Sänka kostnader och cykeltider

Ketchie Inc, en tredje generationens precisionsmaskinverkstad i Concord, N.C., har utvecklats från en textilverkstad till ett högteknologiskt kraftcentrum för CNC-bearbetning. Företaget betjänar industrier från järnväg till jordbruk och påskyndade sin tillväxt 2021 genom att integrera Mastercam med sin befintliga Mazak-utrustning.

Denna flytt har gjort det möjligt för Ketchie att optimera verktygsbanorna, införa fleraxlig bearbetning och uppnå betydande minskningar av cykeltider och verktygskostnader – vilket gör att verkstaden kan uppfylla sitt ambitiösa mål om en årlig tillväxt på 15%.

Enligt Jim Thorpe, chef för kvalitetssäkring, utmanas Ketchie ständigt att bli mer konkurrenskraftigt. Maskinverkstäderna dominerar i Concord, eftersom staden är hemvist för Charlotte Motor Speedway och en mängd racingföretag samt textil- och jordbrukstillverkare.

Sedan Ketchie började med CNC-bearbetning 1980 har företaget använt Mazak (Florence, Ky.) CNC-fräsar och -lathe som uteslutande körs med Mazatrols konversationsprogrammeringsläge. När Ketchie letade efter ett nytt CAD/CAM-system ville de ha en sömlös integration med sina befintliga system.

“Vi ville inte gå tillbaka och skriva om alla program, men med Mastercam och Mazatrol kan vi blanda dem”, säger Thorpe. “Vi använder EIA-programmering (Electronic Industries Association G-Code) tillsammans med Mazatrol. Om vi hittar en föråldrad verktygsbana eller något som vi skulle vilja ersätta med Mastercam – områdesfräsning, grovfräsning, vad som helst som skapar en snabbare väg genom materialet – klipper vi ut den delen av programmet från Mazatrol och sätter in Mastercams EIA G-kodsprogram.

“Vi behöver inte börja om från början med alla våra program. Vi kan lappa och laga tills vi kommer till en punkt där vi får allt gjort genom Mastercam offline.”

Rullar in Sub Spindle Tech

För att klara tillväxtmålet på 15% varje år visste Ketchie-teamet att det skulle bli nödvändigt att utöka antalet verktygsbanor för höghastighetsbearbetning och fleraxlig bearbetning. Förutom att investera i CAD/CAM-programvara för att stödja framtida tillväxt köpte Ketchie en dubbelspindlig svarv. Medarbetarna hade lång erfarenhet av Mastercam och Mazak, men inte alla hade erfarenhet av subspindelteknik.

Ketchie vände sig till sin Mastercam-återförsäljare Barefoot CNC (Morganton, N.C.) för att få hjälp. Barefoot-teamet arbetade med Ketchie för att skapa program offline som tillverkaren inte kunde skapa vid maskinstyrningen. Genom att skapa 3D-fräsbanor för grovbearbetning och efterbearbetning av konor på några av företagets största detaljserier eliminerades en hel operation och inställning.

Tillskottet av fleraxlig bearbetning har redan öppnat dörrar för Ketchie. När företaget nu blickar framåt undersöker man ytterligare tillämpningar för 5-axlig maskinbearbetning.

Tekniska uppgraderingar ger resultat när Ketchie utforskar bearbetningsstrategier. En del till järnvägsindustrin kräver till exempel en 4-tums avsmalnande borrning. I den ursprungliga tillverkningsprocessen grovbearbetades delarna genom en serie cirkelinterpoleringar; totalt krävdes mer än 400 skärningar för att komma igenom delen.

Efter att ha köpt Mastercam kunde Thorpe skapa 3D-verktygsbanor för grovbearbetning och ytbehandling av detaljen. Den nya bearbetningsstrategin eliminerade en hel maskin, maskininställning och drift. Ketchie sparade 20% av maskinens cykeltid per detalj genom att göra denna förändring. Ursprungligen grovbearbetades detaljen på fräsen och färdigställdes sedan på Lathe. Genom att använda Mastercam och 3D-verktygsbanor kunde cykeltiden minskas.

En extra bonus: minskade verktygskostnader

Förutom att minska produktionstiden sparar Ketchie pengar på verktyg. Innan man började använda moderna CAM-verktygsbanor behövde man ofta byta ut skär och verktyg, vilket medförde extra produktionstid och kostnader.

“Vi bearbetade sex stycken på skären innan vi var tvungna att byta dem. Med 3D-verktygsbanan kan vi nu bearbeta upp till 15 bitar per skär”, säger Thorpe.

I svarven, med hjälp av subspindeln och Mastercam, har Lathe haft flera fall där CAD/CAM-programvaran har gjort det möjligt att skapa nya verktygsbanor som har lett till att fräsoperationen har kunnat elimineras. Delarna körs enbart i Lathe. Denna förändring visade sig vara fördelaktig eftersom en maskinist nu kan ställa in en detalj och köra ett program efter arbetstid. Den nya bearbetningsstrategin hjälpte Ketchie att utföra mer mörkerbearbetning, vilket resulterade i sänkta arbetskostnader och ökad produktionskapacitet.

En särskild detalj tillverkas för fluidstyrningsindustrin och krävde två operationer i Lathe innan den flyttades till fräsen för bearbetning av sex spår. Delen är tillverkad av 4140-stål och har 1 tum breda och 6 tum djupa spår som fräses med en ISCAR-insatsfräs.

Nu, med hjälp av Mastercam Multiaxis, kan Ketchie producera detaljen från början till slut i svarven. Multiaxis ger fullständig kontroll över skärmönster, verktygsaxelstyrning och kollisionsundvikande. Genom att eliminera fräsoperationen minskade maskintiden för detaljen och verkstadens övergripande produktionsschema är effektivare eftersom den maskinen nu är öppen för andra jobb.

“Under hela min karriär har jag fått höra att vi en dag skulle kunna slänga in en ritning i en maskin och att maskinen sedan skulle programmera en detalj”, säger Thorpe. “När jag såg att jag kunde lägga in en PDF-fil i Mastercam och använda den som geometri sa jag: ‘Äntligen! Äntligen händer det. Jag har alltid vetat det.”

Oavsett storlek på företaget är investeringar i medarbetare och teknik nyckeln till långsiktig framgång. “Vi belyser på ett ganska tydligt sätt vikten av tillverkning och supply chain i vårt land”, säger Courtney Silver, VD och ägare av Ketchie Inc. “För små tillverkare är det ett stort ansvar att vara så konkurrenskraftiga som möjligt, vilket innebär att hålla jämna steg med maskinbearbetningstekniken och ständigt investera i personal, processer och utrustning. Det finns situationer där vi kan slå offshorepriserna med automatisering, robotteknik och med obevakade bearbetningshastigheter.”

Genom att diversifiera sin kundbas, bland annat genom att erhålla kontrakt från det amerikanska försvarsdepartementet, är Ketchie Inc. på god väg att nå sin tillväxttakt på 15%.

Thorpe använder Mastercam och 3D-verktygsbanor för att minska cykeltiderna.