Florence, Ky.) obsługiwanych wyłącznie w trybie programowania konwersacyjnego Mazatrol. Szukając nowego systemu CAD/CAM, zespół Ketchie szukał płynnej integracji z istniejącymi systemami.

“Nie chcieliśmy wracać i przepisywać każdego programu, ale dzięki Mastercam i Mazatrol łączymy je” – powiedział Thorpe. “Używamy programowania EIA (Electronic Industries Association G-Code) w połączeniu z Mazatrol. Jeśli znajdziemy przestarzałą ścieżkę narzędzia lub coś, co chcielibyśmy zastąpić Mastercamem – frezowanie obszarowe, frezowanie zgrubne, cokolwiek, co stworzy szybszą ścieżkę przez materiały – wycinamy tę część programu z Mazatrol i wstawiamy program Mastercam EIA G-code.

“Nie musimy zaczynać od nowa ze wszystkimi naszymi programami. Jesteśmy w stanie wprowadzać poprawki i bawić się, aż dojdziemy do punktu, w którym wszystko robimy za pomocą Mastercam offline”.

Rolling in Sub Spindle Tech

Aby osiągnąć swój cel wzrostu o 15% każdego roku, zespół Ketchie wiedział, że konieczne będzie rozszerzenie swoich ścieżek narzędzi do obróbki szybkiej i wieloosiowej. Oprócz inwestycji w oprogramowanie CAD/CAM w celu wsparcia przyszłego rozwoju, firma Ketchie zakupiła tokarkę dwuwrzecionową. Pracownicy mieli duże doświadczenie z oprogramowaniem Mastercam i Mazak, ale nie wszyscy mieli doświadczenie z technologią wrzecion podrzędnych.

Firma Ketchie zwróciła się o pomoc do sprzedawcy oprogramowania Mastercam, firmy Barefoot CNC (Morganton, N.C.). Zespół Barefoot współpracował z Ketchie nad stworzeniem programów offline, których producent nie mógł utworzyć na maszynie sterującej. Dzięki stworzeniu ścieżek frezowania 3D do obróbki zgrubnej i wykańczającej stożków na niektórych z najwyższych serii części firmy, wyeliminowano całą operację i konfigurację.

Dodanie obróbki wieloosiowej już otwiera drzwi dla Ketchie. W miarę jak firma spogląda w przyszłość, badane są dodatkowe zastosowania obróbki 5-osiowej.

Unowocześnianie technologii opłaca się, ponieważ Ketchie bada strategie obróbki. Na przykład, jedna z części dla przemysłu kolejowego wymaga 4-calowego stożkowego otworu. W pierwotnym procesie produkcyjnym części były obrabiane zgrubnie poprzez serię interpolacji kołowych; do wykonania części potrzeba było łącznie ponad 400 cięć.

Po zakupie Mastercam, Thorpe był w stanie stworzyć ścieżki narzędzi 3D do obróbki zgrubnej i wykańczającej części. Nowa strategia obróbki wyeliminowała całą maszynę, jej konfigurację i obsługę. Dzięki tej zmianie firma Ketchie zaoszczędziła 20% czasu cyklu maszyny na część. Pierwotnie część była obrabiana na frezarce, a następnie wykańczana na tokarce. Dzięki zastosowaniu Mastercam i ścieżek narzędzi 3D, czas cyklu został skrócony.

Dodatkowa korzyść: niższe koszty oprzyrządowania

Oprócz skrócenia czasu produkcji, Ketchie oszczędza pieniądze na narzędziach. Przed zastosowaniem nowoczesnych ścieżek narzędzi CAM, płytki i narzędzia były często wymieniane, co wiązało się z dodatkowym czasem i kosztami produkcji.

“Zanim musieliśmy zmienić płytki, obrabialiśmy sześć elementów. Dzięki ścieżce narzędzia 3D możemy teraz ciąć do 15 elementów na płytkę” – powiedział Thorpe.

Na tokarce, z wykorzystaniem wrzeciona podrzędnego i Mastercam, Ketchie miał wiele przypadków, w których oprogramowanie CAD/CAM pozwoliło na stworzenie nowych ścieżek narzędzia, które doprowadziły do wyeliminowania operacji frezowania. Części są obrabiane wyłącznie na tokarce. Zmiana ta okazała się korzystna, ponieważ operator może teraz skonfigurować część i uruchomić program po godzinach. Nowa strategia obróbki pomogła firmie Ketchie w wykonywaniu większej liczby obróbek przy wyłączonym świetle, co przełożyło się na obniżenie kosztów pracy i zwiększenie wydajności produkcji.

W szczególności jedna część jest produkowana dla branży sterowania ruchem płynów i wymagała dwóch operacji na tokarce, zanim została przeniesiona do frezarki w celu obróbki sześciu rowków. Wykonana ze stali 4140 część miała szczeliny o szerokości 1 cala i głębokości 6 cali wycięte frezem ISCAR.

Teraz, dzięki wykorzystaniu Mastercam Multiaxis, Ketchie może wyprodukować część od początku do końca na tokarce. Wieloosiowość pozwala na pełną kontrolę nad wzorem cięcia, kontrolą osi narzędzia i unikaniem kolizji. Dzięki wyeliminowaniu operacji frezowania, czas obróbki części został skrócony, a ogólny harmonogram produkcji w zakładzie jest bardziej wydajny, ponieważ maszyna jest teraz otwarta dla innych zadań.

“Przez całą moją karierę mówiono mi, że pewnego dnia będziemy w stanie wrzucić rysunek do maszyny, a maszyna zaprogramuje część” – powiedział Thorpe. “Kiedy zobaczyłem, że mogę umieścić plik PDF w Mastercam i użyć go jako geometrii, powiedziałem: ‘Wreszcie! To się dzieje. Zawsze to wiedziałem”.

Niezależnie od wielkości firmy, inwestowanie w pracowników i technologię jest kluczem do długoterminowego sukcesu. “Rzucamy dość jasne światło na znaczenie produkcji i łańcucha dostaw w naszym kraju” – powiedział Courtney Silver, prezes i właściciel Ketchie Inc. “Dla małych producentów dużą odpowiedzialnością jest bycie jak najbardziej konkurencyjnym, co oznacza nadążanie za technologią obróbki i ciągłe inwestowanie w ludzi, procesy i sprzęt. Istnieją sytuacje, w których możemy pokonać ceny offshore dzięki automatyzacji, robotyce i bezobsługowej obróbce skrawaniem”.

Dzięki dywersyfikacji bazy klientów, w tym pozyskaniu kontraktów od Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych, Ketchie Inc. jest na dobrej drodze do osiągnięcia 15% stopy wzrostu.

Thorpe wykorzystuje Mastercam i ścieżki narzędzi 3D, aby skrócić czas cyklu.