Спецификације процеса обраде & Планирање | ТХИС Тецх

После више од 30 година у машинској обради — писање процесних листова, подешавање подешавања на 2 ујутру, и објашњавајући младом инжењеру зашто је његова пажљиво планирана рута произвела искривљени део — могу вам рећи ово: планирање процеса обраде није папирологија.

Систематски борбени план је тај који одлучује да ли је део толеранције, на буџет, и на време.

Видео сам превише нових процесних инжењера како улази у канцеларију, изаберите машину, забележите неколико операција, и то назвати планом процеса.

Шест недеља касније, питају се зашто је одбијање првог дела 40%, зашто је време циклуса двоструко веће од процене, и зашто их радоничар мрзи. Разлог је једноставан: прескочили су основну логику.

На ОВОМ Техн, направили смо програме за прецизну машинску обраду за стотине купаца широм аутомобилске индустрије, мотоцикл, и индустријске конструкцијске компоненте.

Овај водич излаже седам основних принципа дизајна иза чврсте спецификације процеса обраде — од дефиниција процесне јединице до израчунавања ланца толеранције.

1. Разумети основне јединице процеса обраде

Пре развијања руте процеса, важно је разликовати основне јединице процеса обраде: рад, сетуп, положај, корак, и проћи. Ови појмови су блиско повезани, али нису заменљиви.

Ан рад је генерално дефинисан непрекидним делом производног процеса који се обавља са радним предметом, радник, а радно место остаје суштински непромењено.

То је важна јединица за планирање производње, процесна документација, и обрачун трошкова.

У оквиру операције, један или више подешавања може бити потребно. Подешавање се односи на радни предмет који се стеже и поставља на одређени начин.

Ако се радни предмет поново позиционира или поново затегне, нормално се креира ново подешавање.

Свако додатно подешавање уводи још једну прилику за грешку у позиционирању, тако да је минимизирање непотребних подешавања важан практични циљ.

А радни положај односи се на различите локације на којима се обрадак обрађује када уређај или распоред машине дозвољавају више позиција без потпуне промене подешавања.

А корак обраде је специфичан део операције у којој се обрада површина, алат за сечење, а главни услови резања остају суштински непромењени.

Када се велики додатак мора уклонити у неколико резова, сваки појединачни пролаз сечења је а проћи.

Ова разлика је важна јер је планирање процеса у суштини организација ових јединица у контролисану секвенцу.

Добро структурисана рута процеса чини упутства за производњу јаснијима, смањује непотребно руковање, и пружа бољу основу за израчунавање времена обраде и трошкова производње.

2. Ускладите план процеса са обимом производње

Не постоји универзално оптималан процес обраде. Прави процес у великој мери зависи од врста производње и очекивани обим.

За прототип, једноделни, и производња малог обима, флексибилност обично има већу вредност од максималне аутоматизације.

ЦНЦ машине опште намене, стандардни алати за сечење, подесива тела, и флексибилно држање рада су често економичнији од скупих наменских алата.

Процес се може више ослањати на испитивање, ручна провера подешавања, и прва инспекција.

За средње обимна серијска производња, равнотежа се мења.

ЦНЦ обрада постаје све атрактивнија, док наменска опрема, модуларни алат, унапред подешени алати, а стандардизовано држање рада може значајно смањити време подешавања. Циљ је постићи поновљивост без жртвовања превелике флексибилности.

За Производња високог обима, време циклуса и стабилност процеса постају доминантни фактори.

Наменска опрема, опрема за више станица, алатке високе продуктивности, аутоматизовано утовар, а стандардизовани услови резања могу оправдати њихову почетну инвестицију јер су трошкови алата распоређени на велики број делова.

Једна од најчешћих грешака у планирању је одабир опреме или алата искључиво на основу техничких могућности.

Процес који може да произведе потребну толеранцију није нужно економски погодан процес.

Обим производње се мора узети у обзир пре него што одлучите колико специјализације и аутоматизације процес заслужује.

3. Изаберите тачан датум: Основа тачности процеса

Ако постоји један део планирања процеса обраде који заслужује посебну пажњу, то је избор датума.

Компонента може да садржи десетине димензија и геометријских толеранција, али сви они на крају зависе од контролисаног и поновљивог референтног система.

Ако је датум обраде лоше одабран, грешке позиционирања се могу акумулирати из једне операције у другу, отежавајући постизање потребне коначне тачности.

У практичној машинској обради, циљ је да се успостави а стабилан, поновљив, и функционално одговарајући систем лоцирања што је раније могуће.

Изабрани датум треба да обезбеди довољну површину за лоцирање, одупрети се покрету током сечења, и одржавају поуздан однос са критичним карактеристикама приказаним на цртежу.

Примари, Секундарни, и терцијарна локација

Типичан систем држања рада контролише шест степени слободе радног комада кроз примарни, секундарни, и терцијарна шема лоцирања.

Тхе примарни податак генерално ограничава три степена слободе, тхе секундарни податак ограничава два, и тхе тхе терцијарни датум ограничава онај преостали.

Стварни распоред учвршћења зависи од геометрије дела и захтева обраде, али принцип остаје исти: прецизно лоцирајте радни предмет без непотребног преоптерећења.

Стабилно причвршћење треба да спречи померање док омогућава да се радни предмет стегне без уношења прекомерне деформације.

Користите датуме дизајна кад год је то практично

Када је датум дизајна и датум обраде могу се поклопити, грешке преноса димензија могу се значајно смањити.

Ово је посебно важно за карактеристике чији положај директно утиче на монтажу или функционалне перформансе, као што су прецизне рупе, лежишта лежишта, заптивне површине, и интерфејси за монтажу.

Коришћење исте референце утврђене инжењерским цртежом такође чини однос између машинске обраде и инспекције јаснијим.

Где случајност података није практична, процесни инжењер треба да узме у обзир резултујућу конверзију података кроз одговарајућу анализу ланца димензија.

Минимизирајте непотребне промене датума

Сваки пут када се радни комад поново позиционира, уводи се још један извор грешке у позиционирању.

Тачност фиксирања, лоцирање-површинско стање, сила стезања, руковање оператером, а нагомилана толеранција може утицати на крајњи резултат.

То не значи да свака операција мора да користи потпуно исти датум или подешавање. Комплексне компоненте често захтевају вишеструке оријентације да би приступиле различитим површинама.

Практични циљ је да избегавајте непотребне промене података и одржавајте контролисан однос између узастопних података.

По мом искуству, добра стратегија датума често спречава проблеме пре него што ЦНЦ машина уопште почне да сече.

Када је референтни систем стабилан, накнадне одлуке о распореду, редослед обраде, накнаде, а инспекцију је много лакше контролисати.

4. Развијте руту обраде: Роугхинг Фирст, Финисхинг Ласт

Руту процеса обраде треба развити као а логичан редослед операција, не само као листа димензија или карактеристика преузетих из инжењерског цртежа.

Редослед којим се материјал уклања, успостављају се референтне површине, врши се топлотна обрада, а критичне карактеристике су завршене има директан утицај на тачност димензија, деформација, квалитет површине, и ефикасност производње.

За типичну прецизну компоненту, може следити практичан пут:

Припрема бланка → Груба обрада → Растерећење напрезања или термичка обрада → Полузавршна обрада → Завршна обрада → Секундарне операције → Површинска обрада → Завршна инспекција

Стварни редослед мора бити прилагођен материјалу, геометрија дела, додатак за обраду, захтеви за топлотну обраду, ниво толеранције, и обим производње.

Груба обрада: Ефикасно уклоните материјал

Основна сврха грубе обраде је да ефикасно уклоните вишак материјала уз успостављање стабилних референтних површина за наредне операције.

Високе стопе уклањања материјала обично су приоритет у овој фази, док завршна обрада површине и чврсте толеранције димензија још увек нису главни циљеви.

Међутим, груба обрада не би требало да буде претерано агресивна. Велике силе резања могу деформисати танке зидове, увести вибрацију, или ослободити заостала напрезања унутар ливеног, фалсификован, или заварене бланке.

Из овог разлога, параметре обраде треба бирати према крутости радног предмета и стању материјала, а не једноставно максимизирати брзину резања и брзину помака.

Посебно за одливке и отковке, груба обрада је такође важна прилика за успостављање тачних података и откривање потенцијалних материјала или унутрашњих дефеката пре него што се изврше скупе завршне операције.

Полу-завршна обрада: Успоставите стабилан додатак

Полузавршна обрада премошћује јаз између грубе и завршне обраде.

У овој фази, компонента је знатно ближа својој коначној геометрији уз одржавање а контролисан и релативно уједначен додатак за обраду за завршну обраду.

Ово је посебно важно за сложене компоненте, структуре танких зидова, и делови који захтевају значајно уклањање материјала.

Неуједначен додатак може произвести недоследне силе сечења током завршне обраде и може допринети варијацијама димензија или локалним деформацијама.

Добро планирана операција полузавршне обраде стога чини више од уклањања мале количине материјала – ствара стабилне услове за завршну фазу обраде.

Завршњак: Контролишите коначну тачност

Завршне операције су одговорне за постизање наведеног коначне димензије, геометријске толеранције, храпавост површине, и функционалне карактеристике.

Критичне досаде, лежишта лежишта, заптивне површине, прецизне рупе, а површине за спајање се обично завршавају током ове фазе.

У овом тренутку, процес постаје много осетљивији на хабање алата, сила резања, вибрација, Термално ширење, тачност машина алатки, и стабилност при раду.

Параметре резања стога треба контролисати пажљивије него током грубе обраде, а алате за завршну обраду треба одржавати у предвидљивом стању.

Из перспективе планирања процеса, основно правило је једноставно: грубо прво, стабилизовати радни предмет, затим завршите критичне карактеристике.

Логична рута обраде смањује непотребне прераде и даје свакој операцији јасну сврху, чинећи завршни процес лакшим за контролу и по квалитету и по цени.

5. Одредите исправан додатак за машинску обраду

Додатак за машинску обраду је још једна област у којој неискусно планирање процеса може створити непотребне проблеме.

Ако је додатак превелики, више материјала мора бити уклоњено, повећање времена резања, ношење алата, потрошња енергије, и трошкове обраде.

Велика залиха такође може повећати силе резања и допринети деформацији радног предмета, посебно са танкозидним алуминијумским деловима, компоненте од нерђајућег челика, и други материјали са релативно високом осетљивошћу на изобличење.

Ако је додатак премала, операција завршне обраде можда неће у потпуности уклонити каменац од ливења, ковање коже, разугљичени слојеви, површински недостаци, или грешке у димензијама из претходног процеса.

Резултат може бити недовољан квалитет површине или неприхватљива коначна димензија.

Практичан додатак стога мора узети у обзир способност претходног процеса, потребну коначну толеранцију, грешка у раду, деформација, и понашање материјала при машинској обради.

У производњи се користе три уобичајена приступа:

На пример, компонента од кованог алуминијума може захтевати различите додатке за машинску обраду од компоненте ливене у песак чак и када су коначне димензије идентичне.

Квалитет и стабилност димензија улазног бланка одређују колико залиха мора безбедно остати за машинску обраду.

Прави додатак је дакле не максимални могући додатак. То је најмањи практични додатак који поуздано прилагођава претходни процес и још увек пружа довољно материјала за постизање коначне спецификације.

6. Користите анализу ланца димензија да контролишете акумулирану грешку

Анализа ланца димензија је једна од основних техничких вештина у планирању процеса обраде.

То постаје посебно важно када готова димензија зависи од неколико узастопних димензија обраде.

Први корак је да се идентификују завршну димензију и димензије које томе доприносе.

Једном када је димензионални однос успостављен, процесни инжењер може одредити како појединачне толеранције утичу на коначни захтев.

Обично се користе два основна приступа.

Тхе метод у најгорем случају разматра максималне и минималне могуће димензије сваког елемента који доприноси.

То је директно и конзервативно, чинећи га погодним када је број димензија релативно мали или када је гарантована заменљивост неопходна.

Тхе статистички или метод заснован на вероватноћи разматра стварну расподелу димензија процеса.

Зато што је мало вероватно да ће свака доприносна димензија истовремено достићи своју крајњу границу, овај приступ понекад може да обезбеди реалнију алокацију толеранције, посебно у стабилној производњи великог обима.

Важна ствар је да толеранције не би требало аутоматски да се равномерно распоређују. Потешкоће у производњи значајно варирају између карактеристика.

Једноставна брушена површина може економично да држи мању толеранцију од дубоког унутрашњег проврта, карактеристика танких зидова, или сложен позициони однос.

Добра алокација толеранције стога узима у обзир и једно и друго функционални захтеви и производна способност.

Циљ је да се заштите критичне димензије уз избегавање непотребно ограничавајућих толеранција на карактеристике које их не захтевају.

7. Претворите димензије процеса и проверите економску изводљивост

План процеса није потпун само зато што су секвенца операција и толеранције израчунате.

Последњи корак је да се провери да ли се наведене димензије процеса заиста могу економично произвести.

Када се датум дизајна и датум обраде разликују, димензије процеса ће можда морати да се конвертују кроз прорачуне ланца димензија.

Дозволе за обраду такође морају бити укључене у средње димензије тако да свака операција оставља тачну количину залиха за следећу операцију.

Ово је посебно важно за вишеоперациону ЦНЦ обраду.

Ако је средња димензија погрешно утврђена, теоретски исправна коначна димензија може постати немогуће постићи јер остаје превише или премало материјала за завршну операцију.

Економску процену тада треба извршити заједно са техничком верификацијом.

Трошкови производње углавном укључују варијабилне трошкове као што је потрошња материјала, машинско време, алат за резање, и рада, као и фиксне или полуфиксне трошкове повезане са инвентарима, алат за алате, програмирање, и опрему.

Наменски уређај може значајно смањити време циклуса, али ако је потребно само неколико десетина делова, његов развојни трошак можда није оправдан.

И обрнуто, за десетине хиљада делова, релативно скупа опрема може брзо да се исплати кроз скраћено време подешавања и побољшану поновљивост.

Овде искусно планирање процеса чини разлику: технички најсофистициранији процес није аутоматски најбољи процес.

Добар процес је онај који доследно постиже тражени квалитет уз коришћење одговарајуће опреме, алат за алате, време, и коштати.

Како ДЕЗЕ Тецх приступа планирању процеса обраде

У ТХИС Тецх, планирање процеса обраде разматра се заједно са цртежом дела, материјално стање, бланко начин производње, ЦНЦ опрема, алат за алате, инспекцијских захтева, и обим производње.

За прецизне компоненте, процес треба успоставити пре производње, а не исправљати након што се појаве проблеми са машинском обрадом.

То значи процену критичних података, идентификовање димензија високог ризика, одређивање одговарајућих додатака за обраду, и избор најпогодније секвенце грубе и завршне обраде.

Тамо где компонента захтева обоје ковање или ливење и ЦНЦ обрада, овај интегрисани приступ постаје још важнији.

Стање надолазећег бланка директно утиче на додатак за обраду, држање посла, избор датума, век трајања алата, и коначну димензијску стабилност.

Практични циљ је једноставан: нека свака операција подржава следећу.

Када је процес од почетка исправно осмишљен, обрада постаје предвидљивија, инспекција постаје лакша, а готов део је конзистентнији од првог комада до производне серије.

Закључак

После деценија на паркету, лекција је једноставна: спецификација процеса обраде није образац за попуњавање.

То је план на нивоу система који координира људе, машине, алат за алате, датум, накнаде, и трошак ка једном циљу — део који задовољава квалитет цртежа по најнижој одрживој цени.

Савладајте седам принципа: познају своје процесне јединице, одговара типу производње, пажљиво бирајте податке, фаза руте, поставити разумне додатке, правилно израчунати ланце толеранције, и увек водите економску проверу.

Уради то, и ваш процесни лист ће радити у радњи, не само на папиру.

На ОВОМ Техн, ми доносимо ово искуство у сваки кориснички програм — претварајући цртеже у стабилне, поновљив, исплативи процеси обраде.