Αυτό είναι το CNC με λίγα λόγια, αλλά αυτό δεν αποτυπώνει πραγματικά αυτό που άλλαξε. Το μέρος που μου έδειξε - αποδεικνύεται ότι ήταν για ιατρικό εξοπλισμό. Κάποιο εξάρτημα χειρουργικού εργαλείου. Οι ανοχές ήταν αυστηρές, όπως ±0,0005 ίντσες. Σε έναν χειροκίνητο τόρνο θα χρειαστείτε έναν πραγματικά εξειδικευμένο μηχανικό και ίσως ένα στα πέντε μέρη να είναι σκραπ. Το CNC; Μηδέν σκραπ εκείνη την ημέρα. Ο Guy μου είπε ότι θα έτρεχαν 500 κομμάτια εκείνη την εβδομάδα χωρίς ούτε μία απόρριψη.
Ασχολούμαι με την κατασκευή για ίσως 15 χρόνια τώρα, και η στροφή CNC είναι μια από εκείνες τις τεχνολογίες που μεταμόρφωσαν εντελώς μια βιομηχανία, αλλά με κάποιο τρόπο μένει αόρατη εκτός κι αν φτιάχνετε πράγματα.
Το πρόβλημα του χειροκίνητου τόρνου (Γιατί αυτό έχει σημασία)
Ας κάνουμε πίσω λίγο. Οι παραδοσιακοί τόρνοι υπάρχουν από - Δεν ξέρω, αρχαία Αίγυπτος ή κάτι τέτοιο; Σίγουρα αιώνες. Η βασική ιδέα δεν άλλαξε ποτέ: περιστρέφετε το εξάρτημα, κρατάτε ένα εργαλείο κοπής πάνω του, το διαμορφώνετε αφαιρώντας το υλικό. Απλός.
Το πρόβλημα είναι ότι οι χειροκίνητοι τόρνοι απαιτούν σοβαρή επιδεξιότητα. Παρακολούθησα έναν αρχιμηχανολόγο σε μια εμπορική σχολή στο Κλίβελαντ - αυτό ήταν το 2017 ίσως - να αφιερώνει 45 λεπτά διδάσκοντας στους μαθητές πώς να αντιμετωπίσουν ένα μέρος. Απλώς κάνοντας το τέλος επίπεδο. Σαράντα-πέντε λεπτά για κάτι που ακούγεται ασήμαντο. Ο απαιτούμενος συντονισμός των χεριών-των ματιών, η αίσθηση για το υλικό, γνωρίζοντας όταν το εργαλείο γίνεται βαρετό - δεν μπορείτε να το διδάξετε αυτό σε μια τάξη. Χρειάζονται χρόνια.
Και ακόμη και τότε, η συνέπεια είναι δύσκολη. Ίδιος μηχανικός, ίδια ρύθμιση, τα εξαρτήματα θα διαφέρουν ελαφρώς από παρτίδα σε παρτίδα. Ίσως εντός ανοχής, ίσως όχι. Ένας τύπος σε εκείνο το μαγαζί του Μιλγουόκι μου είπε ότι είχε δουλέψει χειροκίνητους τόρνους για 20 χρόνια πριν φέρουν το CNC. "Κάποιες μέρες όλα έκαναν κλικ, τα ανταλλακτικά βγήκαν τέλεια. Άλλες μέρες θα πάλευα να αλλάξει το μηχάνημα και θα κατέληγα με σκραπ. Ποτέ δεν μπορούσα να καταλάβω γιατί."
Τι κάνει στην πραγματικότητα το CNC (Το μέρος του υπολογιστή)
CNC - Αριθμητικός έλεγχος υπολογιστή. Βασικά προγραμματίζετε συντεταγμένες και κόβετε διαδρομές σε έναν υπολογιστή, το μηχάνημα τις ακολουθεί ακριβώς. Πάντοτε. Καμία παραλλαγή, καμία ημέρα εκτός λειτουργίας, όχι "Δεν κοιμήθηκα καλά, οπότε τα μέρη μου είναι ελαφρώς εκτός προδιαγραφών."
Το τμήμα στροφής αναφέρεται συγκεκριμένα σε εργασίες σε μηχανή τύπου τόρνου-. Το τμήμα περιστρέφεται, το εργαλείο κοπής κινείται σε προγραμματισμένες διαδρομές για να δημιουργήσει το σχήμα που θέλετε. Σε αντίθεση με το φρεζάρισμα CNC όπου το εργαλείο περιστρέφεται και το εξάρτημα είναι ακίνητο. Διαφορετικό ζώο εντελώς αν και οι άνθρωποι τα μπερδεύουν.
Θυμάμαι ότι μίλησα με έναν προγραμματιστή σε ένα ανοιχτό σπίτι της Haas - Ντάλας νομίζω, 2018 ή 2019 - που είπε ότι η σημαντική ανακάλυψη δεν ήταν στην πραγματικότητα το υλικό. Το υλικό είναι αρκετά απλό. "Η μαγεία βρίσκεται στα συστήματα ελέγχου και στις γλώσσες προγραμματισμού. Ο-κώδικας G φαίνεται απλός, αλλά πρώτα προσπαθείτε να αποκτήσετε ένα περίπλοκο μέρος; Αυτό είναι τέχνη."
Η κατάσταση προγραμματισμού (πιο μπερδεμένη από όσο νομίζετε)
Μιλώντας για προγραμματισμό - αυτό γίνεται ακατάστατο με τρόπους που οι άνθρωποι δεν περιμένουν. Υπάρχουν διαφορετικοί ελεγκτές, διαφορετικά πακέτα λογισμικού, διαφορετικοί{2}}επεξεργαστές ανάρτησης. Οι Fanuc, Siemens, Haas, Mazak - έχουν όλες τις δικές τους ιδιορρυθμίες.
Ο -κώδικας είναι η τυπική γλώσσα. Θεωρητικά. Στην πράξη, κάθε μηχανή ερμηνεύει ορισμένες εντολές ελαφρώς διαφορετικά. Παρακολούθησα έναν μηχανικό σε έναν κατασκευαστή συμβολαίου στο Μίσιγκαν - που ίσως 2020 - ξόδευε δύο ώρες για τον εντοπισμό σφαλμάτων γιατί ένα εξάρτημα έβγαινε 0,003 ίντσες μακριά. Αποδείχθηκε ότι το Mazak τους ερμήνευσε μια συγκεκριμένη εντολή G-κώδικα διαφορετικά από τα μηχανήματα Haas τους. Ίδιο πρόγραμμα, διαφορετικά αποτελέσματα.
«Γι’ αυτό χρεώνουμε τόσα πολλά για τη ρύθμιση», είπε. "Κάθε νέο μέρος είναι ένα παζλ. Ακόμα κι αν έχετε τρέξει παρόμοια μέρη στο παρελθόν."
Τα περισσότερα καταστήματα χρησιμοποιούν λογισμικό CAM τώρα - Computer Aided Manufacturing. Σχεδιάζετε το τμήμα σε CAD, το CAM δημιουργεί τις διαδρομές εργαλείων και τον κώδικα G-. Ακούγεται αυτοματοποιημένο αλλά δεν είναι. Απαιτούνται ακόμη σοβαρές γνώσεις σχετικά με τις ταχύτητες κοπής, τους ρυθμούς τροφοδοσίας, την επιλογή εργαλείων, τη διατήρηση της εργασίας. Έχω δει προγραμματιστές με 30 χρόνια εμπειρία να μαθαίνουν ακόμα νέα κόλπα.
Τα υλικά έχουν μεγαλύτερη σημασία από όσο συνειδητοποιούν οι άνθρωποι
Το υλικό που γυρίζετε αλλάζει τα πάντα. Το αλουμίνιο κόβει όπως το βούτυρο - μαλακό, εύκολο στα εργαλεία, γρήγορες ταχύτητες ατράκτου. Ο χάλυβας απαιτεί διαφορετικές ταχύτητες και τροφοδοσίες. Ο ανοξείδωτος χάλυβας είναι αρπαχτός, θέλει να δουλέψει σκληρά. Τιτάνιο; Ξεχάστε το. Ακριβό υλικό, ακριβά εργαλεία, αργές ταχύτητες, παράγει τρελή ζέστη.
Βρισκόμουν σε έναν προμηθευτή αεροδιαστημικής στο Κονέκτικατ - ίσως 2016 - τους παρακολουθούσα να γυρίζουν εξαρτήματα του συστήματος προσγείωσης τιτανίου. Τα ένθετα καρβιδίου που χρησιμοποιούσαν κοστίζουν περίπου 40 $ το καθένα και διήρκεσαν ίσως 30 εξαρτήματα πριν χρειαστούν αντικατάσταση. «Ξοδεύουμε περισσότερα για εργαλεία παρά για την πρώτη ύλη μερικές φορές», μου είπε ο διευθυντής επιχειρήσεων.
Τα σκληρά υλικά καταπονούν επίσης διαφορετικά το μηχάνημα. Ένας φτηνός τόρνος πάγκου CNC μπορεί να χειριστεί αλουμίνιο όλη την ημέρα. Δοκιμάστε να τρέξετε σκληρυμένο χάλυβα και θα ακούσετε τα πράγματα να αρχίσουν να παραπονιούνται. Τα ρουλεμάν φθείρονται πιο γρήγορα, οι βίδες χαλαρώνουν, η ακρίβεια τοποθέτησης μειώνεται.
Ένα κατάστημα που επισκέφτηκα στο Τέξας - μικρό κατάστημα εργασίας, η οικογενειακή επιχείρηση - είχε δύο πανομοιότυπους τόρνους CNC-. «Γιατί δύο;» ρώτησα. Ο ιδιοκτήτης γέλασε. "Αυτό είναι για αλουμίνιο και πλαστικά. Αυτό είναι για ατσάλι και σκληρότερα πράγματα. Εάν χρησιμοποιήσω σκληρά υλικά στη μηχανή αλουμινίου, δεν θα έχει ανοχή εντός έξι μηνών. Έμαθα ότι είναι ακριβός."
Ανοχές (Το πράγμα που κανείς δεν σκέφτεται έξω από τη βιομηχανία)
Οι ανοχές είναι εκεί όπου η στροφή CNC πραγματικά λάμπει. Οι περισσότερες χειροκίνητες μηχανές στοχεύουν σε ±0,005 ίντσες ή ±0,010 ίντσες. Πολύ καλό για χειρουργικές επεμβάσεις. Οι σύγχρονοι τόρνοι CNC κρατούν συνήθως ±0,0005 ίντσες, ορισμένοι μπορούν να κάνουν ±0,0001 ίντσες υπό τις κατάλληλες συνθήκες.
Αυτό μπορεί να ακούγεται σαν ακρίβεια χωρίς νόημα, αλλά έχει τεράστια σημασία. Ανταλλακτικά αυτοκινήτων - εξαρτήματα κινητήρα, άξονες μετάδοσης - χρειάζονται αυστηρές ανοχές για να λειτουργήσουν σωστά. Ιατρικές συσκευές ακόμη περισσότερο. Μίλησα με έναν τύπο που κατασκεύαζε χειρουργικά εμφυτεύματα ο οποίος είπε ότι οι ανοχές τους ήταν μερικές φορές στα δέκατα - 0.0001 ίντσες. "Σε αυτό το επίπεδο, η θερμοκρασία στο κατάστημα έχει σημασία. Η διαστολή υλικού από τη θερμότητα μπορεί να σας βγάλει εκτός προδιαγραφών."
Η αεροδιαστημική είναι η χειρότερη. Ή καλύτερα, ανάλογα με την προοπτική. Επισκέφτηκε έναν εργολάβο άμυνας έξω από το Σιάτλ - δεν μπορεί να πει ποιος, NDA και όλα αυτά - και γύριζαν εξαρτήματα για κινητήρες τζετ. Οι ανοχές ήταν γελοίες. Όπως ±0,00005 ίντσες σε ορισμένα χαρακτηριστικά. Ο μηχανικός μου έδειξε την έκθεση επιθεώρησης. Είκοσι-επτά μετρημένες διαστάσεις σε ένα μέρος, όλες έπρεπε να είναι εντός λίγων δέκα{10}}χιλιάδων.
«Πώς το μετράς με ακρίβεια;» ρώτησα. Έδειξε ένα δωμάτιο ελεγχόμενης κλιματικής-επιθεώρησης. "Ελεγχόμενη θερμοκρασία σε ±1 βαθμό F, πλάκες επιφάνειας γρανίτη, σαρωτές λέιζερ. Ο εξοπλισμός επιθεώρησης κοστίζει περισσότερο από το μηχάνημα CNC."
Επιλογή εργαλείου (Η μυστική πολυπλοκότητα)
Τα εργαλεία κοπής είναι το δικό τους σύμπαν πολυπλοκότητας. Ένθετα καρβιδίου, κεραμικά εργαλεία, CBN (κυβικό νιτρίδιο του βορίου), διαμάντι. Διαφορετικές γεωμετρίες, επιστρώσεις, θραυστήρες τσιπ. Κάθε υλικό και λειτουργία θέλει συγκεκριμένα εργαλεία.
Πέρασα μια μέρα σε ένα τεχνικό κέντρο της Sandvik Coromant - αυτό ήταν στο Οχάιο, ίσως 2015 - και είχαν περίπου 50.000 διαφορετικές επιλογές εισαγωγής. Πενήντα χιλιάδες. Ο μηχανικός εφαρμογών μου έδειξε πώς η αλλαγή της γεωμετρίας του ένθετου κατά μικροσκοπικές ποσότητες επηρεάζει το σχηματισμό τσιπ, τις δυνάμεις κοπής, το φινίρισμα της επιφάνειας, τη διάρκεια ζωής του εργαλείου.
"Τα περισσότερα καταστήματα χρησιμοποιούν ίσως 10-15 διαφορετικά ένθετα για το 90% της δουλειάς τους", είπε. "Αλλά αυτό το τελευταίο 10% - τα περίεργα υλικά, οι αυστηρές ανοχές, οι δύσκολες γεωμετρίες - εκεί είναι που έχει σημασία να γνωρίζετε τα εργαλεία σας."
Το κόστος ποικίλλει επίσης πάρα πολύ. Τα βασικά ένθετα καρβιδίου μπορεί να είναι 8-10 $ το καθένα. Φανταστικά επικαλυμμένα ένθετα για ανοξείδωτα ή εξωτικά υλικά; $40-50. Ένθετα CBN για σκληρυμένο χάλυβα; $200+. Και φθείρονται. Μέρος του κρυφού κόστους της στροφής CNC που οι άνθρωποι δεν σκέφτονται.
Live Tooling (Εκεί που η στροφή συναντά τη φρέζα)
Οι σύγχρονοι τόρνοι CNC έχουν συχνά ηλεκτρικά εργαλεία "ζωντανής εργαλείων" - που μπορούν να φρεζάρουν, να τρυπήσουν, να χτυπήσουν ενώ το εξάρτημα είναι ακόμα στον τόρνο. Θολώνει τη γραμμή μεταξύ των κέντρων τόρνευσης και φρεζαρίσματος.
Το είδα σε ένα κατάστημα στη Μινεσότα που κατασκευάζει υδραυλικά σώματα βαλβίδων. Πολύπλοκα μέρη, πολλές διασταυρούμενες οπές, τρύπες με πηδήματα, επίπεδα αλεσμένα σε κυλινδρικά σώματα. Χρησιμοποιείται για την απαίτηση πολλαπλών ρυθμίσεων - ενεργοποίηση του τόρνου, μετακίνηση στο μύλο, ίσως πίσω στον τόρνο. Τώρα κάνουν τα πάντα σε μία εγκατάσταση σε ένα κέντρο στροφών-.
«Ο χρόνος εγκατάστασης μειώθηκε κατά 60%,» μου είπε ο διευθυντής παραγωγής. "Και η ακρίβεια βελτιώθηκε επειδή δεν μετακινούμε το εξάρτημα μεταξύ μηχανών. Κάθε φορά που ξανατσακίζετε ένα εξάρτημα, εισάγετε πιθανό σφάλμα."
Ωστόσο, ο προγραμματισμός γίνεται πιο δύσκολος. Τώρα συντονίζετε περιστροφή, τοποθέτηση εργαλείου, ενεργή περιστροφή εργαλείου, ψυκτικό - πολλές μεταβλητές. Ένας προγραμματιστής με τον οποίο μίλησα σε ένα συνέδριο στο Σικάγο είπε ότι η εκμάθηση ζωντανών εργαλείων διπλασίασε τον χρόνο προγραμματισμού του αρχικά. "Πήρε ίσως δύο χρόνια πριν νιώσω άνετα με αυτό. Τώρα δεν μπορώ να φανταστώ να επιστρέψω."
Ελβετικοί{0}}Τόρνοι τύπου (The Weird Cousin)
Οι ελβετικοί τόρνοι{0}}τύπου είναι εντελώς διαφορετική ράτσα. Αρχικά αναπτύχθηκε για την ελβετική ωρολογοποιία - εξ ου και το όνομα - είναι σχεδιασμένα για μακριά, λεπτά εξαρτήματα που εκτρέπονται σε έναν κανονικό τόρνο.
Το εξάρτημα τροφοδοτείται μέσω ενός δακτυλίου οδηγού κοντά στο εργαλείο κοπής. Το εργαλείο βλέπει μόνο ένα τέταρτο-ίντσα μήκους εξαρτήματος κάθε φορά, υποστηρίζεται η ανάπαυση. Σας επιτρέπει να στρίβετε πολύ μακριά, αδύνατα μέρη χωρίς προβλήματα παραμόρφωσης.
Επισκέφτηκε έναν κατασκευαστή ιατρικών συσκευών στην Καλιφόρνια - περιοχή Silicon Valley - που διαχειριζόταν ελβετικά μηχανήματα που κατασκευάζουν μικροσκοπικά χειρουργικά εξαρτήματα. Τα εξαρτήματα είχαν διάμετρο 2 mm, μήκος 50 mm. Ανοξείδωτο ατσάλι. Ανοχές σε δέκατα. "Δοκιμάστε το σε έναν κανονικό τόρνο και το εξάρτημα λυγίζει, η φλυαρία καταστρέφει το φινίρισμα της επιφάνειας σας, τίποτα δεν είναι ανεκτικό", εξήγησε ο επικεφαλής μηχανικός.
Ωστόσο, τα ελβετικά μηχανήματα είναι ακριβά. Το επίπεδο εισόδου μπορεί να είναι 100.000 $, ενώ το υψηλό-τελικό κερδίζει $500.000 ή περισσότερο. Και είναι επιπόλαιοι. Απαιτείται πραγματικά ακριβής ευθυγράμμιση, μικροσκοπικά εργαλεία που σπάνε εύκολα, πολύπλοκος προγραμματισμός.
Ένας ιδιοκτήτης καταστήματος στη Μινεσότα μου είπε: "Αγοράσαμε έναν ελβετικό τόρνο νομίζοντας ότι θα έλυνε όλα τα μικρά-προβλήματά μας με ανταλλακτικά. Μας πήρε εννέα μήνες για να βγάλουμε σταθερά καλά ανταλλακτικά. Σχεδόν τα παρατήσαμε και πουλήσαμε το πράγμα." Τελικά το κατάλαβαν, τώρα τρέχει 24/7. Αλλά απότομη καμπύλη μάθησης.
Αυτοματισμός (Πού κατευθύνεται)
Ο αυτοματισμός είναι η τρέχουσα εμμονή. Ταΐστρες ράβδων που τροφοδοτούν αυτόματα πρώτες ύλες. Βραχίονες ρομπότ που φορτώνουν κενά και ξεφορτώνουν τα τελικά εξαρτήματα. Ορισμένα καταστήματα δεν λειτουργούν-και κατασκευάζουν - μηχανήματα που λειτουργούν όλη τη νύχτα χωρίς κανέναν εκεί.
Επισκέφτηκα έναν κατασκευαστή συνδετήρων στην Ιντιάνα - αυτός ήταν ίσως 2021 - που λειτουργούσε 20 τόρνους CNC με δύο χειριστές με βάρδια. Η ανάπαυση ήταν αυτοματοποιημένη. Οι τροφοδότες ράβδων παρείχαν μηχανές, τα εξαρτήματα έπεφταν σε κάδους, οι μεταφορείς μετακινούσαν υλικό. «Συνήθιζα να λειτουργούμε αυτά τα μηχανήματα με έναν χειριστή ανά δύο μηχανές», είπε ο διευθυντής του εργοστασίου. «Τώρα είναι ένας χειριστής ανά δέκα, και πιέζουμε προς έναν στους δεκαπέντε».
Η επένδυση όμως είναι σοβαρή. Ένας καλός τροφοδότης ράβδων μπορεί να είναι 20.000-40.000 $. Τα κύτταρα ρομπότ μπορεί να είναι 100.000-250.000 $ ανάλογα με την πολυπλοκότητα. Έχει νόημα μόνο αν τρέχετε υψηλές εντάσεις.
Τα μικρότερα καταστήματα παλεύουν με αυτό. Μίλησε με έναν ιδιοκτήτη καταστήματος εργασίας στην Πενσυλβάνια, ο οποίος είπε: "Φτιάχνουμε ίσως 50-500 κομμάτια ανά διαδρομή. Ο χρόνος εγκατάστασης μας σκοτώνει, αλλά οι όγκοι δεν είναι αρκετά υψηλοί για να δικαιολογήσουν την αυτοματοποίηση. Έχουμε κολλήσει σε αυτό το μέσο".
Ποιοτικός Έλεγχος (Το πρόβλημα της επιθεώρησης)
Ο ποιοτικός έλεγχος είναι όπου πολλά καταστήματα δυσκολεύονται, ακόμη και με CNC. Ακριβώς επειδή εκτελείται ένα πρόγραμμα δεν σημαίνει ότι τα μέρη είναι σε προδιαγραφή. Τα εργαλεία φθείρονται, οι μηχανές παρασύρονται, τα υλικά ποικίλλουν.
Τα περισσότερα καταστήματα κάνουν την πρώτη-μερική επιθεώρηση, τυχαία δειγματοληψία κατά τη διάρκεια των δοκιμών, τελική επιθεώρηση. Αλλά υπάρχει συζήτηση για το πόσο είναι αρκετό. Παρακολούθησα μια διαμάχη σε ένα συνέδριο παραγωγής στο Ντιτρόιτ - 2019 Νομίζω - μεταξύ ενός διευθυντή ποιότητας και ενός διευθυντή παραγωγής.
Ποιοτικός τύπος: «Πρέπει να μετράμε κάθε μέρος».
Τύπος παραγωγής: "Αυτό διπλασιάζει το κόστος εργασίας μας. Το CNC είναι επαναλαμβανόμενο."
Ποιοτικός τύπος: "Μέχρι να μην είναι. Μετά στέλνουμε κακά εξαρτήματα και χάνουμε τον πελάτη."
Καμία εύκολη απάντηση. Εξαρτάται από το μέρος, τον πελάτη, τις συνέπειες της αποτυχίας. Ιατρική και αεροδιαστημική; Μετρήστε τα πάντα. Εμπορικά ανταλλακτικά χαμηλού-πονταρίσματος; Δείγμα επιθεώρησης μάλλον καλά.
Η μέτρηση στη διαδικασία-βοηθά. Οι ανιχνευτές εργαλείων που ελέγχουν τις διαστάσεις κατά τη μηχανική κατεργασία, αντισταθμίζουν αυτόματα εάν τα πράγματα παρασύρονται. Κοστίζει χρήματα εκ των προτέρων, αλλά μπορεί να αποτρέψει τα θραύσματα.
Τι δεν σου λέει κανείς (Κρυφές προκλήσεις)
Υπάρχουν προκλήσεις με τη μετατροπή του CNC που δεν μετατρέπονται σε φυλλάδια μάρκετινγκ.
Η θραύση του εργαλείου μπορεί να σκοτώσει την παραγωγικότητα. Το καρβίδιο είναι εύθραυστο - το χτύπησε λάθος και θρυμματίζεται. Τώρα τα θραύσματα του εξαρτήματός σας, ίσως κατέστρεψαν το μηχάνημα, έχασε χρόνο κατά την αντικατάσταση του εργαλείου και την επανεκκίνηση. Ένα κατάστημα που επισκέφτηκα στη Γεωργία είχε έναν τοίχο ντροπής - φωτογραφίες με σπασμένα εργαλεία και κατεστραμμένα μέρη. «Υπενθύμιση ακριβών λαθών», είπε ο ιδιοκτήτης.
Η εκκένωση τσιπ έχει μεγαλύτερη σημασία από όσο νομίζετε. Η κοπή μετάλλου κάνει τα τσιπ - πολλά από αυτά. Εάν τα τσιπ δεν καθαρίζουν σωστά, μπορεί να γρατσουνίσουν τελειωμένες επιφάνειες, να μπλοκάρουν εργαλεία, ακόμη και να προκαλέσουν κολλήματα. Έχω δει μηχανές να σταματούν επειδή δημιουργήθηκαν φωλιές τσιπ και εμπόδισαν τη ροή του ψυκτικού.
Το ίδιο το ψυκτικό είναι ένα ολόκληρο πράγμα. Το παραδοσιακό αντιπλημμυρικό ψυκτικό λειτουργεί αλλά κάνει χάος, χρειάζεται φιλτράρισμα, η απόρριψη κοστίζει χρήματα. Το ψυκτικό υψηλής-πίεσης μέσω του άξονα του εργαλείου λειτουργεί καλύτερα για βαθιές οπές, αλλά απαιτεί ειδικά εργαλεία. Ορισμένα καταστήματα χρησιμοποιούν ψυκτικό υγρό ομίχλης ή ακόμη και ξηρή κοπή. Κάθε προσέγγιση έχει συμβιβασμούς.
Στη συνέχεια, υπάρχει η κατάσταση του λογισμικού. Διαφορετικές γενιές ελεγκτών χρησιμοποιούν διαφορετικές μεθόδους προγραμματισμού. Τα καταστήματα με παλαιότερα μηχανήματα ενδέχεται να διαθέτουν προγράμματα σε δισκέτες ή αρχαίους σκληρούς δίσκους. Επισκέφθηκα ένα κατάστημα που χρησιμοποιούσε ακόμα υπολογιστή από τα τέλη της δεκαετίας του '90 για να τρέξω τον ελεγκτή Fanuc. «Αν αυτός ο υπολογιστής πεθάνει, έχουμε πρόβλημα», παραδέχτηκε ο προγραμματιστής. "Μέρη του κώδικα πιθανότατα δεν θα μεταφέρονταν στα σύγχρονα συστήματα καθαρά."
The Skills Gap Thing (Όλοι παραπονιούνται)
Η έλλειψη ειδικευμένου εργατικού δυναμικού είναι πραγματική και επιδεινώνεται. Κάθε ιδιοκτήτης καταστήματος που μιλάω το αναφέρει. Δεν μπορώ να βρω έμπειρους προγραμματιστές ή μηχανικούς CNC. Η παλαιότερη γενιά συνταξιοδοτείται, οι νεότεροι δεν γνωρίζουν ότι η μεταποίηση υπάρχει ως καριέρα.
Ήταν σε ένα τεχνικό κολέγιο στο Ουισκόνσιν - 2020 ή 2021 - μιλώντας με τον διευθυντή προγράμματος μηχανικής κατεργασίας. Είπε ότι είχαν περισσότερες θέσεις εργασίας από τοπικές εταιρείες παρά είχαν πτυχιούχους για να τις καλύψουν. "Οι εταιρείες είναι απελπισμένες. Η αρχική αμοιβή για τους μηχανικούς CNC αγγίζει τα 25-30 $/ώρα εδώ, μερικές φορές περισσότερο. Ακόμα δεν υπάρχει αρκετός κόσμος."
Μέρος του προβλήματος είναι η αντίληψη. Η κατεργασία CNC απαιτεί πραγματικές δεξιότητες - προγραμματισμού, επιλογή εργαλείων, αντιμετώπιση προβλημάτων, μετρολογία -, αλλά οι άνθρωποι εξακολουθούν να πιστεύουν ότι η κατασκευή είναι βρώμικη και χαμηλή-ειδικότητα. Δεν είναι. Οι σύγχρονοι χειριστές CNC πρέπει να διαβάζουν σχεδιαγράμματα, να κατανοούν τη γεωμετρία, να εργάζονται με υπολογιστές, να λύνουν προβλήματα. Είναι τεχνική δουλειά.
Κάποια μαγαζιά προπονούνται από την αρχή. Προσλάβετε άτομα χωρίς εμπειρία, βάλτε τα σε-προγράμματα εκπαίδευσης στο σπίτι. Χρειάζεται χρόνος, αλλά τουλάχιστον έχετε ανθρώπους που μαθαίνουν τις συγκεκριμένες διαδικασίες σας.
Πού πάει μετά (πιθανώς)
Η τεχνητή νοημοσύνη και η μηχανική μάθηση είναι οι λέξεις-κλειδιά τώρα. Συστήματα που βελτιστοποιούν αυτόματα τις παραμέτρους κοπής, προβλέπουν τη φθορά του εργαλείου, προσαρμόζουν τις τροφοδοσίες και τις ταχύτητες εν κινήσει. Κάποια από αυτά δουλεύουν, κάποια είναι υπερδιαφημισμένα.
Επισκέφτηκε μια εταιρεία που παρουσίαζε την εμπορική έκθεση "AI-powered" machining - στο Σικάγο, 2022 - και ειλικρινά τα demo τους ήταν εντυπωσιακά. Το σύστημα έμαθε τις βέλτιστες παραμέτρους κοπής για διαφορετικά υλικά και γεωμετρίες. Αλλά όταν ρώτησα για την εφαρμογή σε πραγματικά καταστήματα, ο πωλητής έγινε ασαφής. «Εργαζόμαστε για να το κάνουμε πιο προσιτό».
Μετάφραση: είναι ακριβό και περίπλοκο στη ρύθμιση. Ίσως σε 10 χρόνια αυτά τα πράγματα να γίνουν στάνταρ. Αυτή τη στιγμή είναι κυρίως σε προηγμένα καταστήματα με σοβαρούς προϋπολογισμούς.
Η κατασκευή πρόσθετων - 3μετάλλων εκτύπωσης D - συνεχίζει να γίνεται αντικατάσταση του CNC. Όχι αγοράζοντας το. Το πρόσθετο έχει τη θέση του για πολύπλοκες γεωμετρίες και χαμηλούς όγκους, αλλά για απλά στρογγυλά μέρη σε όγκο; Η στροφή CNC είναι ταχύτερη και φθηνότερη. Ένας μηχανικός αεροδιαστημικής μου είπε, "Χρησιμοποιούμε πρόσθετο για αδύνατες γεωμετρίες. Όλα τα άλλα είναι ακόμα CNC. Το πρόσθετο είναι αύξηση, όχι αντικατάσταση."
Η κατεργασία νανοακρίβειας είναι ένα άλλο όριο. Μέρη μετρημένα σε μικρόμετρα, ανοχές σε μονοψήφια-μικρόμετρα. Εξοπλισμός ημιαγωγών, ιατρικές συσκευές, οπτικά ακριβείας. Απαιτεί εξειδικευμένα μηχανήματα, ελεγχόμενα περιβάλλοντα, σοβαρή τεχνογνωσία. Ειδική αγορά αλλά αυξάνεται.
Γιατί αυτό έχει πραγματικά σημασία
Η στροφή CNC είναι αόρατη υποδομή. Σχεδόν κάθε κατασκευασμένο προϊόν έχει μετατρέψει εξαρτήματα κάπου στην αλυσίδα εφοδιασμού του. Τα αυτοκίνητα, τα αεροπλάνα, ο ιατρικός εξοπλισμός, τα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, τα βιομηχανικά μηχανήματα - εξαρτώνται από την ακρίβεια-το γυρισμένα εξαρτήματα.
Κατά τη διάρκεια διακοπών της αλυσίδας εφοδιασμού COVID, οι άνθρωποι ξαφνικά παρατήρησαν. "Περιμένετε, δεν μπορούμε να πάρουμε αυτά τα μέρη;" Ναι, επειδή τα μηχανουργεία που τα έκαναν να κλείσουν, ή δεν μπορούσαν να πάρουν πρώτη ύλη, ή έχασαν εργάτες.
Υπάρχουν ίσως 10.000-15.000 μηχανουργεία στις ΗΠΑ που κάνουν εργασίες CNC. Ακούγεται πολύ, αλλά πολλές είναι μικροσκοπικές επεμβάσεις - πέντε έως δέκα άτομα. Αν κάτι διαταράξει αυτό το οικοσύστημα, πολλά πράγματα σταματούν να λειτουργούν.
Μίλησε με έναν διευθυντή εφοδιαστικής αλυσίδας σε μια μεγάλη εταιρεία αυτοκινήτων - δεν μπορεί να πει ποια, η NDA - που είπε ότι έχει εκατοντάδες μηχανουργεία στην αλυσίδα εφοδιασμού της που κατασκευάζουν διάφορα γυρισμένα εξαρτήματα. "Οι άνθρωποι σκέφτονται τους μεγάλους προμηθευτές - τους Tier 1 που κατασκευάζουν μονάδες και συγκροτήματα. Αλλά υπάρχουν χιλιάδες μικρά καταστήματα που κατασκευάζουν μεμονωμένα εξαρτήματα. Εκεί βρίσκεται η ευπάθεια."
Η ίδια η τεχνολογία βελτιώνεται συνεχώς. Τα μηχανήματα είναι πιο ακριβή, αξιόπιστα, πιο γρήγορα. Το λογισμικό είναι πιο εξελιγμένο. Αλλά ουσιαστικά εξακολουθούμε να αφαιρούμε υλικό με αιχμηρά εργαλεία για να κάνουμε ακριβή σχήματα. Ίδια αρχή με εκείνον τον αρχαίο αιγυπτιακό τόρνο, μόνο με τους υπολογιστές τώρα.
Επιστροφή σε εκείνο το μαγαζί του Μιλγουόκι. Πριν φύγω, ο ιδιοκτήτης μου έδειξε ένα ανταλλακτικό που είχαν φτιάξει τη δεκαετία του 1980 σε έναν χειροκίνητο τόρνο - το κράτησε για σύγκριση. Σε σχέση με το ίδιο εξάρτημα που κατασκευάστηκε στο νέο τους CNC. Το φινίρισμα της επιφάνειας ήταν καλύτερο στο CNC. Διαστάσεις πιο συνεπείς. Ο χρόνος κύκλου είναι κλάσμα αυτού που ήταν.
«Αυτή η τεχνολογία πλήρωσε τον εαυτό της σε δύο χρόνια», είπε. "Η καλύτερη επένδυση που κάναμε ποτέ. Μακάρι να το είχαμε κάνει νωρίτερα."
Μου βγάζει νόημα.
Αν θέλετε να μάθετε περισσότερα
Εμπορικές εκδόσεις όπως το Modern Machine Shop και το Cutting Tool Engineering καλύπτουν τακτικά τόρνευση CNC. Καλό για να συμβαδίζετε με τη νέα τεχνολογία και τεχνικές.
Οι κατασκευαστές μηχανημάτων - Haas, Mazak, DMG Mori, Okuma - διαθέτουν τεχνική τεκμηρίωση και εκπαιδευτικό υλικό. Μερικοί λειτουργούν ανοιχτά σπίτια όπου μπορείτε να δείτε μηχανές σε δράση. Αξίζει να παρευρεθείτε αν είστε κοντά σε ένα.
Οι κατασκευαστές εργαλείων όπως οι Sandvik Coromant, Kennametal, Iscar διαθέτουν τεχνικούς πόρους στους ιστότοπούς τους. Οδηγοί εφαρμογών, αριθμομηχανές ταχύτητας και τροφοδοσίας, συμβουλές αντιμετώπισης προβλημάτων. Πιο χρήσιμο από όσο θα περίμενες.
Το NIST (Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας) δημοσιεύει την έρευνα για την παραγωγή. Ακαδημαϊκό αλλά περιστασιακά χρήσιμο για την κατανόηση της μέτρησης ακριβείας και της δυναμικής των εργαλειομηχανών.
Είχαμε χρήσιμες συνομιλίες όλα αυτά τα χρόνια με μηχανικούς, προγραμματιστές και ιδιοκτήτες καταστημάτων σε διάφορες εμπορικές εκθέσεις - IMTS στο Σικάγο, WESTEC στην Καλιφόρνια, EASTEC στη Μασαχουσέτη. Τα περισσότερα ενημερωτικά πράγματα προήλθαν από το περπάτημα στο πάτωμα και τη συνομιλία με ανθρώπους που πραγματικά έκαναν τη δουλειά, όχι από επίσημες παρουσιάσεις.
Δεδομένα και παραδείγματα τρέχοντα από το 2023-2024. Η παραγωγή κινείται αρκετά γρήγορα ώστε συγκεκριμένοι αριθμοί και τεχνολογίες πρέπει να επαληθεύονται. Μην αναφέρετε απλώς κάποιο άτομο στο Διαδίκτυο - πηγαίνετε να επισκεφθείτε πραγματικά καταστήματα, αν μπορείτε.
Ω, ένα ακόμη πράγμα - αν ψάχνετε για την κατασκευή ακριβείας, θα πρέπει πιθανώς να ελέγξετε και το Sinker EDM. Διαφορετική διαδικασία εντελώς (ηλεκτρική εκκένωση αντί για κοπή), αλλά λύνει προβλήματα που δεν μπορεί να κάνει η στροφή CNC. Σκληρά υλικά, περίπλοκες κοιλότητες, πράγματα στα οποία φυσικά δεν μπορείτε να βάλετε ένα εργαλείο κοπής εκεί. Αυτό το κατάστημα αεροδιαστημικής του Κονέκτικατ που ανέφερα; Τα μισά σύνθετα μέρη τους πέρασαν μέσω EDM μετά την περιστροφή. Αξίζει να το καταλάβετε εάν είστε σοβαροί για την εργασία ακριβείας.
Πλευρική σημείωση - για σκληρυμένα υλικά ή πολύπλοκες εργασίες, ρίξτε μια ματιά στο Sinker EDM. Διαφορετική τεχνολογία (κατεργασία ηλεκτρικής εκκένωσης), αλλά συνδυάζεται καλά με το γύρισμα. Το είδαμε να χρησιμοποιείται για καλουπιές στο Οχάιο. Αξίζει να το μάθετε.
Η παράπλευρη σημείωση - εξετάζει το Sinker EDM τον τελευταίο καιρό, ειδικά για την κατασκευή καλουπιών ακριβείας και πολύπλοκες εφαρμογές κοιλότητας. Εντελώς διαφορετική διαδικασία από την στροφή CNC, αλλά ενδιαφέρον είναι το πώς η κατασκευή ακριβείας εμφανίζεται παντού. Έγραψε για αυτό εδώ αν είστε περίεργοι για το πώς η EDM αλλάζει την κατασκευή ηλεκτρονικών ειδών:βυθιστής edm. Παρόμοιο θέμα αόρατης υποδομής που οι περισσότεροι άνθρωποι δεν σκέφτονται.