Bucher Emhart Glass avasi katkaisusorvauksen pullonkaulan

Bucher Emhart Glassin insinööri David Turk ei halunnut vaihtaa koeteltua katkaisutyökalua vuosien saatossa tarjolle tulleisiin marginaalisesti nopeampiin vaihtoehtoihin. Mutta sitten eteen tuli uutuustuote, joka kolminkertaisti tuottavuuden.

Moni meistä on käyttänyt amerikkalaisen Bucher Emhart Glassin koneilla valmistettuja ja tarkastettuja lasipurkkeja tai -pulloja. Yli 100 vuotta laadukkaita lasipurkkeja valmistanut Bucher Emhart Glass kehitti nimittäin alan standardiksi muodostuneen Individual Section (IS) -koneen, joka on nykyisin maailmanlaajuisesti yleisin lasipakkausten muovauskone. Koneessa on 5–20 samanlaista lohkoa, joista kussakin on kaikki eri kokoisten lasipakkausten tekemiseen tarvittavat työvälineet. Lasiastioihin pakataan yleisimmin lääkkeitä, tieteellisiä valmisteita sekä elintarvikkeita ja juomia.

Tärkeä osa lasipakkaustuotantoa on laatutarkastus ja vikojen tunnistus. Bucher Emhart Glass teki vuonna 1982 pitkäjänteisen investoinnin tuotantonsa laatuun ostamalla New Yorkin osavaltion Elmirassa toimivan Powers Manufacturingin. Yritys oli saanut kansainvälistä mainetta korkealaatuisilla kylmän pään tarkastuslaitteillaan.

Bucher Emhart Glassin Elmiran-yksikkö suunnittelee, koneistaa, kokoaa ja toimittaa yhä edelleen vaativia tarkastuslaitteita. Konepajasta ja kokoonpano-osastosta koostuva tehdas työllistää noin 140 henkilöä. Runsaan 1100 neliömetrin tiloissa toimivan konepajan tuotantoa hoitaa 25 työntekijää kahdessa vuorossa.

Konekanta käsittää seitsemän pystykaraista ja kaksi vaakakaraista koneistuskeskusta, kolme 3-akselista sorvia ja ja yhden 7-akselisen sorvin. Valmistajista mainittakoon Mazakin koneistuskeskus, kolme Hardingen sorvia, kaksi Haasia, yksi Komo ja Bridgeportin pystykarainen. Pääasiallisia raaka-aineita ovat pehmeä ja helposti lastuttava lyijyseosteinen leadloy 12L14 -teräs ja vaikeammat alumiinipronssi ja ruostumaton teräs.

Emhartin konepajalle ovat tyypillisiä lyhyet sarjat. Tiheiden uudelleenasetusten ja työkaluvaihtojen mahdollisimman nopea hoito asettaa paineita ja edellyttää koneistajilta joustoa. Työkaluilta tuottava lyhyiden sarjojen koneistus vaatii optimaalisia lastuamisnopeuksia ja pitkää terän kestoikää.

”Olemme käyttäneet Sandvik Coromantin työkaluja 1990-luvun puolivälistä asti lähinnä jyrsintään ja sorvaukseen”, sanoo Emhart Glassin tuotanto- ja CNC-insinööri David Turk. ”Sandvik Coromant on pääasiallinen terien ja pidinten toimittajamme. Käytämme muutamaa muutakin, mutta kovametallisista kääntöteristä noin 80–85 prosenttia tulee Sandvik Coromantilta. Meillä on hyvät suhteet paikalliseen jälleenmyyjään One Time Tooliin, he meille Sandvik Coromantia suosittelivatkin. Kokeilimme kerran, ja sillä tiellä ollaan.”

Vaikka Turk käytti ennestään Sandvik Coromantin työkaluja muihin töihin, katkaisusorvauksessa hän ei aluksi ollut halukas päivittämään ratkaisuaan. Sama prosessi ja työkalu olivat olleet käytössä jo vuosia, eivätkä testatut uudet vaihtoehdot tuntuneet tarjoavan oleellisesti parempaa. Katkaisusorvaus toistuu Emhartin tuotannossa usean eri työkappaleen koneistuksessa.

”Se on usein koneistusprosessin viimeinen ja siksi erittäin tärkeä vaihe.”

Se on usein koneistusprosessin viimeinen ja siksi erittäin tärkeä vaihe. Katkaisuun tulevan työkappaleen koneistukseen on jo käytetty runsaasti aikaa asetusten, ohjelmoinnin ja itse lastuamisen muodossa. Takana voi olla niin sorvauksia, kierteityksiä, porauksia, urituksia kuin viimeistelytöitäkin. Kappaleen romuttaminen tässä vaiheessa, kaiken käytetyn koneajan ja -kapasiteetin jälkeen, ei yksinkertaisesti ole vaihtoehto. Turkilla ja hänen kollegoillaan oli siis kaikki syyt pitäytyä varmimmaksi uskomassaan menetelmässä, jollei tarjolle tulisi radikaalisti tuottavampaa ratkaisua.

Vaihtoperusteet täyttyvät

”Olimme kokeilleet erilaisia teriä eri toimittajilta, myös joitakin Sandvik Coromantin malleja, mutta tulokset eivät riittäneet muutoksen perusteeksi”, Turk sanoo. ”Koska tuotannossamme on niin paljon lyhyitä sarjoja ja asetuksiin ja ohjelmointiin kului jo ennestään paljon aikaa, emme halunneet vaihtaa ennen, ellei tarjolla ole ratkaisu, joka antaa reilun vastineen rahoille. Meille esiteltiin kyllä vuosien mittaan teriä ja työkaluja, joilla olisi saanut hiukan lisää nopeutta ja tehoa, mutta ei niin paljon että olisimme nähneet muutoksen tarpeelliseksi.”

Tämä oli siis tilanne, kun koneistaja Tom Waite pyysi Turkia jälleen kerran katselemaan uusia katkaisu- ja uransorvaustyökaluja syksyllä 2013. Tällä välin Sandvik Coromantin myynti-insinöörille Jim Pappasille oli koulutettu uusi työkalu näihin töihin: CoroCut QD. Onnekas sattuma sai Pappasin soittamaan Turkille juuri noihin aikoihin.

”Keskustelimme uusista tuotteista, ja puheeksi tuli katkaisu- ja uransorvaus. Kerroin Tomin toiveesta, ja molemmille tuli sama ajatus: tätä pitää kokeilla”, Turk kertoo. ”Jim tuli paikan päälle CoroCut QD -työkalut mukanaan, neuvoi lastuamisarvot, koneeseen panostettiin iso aihio ja testit aloitettiin. Hämmästyimme, että lastunmuodostus onnistui heti suositusarvoilla todella hyvin.”

Parannuksia heti suositusarvoilla

Turk sai heti alusta alkaen tuloksia, joita hän katkaisusorvaukselta edellytti. CoroCut QD -työkalut kolminkertaistivat kierroskohtainen lastuvirran ja -nopeuden. Lastut lensivät niin sukkelaan, että karanopeutta piti suorastaan laskea terän kestoiän optimoimiseksi – johon Turk myös oli tyytyväinen.

”Vanhoja teriä meni noin viisi kappaletta viikossa; uusi terä kesti koko viikon”, hän sanoo. ”Edellisellä työkalulla lastuamisnopeus oli noin 220 jalkaa minuutissa (67 m/min) ja kierroskohtainen syöttö 0,002 tuumaa (0,05 mm/kierr.). Nyt päästään 600 jalkaan (183 m/min) ja 0,007 tuumaan (0,18 mm/kierr.). Lisäys on todella tuntuva.”

Isompi lastuvirta parantaa suoraan tuottavuutta. Esimerkiksi 3-tuumaisen aihion katkaisuaika lyheni 20 sekunnista noin 6–8 sekuntiin per kappale. Jos keskimääräiseksi kappalekohtaiseksi ajansäästöksi arvioidaan varovaiset 10 sekuntia, ottaen huomioon halkaisijavaihtelut, CoroCut QD säästää Turkin laskelman mukaan työvuoroa kohti noin 15 minuuttia koneaikaa eli puoli tuntia päivässä. Vuositasolle laskettuna se merkitsee 125 tunnin aikasäästöä.

Mutta nopeinkin työkalu on hyödytön, jos tarkkuus ei ole kohdallaan. Tärkeää on myös, että kappale katkeaa suoraan.

”Laatu on pitänyt kutinsa, pinta on nätti ja suora.”

”Laatu on pitänyt kutinsa, pinta on nätti ja suora. Joskus katkaisupinnasta voi tulla kovera tai kupera”, Turk toteaa. ”Meillä katkaisupinnan kohtisuoruus tarkistetaan kartiopintojen mittaukseen tarkoitetulla laitteella. Kalibroidun koneen tarkkuus on pysynyt hyvänä.”

Turk oli myyty, kun kaikki keskeiset testit osoittivat dramaattisia tuottavuusparannuksia tinkimättä vähääkään tarkkuudesta. Koneistaja Waite ei kuitenkaan uskonut niin vähällä. Uskoa vahvisti ratkaisevasti työ, jossa CoroCut QD piti koneen revolverin rakenteen vuoksi asettaa tavanomaisen ylösalaisen asennon sijasta oikein päin.

”Yleensä katkaisutyökalu asetetaan työkappaleeseen nähden nurin päin, jotta painovoima tehostaa lastunpoistoa. Ilman painovoiman apua lastut saattavat helposti juuttua kapeimmillaan 3/16 tuuman uraan (5 mm)”, Turk sanoo. ”Tom kertoi hämmästyneensä, kuinka sujuvasti lastuamisneste huuhtoi lastut ulos urasta myös pitimen ollessa oikein päin.”

Tasaisen lastuamisnestevirran suoraan teräsärmälle tuova sisäinen nestekanava pidentää Turkin mukaan terien kestoikää ja tehostaa lastunpoistoa. Vanha nestekanavaton katkaisutyökalu edellytti ulkopuolista nesteensyöttöä, jolla ei päästy samaan tarkkuuteen.

Koneistajat ovat yleensä haluttomia vaihtamaan hyvin toimivan työkalun, ja miksipä pitäisikään, jos tarjolla ei ole mitään selkeästi parempaa. Mutta joskus todella tuntuva tuottavuusparannus edellyttää vanhasta ja koetellusta luopumista. David Turk ja Tom Waite odottivat pitkän linjan koneistusammattilaisina kärsivällisesti oikeata tuotetta oikeaan aikaan – ja kun ylivoimainen katkaisusorvaustyökalu osui kohdalle, heillä myös riitti rohkeutta vaihtaa siihen.