Tænk småt

Knust-Godwin, som er en division af Schoeller Bleckmann Oilfield Equipment AG, er en virksomhed, der arbejder med præcisionsforarbejdning. Virksomheden ligger i Katy, en lille by knap 50 km vest for Houston i Texas. Virksomheden er specialister i store, komplekse dele til instrumenter, der anvendes i oliefelter. Den seneste nedgang i olieindustrien har dog fået Knust-Godwins ledelse til at indvillige i at forsøge at sprede kundegrundlaget, så hjulene kan holdes i sving i stille perioder, og virksomheden kan være i topform, når der igen er fremgang i branchen.

Ud over olieindustrien servicerer Knust-Godwin halvleder-, medicinal-, seismisk og geofysisk industri. Dens muligheder spænder fra 5-akset CNC-bearbejdning og fræsning/drejning til pistolboring, laser- og elektronstrålesvejsning, EDM (elektrisk udladningsbearbejdning) og endda additiv fremstilling. Mange af værktøjsmaskinerne i fabrikken på 22.000 kvadratmeter er større end en traktortrailer og kan bore huller med en dybde på op til 9,5 meter, drejeaksler på næsten 6,4 meter og fræse dele med en diameter på 11 meter. Et gennemsnitligt emne måler fem fod 1,5 meter langt og seks tommer 15 cm i diameter (selvom nogle er langt større), er lavet af Inconel, Hastelloy eller et lignende hårdt materiale og kan kræve 50 til 60 timers bearbejdning; flere hundrede timers maskintid pr. komponent er ikke ualmindeligt.

Men da Knust-Godwin fik muligheden for at forarbejde dele til armbåndsure – hvoraf nogle har en diameter under 10 mm – sagde ledelsen "Ja, hvorfor ikke?"
Der har dog været fortilfælde, da Knust-Godwin er resultatet af en fusion mellem to gamle maskinværksteder i Houston-området, Knust og Godwin. Godwin fokuserede på bearbejdning generelt, mens Knust startede som producenter af præcisionsurværker. Begge virksomheder blev eksperter i bearbejdning til olie- og gasindustrien og blev senere opkøbt af Schoeller Bleckmann Oilfield, som fusionerede de to virksomheder til én under den seneste nedgangsperiode i olie- og gasindustrien.

I mellemtiden hørte Cameron Birse, der er programmør, om en nystartet virksomhed i Portland, Oregon, der producerede en ny serie kvalitetsure – VERO Watches.

De kæmpede med problemer med tilpasning og finishing på prototyper fra et lokalt bearbejdningsværksted og var på udkig efter en ny leverandør. Birse informerede salgschef David Prickett om denne mulighed, og tilbudspakken blev afsendt. Kort efter gjorde Knust-Godwin sin entré i urbranchen.

"Mange af os var ikke klar over vores rødder," fortæller programmør Chris Hurst. "Men en af de gamle gutter fra Knust så tegningerne. "Vi har engang lavet sådan nogle dele," sagde han. På den måde var cirklen sluttet."

Naturligvis havde bearbejdningsteknologien udviklet sig markant på de 50 år, der var gået, og Knust-Godwin fandt hurtigt ud af, at det, der virker til store emner, fungerer mindre godt til meget små emner. Hurst og hans team kendte udmærket til problemerne med bearbejdning af titanium og legeringer med højt nikkelindhold, men det rustfri stål 316, som urkasserne blev fremstillet af, og som var langt nemmere at bearbejde, ødelagde værktøjet så hurtigt, at der blev problemer med accept af fremtidige ordrer.

"Vi begyndte med en ordre på to sæt prototypedele," fortæller Hurst. "De omfattede selve urkassen samt bagstykket, kransen, kronen og nogle få andre dele. Den største havde en diameter på 32 mm og den mindste var en skive med en diameter på blot 4,5 mm."

De fleste af delene blev bearbejdet på en af Knust-Godwins DMU 125 monoBLOCK universalbearbejdningscentre fra maskinbyggeren DMG MORI. Med en arbejdsvolumen på 870 kubikcentimeter og en lastkapacitet for bordet på over 6.000 kg var DMU-maskinen naturligvis rigeligt stor til de små dele, men den havde en suveræn nøjagtighed og en spindel på 10.000 o/min., hvilket gjorde, at den var det logiske valg til projektet.

På trods af den avancerede bearbejdningsteknologi kom de hurtigt ud i problemer, fortæller Hurst. "Jeg har intet imod en udfordring," fortæller han. "Vi er vant til, at der er noget på spil i vores opgaver, men værktøjets levetid på prototyperne var så lav, at vi vidste, at produktionsordren ville gå dårligt. Det meste af værktøjet kunne ikke færdiggøre så meget som en enkelt del uden at det var nødvendigt at udskifte det. Vi var nødt til at ændre på noget."

VERO Watches var begejstrede for prototyperne, og Knust-Godwin stod snart med en ordre på 105 komplette ure. De kontaktede Grant Gregory, som var produktionstekniker hos Sandvik Coromant.
Gregory anbefalede et antal ændringer. De spændetangsholdere af typen ER, som blev brugt til at fastholde de forskellige pindfræsere og bor, blev udskiftet med hydrauliske CoroChuck® 930 præcisionsspændeenheder, hvilket gav en markant forbedring af værktøjets rundløb og sikkerhed. I stedet for en pindfræser på 12,7 mm i solidt hårdmetal blev skrubbearbejdningen udført med en CoroMill® 390-07-fræser med vendeskær med hårdmetalskær i klasse GC1130, og "import-pindfræserne" med 1,6 mm kuglespids blev udskifte med CoroMill Plura fræsere i klasse 1630.

Resultaterne var utrolige. Hurst fortæller, at han tidligere brugte to pindfræsere med kuglespids – en i almindelig længde og en kort – til semislet- og sletfræsning af hver urkasse. Efter skiftet til Plura-radiuspindfræsere i en hydraulisk CoroChuck øgedes værktøjets levetid til 80 dele pr. pindfræser. "Det var en helt utrolig forbedring," fortæller han. "Indføring og hastighed, spåndybde – alt var det samme, bortset fra at Plura-pindfræseren rent faktisk udførte 90 procent af finish-arbejdet på delens yderside. Vi opnåede en produktionsøgning på 8000 procent pr. værktøj."

Den indekserbare CoroMill-fræser gav tilsvarende resultater med skrubbearbejdning af hele ordren på 105 enheder med ét sæt skær. Værktøjets levetid blev forbedret, selv med den gamle værktøjsopsætning. I et enkelt tilfælde – en 0,813 mm firkantet radiuspindfræser til skæring af et spor inde i kronen – forbedredes værktøjets levetid med 400 procent ved at skifte til CoroChuck. "Det var den mindste forbedring, vi oplevede på noget af værktøjet," fortæller Hurst. "Vi havde længe haft mistanke til, at en forbedring af værktøjsopsætningen ville gøre en forskel, men vi havde aldrig forestillet os noget i den størrelsesorden."

Det skal retfærdigvis siges, at pindfræserne fra Sandvik kostede langt mere end det gamle værktøj, men omkostningerne pr. enhed blev alligevel omkring 1/16 af omkostningerne ved brug af de billigere fræsere, fortæller Hurst, og i det tal er der ikke en gang taget højde for afbrydelser og nedetid i forbindelse med hyppige værktøjsskift som følge af sløve fræsere.
Birse er enig. "Værktøjets levetid var absolut et problem," fortæller han. "Vi havde alle disse tredimensionale flader, som blandede sig med andre tredimensionale flader, så det gav problemer, hver gang vi skulle skifte værktøj. Jeg tror størstedelen af forbedringen skete med hårdmetalværktøjet, men de hydrauliske holdere gjorde også en forskel. Det var en kæmpe fordel."

Knust-Godwin leverede urdelene som lovet, og på grund af den længere levetid for værktøjet og overfladefinishen, som de opnåede med værktøjet fra Sandvik Coromant, glæder Hurst og hans kolleger sig nu til den næste ordre. "Bearbejdningsindustrien i Houston har aldrig været særlig alsidig," fortæller han.

"Det hele har drejet sig om olien, så i nedgangsider har vi svært ved at omstille os til andre markeder med gode resultater. Vi har lært nogle ting af denne opgave, og det er altid godt. Og selvom vi måske aldrig kommer til at producere urkasser igen, så vil vi fortsætte med at revurdere vores fræseværktøj og vores holdere."

Fodnote: Denne artikel blev første gang trykt i en lidt længere version i magasinet Manufacturing Engineering

Læs mere

Knust-Godwin

Vero Watch