BUCHER Emhart Glass pokonuje „wąskie gardła" związane z odcinaniem

David Turk z firmy BUCHER Emhart Glass był niechętny zmianie sprawdzonego narzędzia do odcinania, mimo dostępności nieco szybszych rozwiązań. Jego nastawienie zmienił nowy produkt, który pozwolił uzyskać trzykrotnie większą produktywność.

Opakowania szklane i butelki są tak wszechobecne, że większość użytkowników musiała zetknąć się z produktami tego typu, uformowanymi i skontrolowanymi na maszynie BUCHER Emhart Glass. Ten producent wysokiej jakości opakowań szklanych z ponad stuletnią tradycją stworzył maszynę sekcyjną (IS), która stała się standardem w branży i obecnie jest najczęściej używanym przez wytwórców na całym świecie urządzeniem do formowania opakowań szklanych. Maszyna posiada od 5 do 20 identycznych sekcji, a w każdej z nich znajduje się kompletny układ mechaniczny do formowania opakowań szklanych różnej wielkości – w większości przeznaczonych dla przemysłu medycznego, przetwórstwa żywności i napojów czy zastosowań naukowych.

W przetwórstwie szkła etap krytyczny stanowi kontrola i badanie pod kątem występowania wad. Aby zagwarantować utrzymanie najwyższej jakości produkowanych przez siebie opakowań szklanych, w 1982 roku firma Bucher Emhart Glass przejęła przedsiębiorstwo Powers Manufacturing z siedzibą w Elmira (stan Nowy Jork, USA). Wysokiej jakości urządzenia do kontroli na zimno zapewniły firmie Powers Manufacturing międzynarodowe uznanie.

Oddział BUCHER Emhart Glass w Elmira do dziś projektuje, wytwarza, składa i wysyła do odbiorców skomplikowane maszyny kontrolujące. Zakład produkcyjny i montażowy mieszczą się pod jednym dachem i jest tam zatrudnionych około 140 osób. Część produkcyjna, obsługiwana przez 25 osób pracujących na dwie zmiany zajmuje około 1100 metrów kw.

W zakładzie znajduje się siedem obrabiarek karuzelowych, dwie obrabiarki poziome, trzy tokarki 3-osiowe i jedna 7-osiowa. Znajdziemy tu frezarko-tokarkę Mazak, trzy tokarki Hardinge, dwie obrabiarki Haas, jedną obrabiarkę Komo i jedną obrabiarkę karuzelową Bridgeport. Obrabiane surowce to m. in. stal ołowiowa 12L14, dość miękka i łatwa w obróbce, a także brąz aluminiowy i stal nierdzewna, o gorszej skrawalności.

W cyklu produkcji zakładu przeważają liczne, małe zlecenia. Mając na celu ograniczenie przestojów do minimum, taki harmonogram wymaga elastyczności od operatorów, ponieważ częste zmiany wymuszają jak najszybszą pracę obrabiarek i oprzyrządowania. Dla utrzymania produktywności zakładu, małe zlecenia wymuszają stosowanie optymalnych prędkości skrawania i dużej trwałości narzędzi.

„Korzystamy z narzędzi Sandvik Coromant od połowy lat 90. zeszłego wieku, głównie do obróbki frezarskiej i tokarskiej” - mówi David Turk, inżynier ds. produkcji i obróbki sterowanej numerycznie w Emhart Glass. - „Sandvik Coromant jest naszym głównym dostawcą płytek skrawających i oprawek. Współpracujemy też z kilkoma innymi dostawcami, ale to Sandvik zapewnia nam około 80-85 procent płytek skrawających. Mamy dobre relacje z lokalnym dostawcą narzędzi, One Time Tool, który zasugerował nam wypróbowanie narzędzi Sandvik Coromant. Tak zrobiliśmy i od tamtej pory właśnie nich używamy.”

Mimo że David Turk korzystał już z narzędzi Sandvik Coromant w innych zastosowaniach, nie był przekonany do zmiany technologii odcinania przedmiotów na tokarce. Pozostając od lat przy sprawdzonych procedurach i narzędziach, poszukiwał produktów oferujących możliwość znacznej poprawy, ale podczas testów żadne rozwiązanie nie uzyskiwało wyraźnie lepszych wyników. Odcinanie to rodzaj obróbki często wykonywanej przez Emhart, wymaganej przy produkcji wielu przedmiotów.

„Odcinanie często stanowi ostatni etap obróbki, ma więc ogromne znaczenie.”

Odcinanie często stanowi ostatni etap obróbki, ma więc ogromne znaczenie. Przed tym etapem, operatorzy i obrabiarki pracują intensywnie, wykonując zmiany w ustawieniach maszyn, programowanie oraz samą obróbkę przedmiotu. Przed odcięciem przedmiot jest poddawany toczeniu, gwintowaniu, wierceniu, rowkowaniu i obróbce wykończeniowej. Otrzymanie wybrakowanego przedmiotu po zaangażowaniu czasu i enegrii na jego produkcję nie powinno mieć miejsca. Właśnie dlatego David Turk i jego współpracownicy z firmy Emhart zamierzali pozostać przy technice obróbki, którą uważali za najbezpieczniejsze. Tylko rozwiązanie dające radykalną poprawę produktywności mogło ich skłonić do zastosowania innej metody.

David Turk wykonuje pomiar grubości odciętego przedmiotu przy pomocy wysokościomierza. System CoroCut QD zapewnia dokładność skrawania porównywalną lub większą niż dotychczasowe narzędzie, przy wyższych prędkościach skrawania.

Wielka zmiana

„Wypróbowaliśmy różne płytki i różnych dostawców, w tym kilka płytek Sandvik Coromant, ale wyniki testów nie rokowały wielkich zmian” - mówi David Turk. - „Realizujemy dużo małych zleceń wymagających częstych zmian ustawienia i przeprogramowania obrabiarek, dlatego zależało nam na rozwiązaniu, którego wprowadzenie przyniesie dużą poprawę niewielkim kosztem. Przez lata obserwowaliśmy nieznaczne zwiększenie prędkości i wydajności po zastosowaniu innych płytek i narzędzi - zbyt małe jednak, by skłonić nas do zmiany.”

Chociaż David Turk był sceptyczny wobec dostępnych na rynku systemów narzędziowych do odcinania, jesienią 2013 roku operator obrabiarki Tom Waite poprosił go, by poszukał nowego rozwiązania do obróbki tego rodzaju. Tymczasem przedstawiciel Sandvik Coromant Jim Pappas ukończył szkolenie dotyczące nowego systemu do przecinania i obróbki rowków – CoroCut QD. W tych sprzyjających okolicznościach Pappas i Turk odbyli rozmowę telefoniczną.

„Rozmawialiśmy o nowych produktach. Gdy poruszyliśmy temat rozwiązań do przecinania i obróbki rowków, wspomniałem o prośbie Toma dotyczącej narzędzi i każdemu z nas zaświeciło się światełko” - opowiada Turk. - „Jim przyjechał do zakładu z narzędziami CoroCut QD, podał nam ich parametry i rozpoczął testy na dużym kawałku pręta. Sposób odprowadzania wiórów zrobił na nas wrażenie od samego początku - to było coś niesamowitego.”

Natychmiastowa poprawa

Już pierwszego dnia David Turk uzyskał wyniki, jakich oczekiwał po narzędziach do odcinania. Dzięki systemowi CoroCut QD zarówno posuw na obrót, jak i prędkość skrawania wzrosły trzykrotnie. Materiał przesuwał się tak szybko, że konieczne okazało się wprowadzenie kilku przerw i zmniejszenie prędkości obrotowej wrzeciona w celu zoptymalizowania trwałości, co również znalazło uznanie Davida Turka.

„Wcześniej zużywaliśmy około pięciu płytek tygodniowo; teraz zużycie spadło do jednej płytki w tygodniu” - cieszy się. - „Dotychczas pracowaliśmy z prędkością około 220 stóp/min i posuwem 0.002 cala/obr. Obecnie stosujemy 600 stóp/min i 0.007 cala/obr. To wielka poprawa.”

Szybszy przerób przekłada się bezpośrednio na większą liczbę wykonanych przedmiotów w danym czasie. Czas obróbki zawsze zależy od średnicy obrabianego przedmiotu, tymczasem Waite i Turk skrócili czas odcinania pręta o średnicy 3 cali z 20 do 6-8 sekund. Przyjmując z dużym zapasem, że czas obróbki wynosi 10 sekund/przedmiot (przy uwzględnieniu zmian średnicy), Turk wyliczył szybko, że system CoroCut QD pozwala oszczędzić około 15 minut na zmianę, czyli pół godziny dziennie. W skali roku oznacza to 125 zaoszczędzonych godzin.

Jednak nawet największa prędkość nie zapewni odpowiedniej dokładności. Równie ważna jest gwarancja powtarzalności i prostoliniowości przejść.

„Liczy się wysoka jakość i dokładne, prostoliniowe przejścia.”

„Liczy się wysoka jakość i dokładne, prostoliniowe przejścia. Przy odcinaniu powstaje czasem na przedmiocie stożkowa powierzchnia z wierzchołkiem wklęsłym albo wypukłym” - zauważa David Turk . - „Użyliśmy narzędzia do pomiaru stożkowości, aby mieć pewność, że ostrze płytki porusza się prostopadle do powierzchni wałka. Po wykonaniu kalibracji rezultaty były doskonałe.”

David Turk był pod wrażeniem wyników: wszystkie ważne testy systemu CoroCut QD wykazały znaczną poprawę produktywności przy zachowaniu dużej dokładności. Natomiast operator Tom Waite potrzebował czegoś jeszcze bardziej przekonującego. Chwila prawdy nadeszła, gdy ze względu na ustawienie głowicy rewolwerowej tokarki system CoroCut QD musiał wykonać przejście z ostrzem ustawionym do góry, zamiast do dołu.

„W tokarkach często odwraca się narzędzie do góry nogami, dzięki czemu grawitacja wspomaga odprowadzanie wiórów. Gdy grawitacja nie pomaga, wióry mogą zakleszczać się podczas przecinania i obróbki wąskich rowków, np. o szerokości 3/16 cala (czyli 5 mm) i trzeba poradzić sobie z odprowadzaniem wiórów z wąskiej szczeliny” - wyjaśnia David Turk. - „Tom natychmiast pochwalił sprawne wymywanie wiórów z rowka przy pomocy chłodziwa — nawet podczas skrawania z ostrzem skierowanym do góry.”

David Turk uważa, że stały strumień chłodziwa doprowadzanego wewnętrznie przez narzędzie na krawędź skrawającą poprawia trwałość i usprawnia odprowadzanie wiórów. Dotychczasowe narzędzie do odcinania korzystało z chłodziwa doprowadzanego zewnętrznie i ze znacznie mniejszą precyzją.

Strategia pozostawania przy sprawdzonym rozwiązaniu jest zwykle słuszna, zwłaszcza jeśli nie ma innej, wyraźnie lepszej propozycji. Jednak zdarza się, że takie podejście blokuje dostęp do nowych rozwiązań, których wprowadzenie może oznaczać milowy krok w rozwoju techniki obróbki. Inżynier David Turk i operator Tom Waite wykazali się ogromną cierpliwością w oczekiwaniu na właściwy produkt i w odpowiednim czasie, bazując na zgromadzonym doświadczeniu, poznali i wdrożyli przełomowy system do odcinania.