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MRO pour les HRC :Quand entretenir, reconstruire ou remplacer les centres d'usinage horizontaux

De nombreuses machines-outils sont conçues pour durer. Cependant, il arrive un moment dans la vie de chaque machine-outil où quelque chose doit être fait pour améliorer sa capacité de fonctionnement.

Examinons certaines des décisions que les ateliers doivent prendre concernant les centres d'usinage horizontaux vieillissants (HMC), y compris la maintenance lourde, les mises à niveau, les reconstructions et le remplacement de la machine par un nouveau modèle.

La première chose qu'il faut dire à propos de l'entretien des horizontales est aussi trop souvent oubliée :vous devez faire l'entretien préventif (MP) dès le début. Les constructeurs de machines-outils fournissent des lignes directrices. Parfois, comme c'est le cas avec Doosan Machine Tools America, Pine Brook, N.J., il y a littéralement un tableau sur la machine. Naturellement, ces horaires varient en fonction de la durée d'utilisation de la machine, mais même un atelier à équipe unique avec une nouvelle machine doit prêter attention à la PM, a déclaré Ragen Hunsucker, responsable de service pour Tulsa, Oklahoma, Machine Tool Specialties. , un distributeur Doosan couvrant l'Oklahoma, le Kansas et le sud-ouest du Missouri. Malheureusement, a-t-il ajouté, de nombreuses entreprises connaissent une "lutte de pouvoir entre la maintenance et la production", et le besoin de "pièces, pièces, pièces" l'emporte au point qu'elles ne font aucune maintenance pendant des années.

À leur crédit, la plupart des grands constructeurs de machines et leurs partenaires de distribution proposent d'effectuer la PM pour leurs clients, mais l'adoption est inégale. Jeff DeLaughter, propriétaire de Machine Tool Specialties, a déclaré que les grandes entreprises sont plus susceptibles de signer un contrat PM, bien que les exigences de production puissent encore compliquer la planification des travaux. Et en ce qui concerne les magasins de taille moyenne et plus petite, le nombre suivant un plan de maintenance recommandé est "presque nul".

Bernie Otto, directeur du support technique chez Methods Machine Tools Inc., Sudbury, Mass., a déclaré qu'il existe deux types de clients qui s'inscrivent aux programmes PM. La première est une entreprise qui n'en avait pas et qui a été "brûlée trop de fois" par des pannes de machines coûteuses alors qu'elle pouvait le moins se le permettre. La seconde est une entreprise qui reconnaît d'emblée qu'elle « gère des pièces d'équipement uniques difficiles à remplacer », surtout si elle a besoin de ces machines pour produire à des niveaux plus élevés. Il a cité un client de Methods qui coupe un matériau très abrasif et rare sur une machine spécialisée qui doit continuer à fonctionner. « Ils investissent dans un programme d'entretien préventif cohérent. Tous les six mois, nous nettoyons les zones autour de la vis à billes et des glissières, vérifions le débit de lubrification et vérifions le fonctionnement général de la machine. »

Otto a observé que la pandémie a poussé de nombreux techniciens de maintenance à prendre une retraite anticipée. "Nous constatons donc une augmentation des contrats de service parce que [les clients] n'ont plus de personnel de maintenance", a-t-il déclaré. «Tous les anciens ont pris leur retraite. Les nouveaux arrivants pourraient mettre du lubrifiant dans la machine, mais chez Methods, nous nous préparons à faire des programmes plus complets. De plus en plus de clients commencent à réaliser que s'ils structurent et organisent leur service, ils peuvent mieux planifier les temps d'arrêt. Nous pouvons résoudre beaucoup plus de petits problèmes dès le départ avant qu'ils ne deviennent vraiment de gros problèmes."

Tâches et tests à mesure que votre machine vieillit

Le vice-président du service de Doosan, YB Lee, a souligné qu'un pourcentage élevé d'utilisateurs HMC fonctionnent 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, ou presque, avec des normes élevées de disponibilité. Lee a divisé l'entretien de routine en tâches trimestrielles, semestrielles et annuelles, ces dernières étant des choses comme tirer les couvercles et nettoyer les copeaux, nettoyer le réservoir de liquide de refroidissement, changer le liquide hydraulique, vérifier le niveau de la machine, ajuster le jeu et vérifier faux-rond de la broche.

Hunsucker a déclaré qu'une fois qu'un HMC a environ 10 000 heures dessus, Doosan commence également à utiliser un mégohmmètre pour détecter une éventuelle panne des enroulements du moteur ou une dégradation des câbles (rupture de l'isolation des câbles allant aux moteurs). Il a également averti que les boxways nécessitent plus d'attention que les guidages linéaires. "Avec les guides linéaires, il n'est pas aussi important de prêter attention aux voies, au système de lubrification, aux distributeurs d'huile et à ce genre de choses que vous le feriez sur une machine à caissons." Mais les caissons offrent une rigidité et un amortissement des vibrations supérieurs, ce qui les rend populaires pour les travaux de coupe intensifs. (Doosan propose les deux types de consoles HMC.)

Si vous avez suivi la maintenance préventive et à moins de défaillances évidentes de composants, comment savez-vous s'il est temps d'envisager une révision majeure, ou peut-être de remplacer une console HMC ? Bill Malanche, COO pour Mitsui Seiki USA, Franklin Lakes, N.J., a déclaré que ce n'est pas quelque chose que vous pouvez planifier de manière réaliste. Au lieu de cela, "les temps d'arrêt de la machine et le taux de rebut sont probablement une meilleure indication de l'état de la machine", a-t-il proposé. "Bien sûr, les pièces défectueuses peuvent être causées par un certain nombre de facteurs, mais si vous avez un processus de production éprouvé et que vous commencez à voir une détérioration de choses comme la rectitude, la perpendicularité et la précision des composants, alors vous avez un l'idée que quelque chose commence à échouer."

Otto a fait écho exactement à ce point, disant « à bien des égards, la pièce est le pouls de la machine horizontale. Si vous voyez des inexactitudes dans vos pièces ou si vous obtenez de mauvaises finitions, cela indique généralement que la machine a des problèmes. Il peut s'agir de n'importe quoi, d'un simple composant usé comme un guidage linéaire. Il pourrait s'agir de Turcite détériorée sur une machine à caissons. Il pourrait s'agir de barres de traction faibles. Il pourrait s'agir d'un mécanisme de serrage de palette faible.

"Il y a quelques tests simples que la plupart des machinistes peuvent effectuer pour réduire la zone qui peut causer des problèmes", a-t-il poursuivi. « Par exemple, « placez un outil dans la broche, retirez les clés et faites-le tourner pour voir s'il y a du jeu dans ou hors de la machine, ce qui pourrait indiquer que la barre de traction s'affaiblit. Certaines personnes mettent même un tournevis dans la broche pour la soulever un peu. S'il bouge, les ressorts de la barre d'attelage sont probablement usés. »

Un autre test simple consiste à fixer un indicateur sur la broche, puis à toucher le dispositif tout en essayant de déplacer manuellement la palette. "S'il bouge, vous avez très probablement un jeu dans l'un de vos axes et vous devrez probablement appeler un technicien."

Dans le même ordre d'idées, Hunsucker a déclaré qu'un test régulier de la barre à billes est une méthode rapide et facile pour "détecter les problèmes de précision avant qu'ils ne surviennent, ou au fur et à mesure qu'ils se produisent". Et, pour le meilleur ou pour le pire, il est plus facile de convaincre un client de faire un test périodique du ball bar que de s'inscrire à PM. Après avoir établi une ligne de base, les tests périodiques fournissent des instantanés de la précision géométrique de la machine. À chaque étape, le client peut juger si le degré d'erreur est acceptable ou préoccupant. Il peut décider, par exemple, que même si la machine sort de la tolérance, il continuera à fonctionner car les pièces sont toujours acceptables. D'un autre côté, un atelier aérospatial pourrait examiner les mêmes données et conclure que le risque de produire des pièces défectueuses est maintenant suffisamment élevé pour justifier une évaluation complète et des travaux de réparation probables.

Si une machine qui fonctionnait bien est maintenant d'une imprécision inacceptable, Malanche a recommandé de faire appel à un entrepreneur qualifié ou au constructeur de la machine-outil pour «réinstaller» la machine avant d'envisager des réparations majeures comme le remplacement des vis à billes. « La machine fait des allers-retours depuis des années et la fondation s'installe. Cela provoque un couple de la machine. Nous voulons libérer ce couple. … Je n'ai pas besoin de déplacer la machine, mais je vais la libérer des coussinets d'inertie, la remettre là où elle était, et essentiellement la réinstaller, la réaligner, faire un nouvel étalonnage laser, ce genre de des choses." D'après l'expérience de Malanche, cela résout le problème plus de la moitié du temps si les erreurs en question ne sont pas énormes. "Par exemple, prenez une machine qui tient des dixièmes depuis des années, vous l'avez plantée et maintenant elle en tient un millier. Vous pourrez peut-être résoudre ce problème avec une remise en service. »

Mises à niveau intelligentes

Supposons que votre machine respecte les tolérances requises, mais que vous ayez besoin de plus de débit. Toutes les personnes interrogées pour cet article ont déclaré que la mise à niveau du contrôle n'avait presque jamais de sens. Mais Otto, également chef de produit de Methods pour les machines OKK et Kiwa, a déclaré que deux autres mises à niveau devraient être sérieusement envisagées.

« Nous pouvons installer sur le terrain des pools de palettes supplémentaires pour permettre à la machine de fonctionner plus d'heures sans surveillance avec un plus grand nombre de pièces. Et nous pouvons ajouter une capacité d'outils supplémentaire à une machine afin qu'elle puisse gérer plusieurs pièces qui sont repérées. En fait, a déclaré Otto, environ 60 % des ventes multi-palettes Kiwa et OKK de Methods concernent des machines qui étaient à l'origine équipées d'un agencement standard à deux palettes. En effet, bien que les magasins se voient souvent promettre un contrat de « 40 000 pièces, la commande initiale sera de 3 000. Les clients ont compris qu'il était plus sage d'attendre avant de se lancer dans le plus gros système d'automatisation."

La plupart des horizontales sont équipées de deux palettes qui pivotent à 180°, commutant entre la zone de travail et la station de chargement/déchargement. Methods et d'autres fournisseurs proposent des options d'automatisation qui prennent des palettes supplémentaires vers et depuis le côté charge du changeur rotatif de la machine. Otto a décrit des pools autonomes avec un nombre fixe de palettes desservant une machine, une tour desservant une machine (une approche peu encombrante qui devient maintenant populaire) et des systèmes linéaires utilisant un robot pour desservir une ou plusieurs machines. DeLaughter a déclaré que Doosan construit ses systèmes de palettes linéaires de manière à ce que vous puissiez ajouter jusqu'à six machines au fil du temps, "et étendre vos palettes en même temps, tant que vous commencez avec la base appropriée". Et Otto a ajouté que "la plupart de ces systèmes ont un planificateur, dont certains peuvent gérer des défis complexes dans le routage de divers travaux".

Otto a fait référence à un client qui a reçu un contrat d'urgence pour fabriquer des pièces de respirateur pendant la pandémie de COVID-19 alors qu'il avait perdu la moitié de son personnel à cause de la maladie. Methods stocke des kits d'automatisation pour une mise à niveau rapide sur le terrain et a équipé l'atelier d'un pool de palettes à six stations pour une machine Kiwa KH-45 existante, ainsi qu'un nouveau Kiwa KH-4500 avec un autre pool de palettes à six stations. Les deux machines utilisent les mêmes palettes.

"En quelques semaines, il est passé d'environ six heures de course par jour, parce que c'est tout ce que vous obtenez d'un opérateur, à environ 16 heures. Il s'est finalement levé jusqu'à environ 22 heures par jour, avec une légère assistance », a déclaré Otto. "Nous avons pris exactement les mêmes tâches, vitesses, flux, tout ce qu'il a fait auparavant. Tout ce que nous avons fait, c'est ajouter deux pools de palettes et cela a prolongé ses journées et doublé sa production avec le même nombre de personnes."

L'augmentation de l'usinage sans surveillance nécessite souvent d'augmenter la capacité du changeur d'outils automatique, surtout si vous automatisez une variété de travaux. Otto a expliqué que "différents fabricants ont différentes manières d'étendre leurs carrousels d'outils", et certains sont conçus pour le rendre facile dès le départ. Par exemple, Methods peut simplement ajouter des magasins à une machine OKK, et dans certains cas passer de 60 à 170 outils. "Nous pouvons moderniser sur le terrain un changeur d'outils Kiwa de 120 à 240 outils en un jour et demi environ."

Otto a suggéré plusieurs autres mises à niveau qui s'avèrent souvent rentables, telles que l'ajout d'une sonde (pour une configuration plus facile et automatisée) et un extracteur de brouillard pour une meilleure santé et sécurité. Une filtration améliorée du liquide de refroidissement et un convoyeur à copeaux peuvent également être utiles si vous avez augmenté le débit. Et les "mises à niveau logicielles pour surveiller les charges des outils et des choses comme ça" peuvent être très utiles.

Appel difficile :réparer, reconstruire ou remplacer ?

Si votre console HMC rencontre un problème majeur, vous êtes confronté à un choix difficile :la réparer, la reconstruire ou la remplacer ? Et ce n'est pas uniquement une question de coût en espèces pour chaque option. D'une part, même si vous pouvez reconstruire l'ancienne machine pour beaucoup moins cher qu'une nouvelle machine, vous devez tenir compte de l'utilisation que vous pourriez faire de cet espace et des avantages que la nouvelle technologie apporterait.

Klaus Miller, vice-président des ventes chez Absolute Machine Tools Inc., Lorain, Ohio, a signalé que de nombreux clients remplacent les consoles HMC vieilles de 15 à 20 ans parce qu'elles sont usées et beaucoup plus lentes à tous égards que les nouvelles technologies.

"Certaines machines de ce millésime ont des broches entraînées par courroie capables de tourner seulement de 8 000 à 10 000 tr/min", a déclaré Miller, "par rapport aux broches intégrales d'aujourd'hui fonctionnant à 15 000 tr/min. Le temps de changement d'outil sur les machines plus anciennes est probablement de cinq à six secondes, soit au moins le double de ce que vous verriez aujourd'hui. »

De plus, les clients sont souvent obligés de réduire davantage les vitesses sur les machines plus anciennes. "J'ai beaucoup de clients qui utilisent leurs machines de 15 à 20 ans à mi-rapide parce que la machine ne peut plus prendre la pleine vitesse." En plus de cela, a déclaré Miller, «les anciens horizontaux de 400 mm étaient des porcs, ils étaient énormes. Grand et carré, beaucoup de tôle, avec un changeur d'outils construit sur le côté et un convoyeur à copeaux étendu à l'arrière de cinq ou six pieds supplémentaires. Maintenant, tout est fermé et vraiment compact."

Lee a déclaré que les HMC Doosan sont conçus pour fonctionner 40 heures par semaine pendant 20 ans sans nécessiter de réparation majeure, ce qui correspond au marché des ateliers. "Mais", a ajouté Lee, "les clients horizontaux fonctionnent souvent 24h/24 et 7j/7. Ces clients auront besoin d'importants travaux de réparation dans cinq à sept ans. Pourtant, même après seulement cinq ans, a souligné Lee, ils peuvent augmenter leur productivité de 15 à 25 %, voire jusqu'à 30 % selon l'application, en achetant une nouvelle machine. Ainsi, un client à volume élevé, qui a probablement aussi des normes élevées en matière de disponibilité requise, devrait remplacer une machine usée. D'un autre côté, a déclaré Lee, ils ont des clients d'ateliers de travail qui exploitent leurs HMC depuis 40 ans. "Donc, cela dépend de l'utilitaire", a-t-il déclaré.

Malanche a noté que les machines Mitsui Seiki sont conçues pour durer 75 000 heures. Il se souvient d'avoir rendu visite à un client automobile qui possédait 25 machines mais n'en avait conservé aucune au-delà de cinq ans.

« Il a vraiment aimé notre équipement et était extrêmement satisfait de la disponibilité, de la fiabilité et de la qualité des pièces. Mais il m'a dit catégoriquement que l'idée d'avoir des machines occupant de l'espace au sol dans son usine pendant plus de cinq ans, quel que soit leur état, n'était pas pratique. Le monsieur m'a expliqué que les progrès technologiques en matière de vitesse et de production changeraient considérablement d'année en année. Et une machine-outil capable de faire, disons, 40 mpm en vitesse rapide aujourd'hui, serait capable de faire 60 mpm dans cinq ans. Ainsi, la production des machines occupant de l'espace au sol allait être augmentée uniquement par les progrès de la technologie. Pourquoi avoir des machines produisant 100 % des pièces nécessaires si vous pouvez avoir le même nombre de machines produisant 133 % ?"

Il existe des arguments en faveur de la réparation ou même de la reconstruction d'une ancienne console HMC. Premièrement, si la machine est solide mais nécessite une réparation spécifique (par exemple, un remplacement de vis à billes), cela peut très bien valoir la peine d'être fait. Si le retrait et le remplacement de la machine étaient extrêmement perturbateurs, il serait peut-être préférable de la reconstruire dans l'atelier. Il en va de même si la livraison d'un remplacement prendrait trop de temps.

Plus la machine est chère, plus sa reconstruction est attrayante. Comme l'a dit Hunsucker, « une machine à fourreau avec une tête d'attelage à engrenages… est difficile à remplacer. C'est assez coûteux de refaire les chemins et le ruban adhésif, mais c'est aussi assez facile pour un technicien formé. Tant que l'électronique n'est pas ancienne, reconstruire ces machines et les remettre en production est une option viable."

Il y a une quatrième option, a ajouté Hunsucker :réutiliser la machine. Par exemple, si une machine ne respecte plus des tolérances strictes, vous pouvez toujours la réparer suffisamment pour la faire fonctionner et l'utiliser pour l'ébauche.

Enfin, si vous avez décidé d'investir dans de nouvelles technologies, renseignez-vous sur un échange. Si votre machine n'est pas une épave totale, votre sympathique distributeur local lui trouvera une nouvelle maison et vous économiserez de l'argent sur la nouvelle machine. DeLaughter a déclaré qu'ils prenaient une machine dans le commerce environ la moitié du temps.


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