Maîtrise de la fabrication lights-out : Votre guide complet pour la production sans opérateur

C'est un défi de trouver des machinistes hautement qualifiés. Les demandes de production sont presque toujours croissantes. La fabrication « lights-out » cherche à tirer parti de la technologie d'aujourd'hui dans les heures réservées au repos humain et aux pénuries de talents. Mais il y a beaucoup à comprendre pour la faire marcher efficacement et efficacement dans les ateliers pas habitués à automatiser. Voici un guide sur ce qu'il faut savoir.

Les fabricants luttent avec comment gérer les demandes de production aujourd'hui et dans un futur proche. Débit, temps de cycle, TRS, ingénierie de processus, programmation machine — ce sont les méthodes et métriques qui dirigent l'industrie de l'usinage métallique d'aujourd'hui pendant que beaucoup des machinistes les plus expérimentés prennent leur retraite.

Ça peut laisser la direction d'un atelier avec d'importantes décisions de talents et technologie. Automatisons-nous ou laissons-nous les machines et outils inactifs plus des trois quarts des heures de travail disponibles ?

Beaucoup d'ateliers penchent vers la fabrication automatisée « lights-out » pour les soirs et weekends quand les employés sont à la maison ou quand le travail par quarts se termine.

Il y a des mises en garde. Il doit y avoir assez de travail pour les machines et équipements pour justifier l'investissement. Toutes les pièces fabriquées ne sont pas adaptées à l'usinage non surveillé — bien que la plupart le soient avec la bonne approche et exécution.

Pourtant, même avec ces contraintes, plus vous en savez sur comment automatiser, plus il y a de production potentielle pour aider le résultat net. Voici les questions que vous devez poser pour planifier et rendre la fabrication lights-out une réalité.

Avons-nous le bon mix de pièces pour la fabrication automatisée ?

La première question devrait être si c'est approprié pour l'automatisation. Vous pourriez penser que l'usinage non surveillé n'est possible que pour les ateliers produisant des pièces relativement simples, faiblement tolérées, par milliers, de préférence en aluminium ou autre matériau à usinage libre.

Pas si sûr. Il y a beaucoup d'ateliers qui ont éteint les lumières sur des composants en titane et Inconel à tolérances serrées, hautement complexes — même en quantités unitaires. La recette du succès dans ces environnements n'est pas basée tant sur le métal que vous coupez ou les tolérances que vous tenez. C'est plus sur les étapes que vous prenez pour conquérir les variables de l'usinage.

Si le processus est stable et prévisible, la plupart des pièces sont candidates pour un certain niveau d'automatisation pourvu que ce qui suit est intact :

• Mécaniques de contrôle des copeaux
• Gestion de la durée de vie d'outil
• Métrologie en processus

Une famille de pièces ou une pièce fréquemment répétée est un excellent point de départ pour toute initiative lights-out.

Plongez sous la surface de la production dans l'article « Temps de cycle vs Takt Time : Pourquoi les différences importent.»

Avons-nous les bonnes caractéristiques machine et outils pour la fabrication lights-out ?

N'importe quelle machine-outil CNC peut être automatisée, bien que ce soit décidément plus facile avec certains types d'équipement. Par exemple, les tours viennent standard avec maintien de pièce hydraulique, un prérequis pour toute automatisation.

Beaucoup sont aussi équipés de convoyeurs à copeaux et systèmes de fluide de coupe haute pression qui aident à assurer que les copeaux égarés ne causeront pas de problème pendant la nuit.

Bolt-on un chargeur de barres style magasin et un système de palpage en processus pour garder un œil sur les choses et les chances sont bonnes que vous puissiez garder la machine en marche non surveillée pour un quart ou deux de plus.

C'est un peu différent pour un centre d'usinage vertical. Ce n'est pas impossible, ni même terriblement difficile, mais ça demande un peu plus d'effort. Un CUV a besoin :

• D'un robot pour charger et décharger les pièces
• D'un convoyeur pour déplacer la matière première dedans et les pièces usinées dehors
• D'un étau automatisé ou système de palettes
• D'un moyen efficace pour sortir les copeaux de la zone de travail

Les centres d'usinage horizontaux sont les plus amicaux à l'automatisation de tous. Un CUH élimine beaucoup de lacunes du CUV, surtout quand équipé d'un magasin de palettes ou système de palettes linéaire.

Quel que soit le type ou marque de machine, cependant, elle devrait avoir : la puissance de broche nécessaire pour enlever le métal efficacement, être assez précise pour respecter les tolérances de pièce sans surveillance, et être extrêmement fiable.

Les machines plus récentes sont aussi équipées de capacité de mise en réseau Ethernet. Elles viennent aussi souvent avec des capteurs avancés qui facilitent la surveillance des conditions d'usinage et l'analyse d'événements qui peuvent avoir eu lieu pendant la nuit.

Une autre façon de réduire les coûts et augmenter l'efficacité est en recyclant les fluides de coupe. Voyez comment dans « Le recyclage des fluides de coupe peut aider à réduire l'élimination du fluide de refroidissement.»

Avons-nous le bon outillage et maintien de pièce compatibles avec l'automatisation ?

Pour maximiser les capacités lights-out d'une machine, elle devrait avoir beaucoup de stations d'outils supplémentaires avec une sorte de fonction de gestion de durée de vie d'outil.

L'objectif ? Rendre facile pour les programmeurs CNC d'appeler des outils de coupe de remplacement à intervalles prédéterminés ou quand le système de palpage indique que l'outil s'est usé. C'est moins une préoccupation quand on coupe des matériaux comme l'acier doux ou l'aluminium, mais le besoin d'outils redondants devient de plus en plus important quand on s'aventure dans le territoire de l'inox et superalliages.

Ceci présente un autre argument fort pour un CUH : La plupart des constructeurs de machines fournissent des options pour des magasins d'outils massifs et systèmes de stockage d'outils centralisés. Un tour multitâche avec capacités de changement d'outil est un bien meilleur choix pour le travail lights-out qu'un tour à tourelle basique.

Quel est le bon outillage ? C'est quelque peu sans importance d'un point de vue automatisation, bien qu'investir dans des systèmes de porte-outils double contact Capto, HSK, KM ou équivalents est toujours une bonne idée pour les ateliers qui valorisent le temps de fonctionnement et l'efficacité machine.

D'autres types d'outillage qui comptent pour la fabrication lights-out incluent : serrage zéro-point à changement rapide, mors et dispositifs à changement rapide, et étaux hydrauliques ou pneumatiques. Tous ces domaines d'outillage augmenteront la flexibilité du plancher d'atelier et réduiront le temps d'arrêt machine.

Avons-nous la surveillance à distance, logiciels et machinistes d'astreinte ?

Le palpage monté sur broche ou tourelle est critique pour la détection d'outil cassé, validation du positionnement de pièce et mesure en processus. Ces systèmes sont maintenant standard sur beaucoup de machines-outils.

Fini les jours des programmes macro complexes. Les systèmes de surveillance et logiciels d'aujourd'hui sont bien plus faciles à utiliser qu'ils ne l'étaient autrefois.

Le palpage est un composant nécessaire de toute stratégie d'usinage non surveillé, mais les ateliers devraient aussi avoir un certain niveau de capacités de surveillance à distance. Cela pourrait être quelque chose d'aussi simple qu'une notification du CNC au téléphone du machiniste d'astreinte pour la semaine à propos d'une machine qui s'arrête.

Notez : Il doit y avoir une certaine intervention humaine dans une approche lights-out. Ces systèmes de surveillance nécessitent que l'information soit envoyée à une personne en cas d'arrêt machine, défaillance d'outil ou autre problème. La dernière chose qu'un atelier veut est un arrêt de travail complet qui affecte la production diurne. Le but est d'éviter encore les temps d'arrêt, donc avoir une rotation de machinistes d'astreinte est impératif.

C'est aussi faisable de monter des caméras à l'intérieur de chaque machine et se connecter au contrôle machine à travers le réseau privé virtuel de l'entreprise. Comme ça, le machiniste d'astreinte peut jeter un œil et diagnostiquer un problème à distance ou déterminer le niveau de sévérité de la réparation nécessaire.

Les machinistes devraient aussi avoir accès à un logiciel de simulation d'usinage pour s'assurer qu'aucune surprise n'arrivera dans les trajectoires d'outil post-traitées. Ils ont aussi besoin d'un magasin d'outils bien organisé,

Ne prenez pas la fabrication lights-out à la légère

Ça peut sembler facile — et vous utilisez peut-être déjà certains des outils et technologies gain de temps pour aider votre atelier à bien tourner aujourd'hui. Mais il est important de comprendre qu'un effort d'ingénierie réel est requis dans le développement et validation de processus, mise en place et gestion des routines de palpage, gestion de durée de vie d'outil, robots et pinces, et systèmes de surveillance à distance.

Au-dessus de tout ça, les machines-outils elles-mêmes doivent être maintenues en excellent ordre de marche. Donnez une attention spéciale à la maintenance routine machine et outil, gestion du fluide de coupe et organisation du plancher d'atelier pour que les surprises de fin de nuit soient gardées au minimum.

Passer en lights-out est un voyage tout compris. Il maximise les heures d'usinage disponibles et le potentiel d'un atelier.

Votre atelier fait-il de la fabrication lights-out ? Qu'est-ce que la plupart des ateliers ne réalisent pas à ce sujet ? Exprimez-vous et posez des questions sur le forum usinage métal.