Le fabricant de matrices adopte l'IIoT pour passer à une production à plus court terme

American Punch Co. (Euclid, Ohio), un fournisseur de poinçons et de matrices pour les marchés de l'emboutissage de gros calibre comme la construction et les marchés de plus petit calibre comme l'automobile, doit suivre le rythme de sa clientèle. Cela a signifié le passage de la production à grand volume à l'usinage efficace de petites séries avec des délais d'exécution plus courts afin de répondre aux commandes de livraison juste à temps exigées par la mise en œuvre de stratégies Lean par ses clients. Comme on pouvait s'y attendre, l'adaptation à ces demandes a a créé son propre ensemble de défis, notamment trouver des moyens de réduire les coûts malgré la possibilité d'une implication accrue de la main-d'œuvre.

Face à ces problèmes, l'ingénieur de production Brian Cain a commencé à réévaluer les processus de fabrication de l'entreprise en 2012. Une visite à l'International Manufacturing Technology Show (IMTS) cette année-là a mis M. Cain en contact avec LNS, dont le système e-Connect a introduit American Punch à l'Internet industriel des objets (IIoT) ainsi qu'un moyen d'automatiser les changements de programme entre le ravitailleur de barres et le tour.

Recherche d'un moyen de passer à des cycles de production plus courts

Alors que les poinçons et matrices de haute précision d'American Punch étaient bien accueillis par ses clients, son processus de fabrication était adapté aux pratiques de production standard qui produisent des centaines d'une seule pièce, plutôt que les petits lots de cinq, 10 ou 20 pièces de plus en plus demandés par les clients. .

"Des séries courtes comme celles-ci nécessitent plusieurs configurations et une attention accrue de la part de l'opérateur de la machine, ce qui, bien sûr, ajoute du temps et des coûts de main-d'œuvre aux pièces", déclare M. Cain. « Une alternative consiste à faire des séries plus longues et à stocker les produits finis jusqu'à ce que le client les veuille. Bien que nous stockions un certain nombre de pièces à rotation élevée pour certains clients, l'ajout de bon nombre de ces pièces à faible volume mobilise un fonds de roulement supplémentaire, nécessite plus d'espace au sol et augmente notre travail en cours. J'ai donc commencé à chercher des moyens de rendre ces petits volumes plus efficaces. Nous utilisions déjà un embarreur automatique pour charger le matériau dans nos machines CNC, ce qui fonctionnait bien pour la production à grand volume mais pas pour les séries plus courtes que nos clients souhaitaient. Chaque fois que nous passions à une nouvelle pièce, cela signifiait appeler un autre programme à la fois sur le tour et sur l'embarreur.”

Découverte d'une solution à l'IMTS

M. Cain avait décidé que la solution idéale consisterait à regrouper une famille de pièces similaires ayant une variété de longueurs et de caractéristiques, puis à les faire fonctionner toutes en même temps avec une seule configuration. Cependant, personne avec qui il s'est entretenu lors du salon n'a pu trouver un bon moyen d'exécuter plusieurs pièces à partir de barres en une seule configuration.

Ensuite, il a visité le stand de LNS America Inc. et a discuté de ses besoins avec Randy Lewis, responsable du logiciel système et du contrôle. Ils ont discuté du système de communication Ethernet e-Connect, qui permet au ravitailleur de barres et à la commande de la machine CNC de partager des données.

Lorsque e-Connect et la CNC de la machine-outil « se parlent », le premier peut consulter le calendrier de production à la fin d'une série de pièces afin de sélectionner la prochaine pièce à produire, puis transmettre ces données au ravitailleur de barres. . L'embarreur consulte sa bibliothèque interne de pièces qui mémorise tous les paramètres de l'embarreur jusqu'à 500 programmes pièces, sélectionne le programme qui correspond à celui choisi par le programme maître, puis s'ajuste automatiquement au nouveau programme.

C'était exactement la solution que cherchait M. Cain. "J'ai appris que nous étions au rez-de-chaussée de ce type de partage de données qui se généralise maintenant", dit-il. À cette époque, les machines de M. Cain n'étaient pas prêtes à partager des données. LNS a donc travaillé avec le fournisseur de machines-outils d'American Punch et le fabricant d'équipement d'origine pour les mettre à niveau.

Mettre la connectivité des machines-outils au travail

Dans cette application, le système e-Connect résidait dans le LNS Quick Load Servo 80 S2 :un ravitailleur de barres entièrement automatique, entièrement électrique, asservi et entièrement automatique qui charge des barres de 14 à 63 pouces avec des diamètres allant de ¼ à 3 ¹ /₈ pouces. L'opérateur de la machine American Punch chargeait le ravitailleur de barres avec une barre d'acier à outils de 1 ½ pouce et exécutait un programme macro qui permettait à la commande du tour et au ravitailleur de barres de passer d'une famille de pièces à une autre à la volée.

Une configuration typique comprendrait le chargement de la barre de diamètre approprié pour fabriquer diverses quantités de différentes longueurs de pièces. Par exemple, il utiliserait des barres de 1 ½ pouce de diamètre pour produire 50 pièces mesurant 2,500 pouces de long, 10 pièces mesurant 3,025 pouces de long, 75 pièces mesurant 3,500 pouces de long et ainsi de suite. Les pièces peuvent également varier dans la forme. Cette configuration a permis une production sans surveillance, même sans éclairage, sur de courtes séries de pièces.

Aujourd'hui, avec quatre cellules de travail utilisant le système LNS e-Connect et des ravitailleurs de barres, American Punch traite plus de 300 000 pièces chaque mois et est en train d'ajouter une capacité supplémentaire pour répondre aux demandes des clients. La cellule de travail la plus récente consiste en un ravitailleur de barres LNS Quick Load Servo 80 S2 chargeant des barres dans un centre de tournage Doosan Puma 2100SY capable de fraiser, percer et tarauder. En plus de s'interfacer avec le ravitailleur de barres LNS, la CNC de la machine communique également avec un système haute pression programmable pour appliquer la quantité précise de liquide de refroidissement pour chaque opération d'usinage.

Un autre avantage du système e-Connect est la réduction des déchets de matériaux. En plus de stocker les paramètres de l'embarreur pour chacun des programmes de pièces, e-Connect suit l'utilisation du matériau et communique ces informations à la machine-outil. Le programme principal examine la quantité de matériel disponible et les longueurs des pièces dans la file d'attente de production pour déterminer s'il y a suffisamment de matériel pour exécuter la quantité requise d'une pièce particulière. S'il n'y a pas assez de matériau pour l'ensemble du cycle, le système détermine la longueur de tout reste, appelle la pièce suivante dans le programme qui correspond au stock restant, et le tour et l'embarreur s'ajustent automatiquement pour fabriquer la nouvelle pièce. Une fois la barre utilisée, l'embarreur charge la barre suivante et le système répète le processus jusqu'à ce qu'il réalise toutes les pièces planifiées.

"Ces cellules de travail ont considérablement amélioré notre coût par pièce grâce à un fonctionnement sans surveillance et en ajoutant un quart de nuit sans main-d'œuvre", déclare M. Cain, ajoutant :"Nous n'avons pas seulement résolu le problème des délais de livraison, nous avons élargi notre capacité à prendre en charge des travaux supplémentaires.”