CAD/CAM + 従業員のエンパワーメント = 効率の向上

Oct 29, 2023

製造業全体で、企業は損失を取り戻し、コストを削減しようとしています。 Amada Tool America Inc. は、従業員主導のプロセス改善を通じて CAM ソフトウェアの可能性を解き放ち、コスト削減を達成しました。 その結果、生産サイクルタイムは半分に短縮され、工具メーカーはより機敏になり、新たな課題に迅速に対応できるようになりました。

ニューヨーク州バタビアにあるアマダ ツール アメリカは 1965 年に設立され、その後 1990 年にアマダ社 (日本の伊勢原市) に買収されました。 同社は金属加工装置や工作機械の開発、製造、サービスを行っています。 米国内でアマダのタレットパンチプレスおよびプレスブレーキ機械に標準および特殊工具の両方を提供します。 Amada Tool America は 80 名を雇用し、75,000 平方フィート [6,968 平方メートル] の施設内にあります。

部品はさまざまな鋼材から製造され、グラインダー、フライス盤、旋盤、バンドソー、放電加工機で機械加工されます。 同社はフローショップとして運営し、アマダの機械で各ステーションサイズの標準ツールセットを製造しています。 ただし、一般的なフロー ショップ プロセスとは異なり、各パーツにはさまざまなセットアップや切り替えが必要な多数のバリエーションが存在する可能性があります。 このような製品の多様性は、部品や操作を頻繁に切り替えるオペレーターにとって複雑さを増しました。

この課題により、生産プロセスを合理化する機会が得られました。 Amada Tool America は、コネチカット州トーランドに本拠を置く CNC Software LLC から Mastercam CAD/CAM ソフトウェアを購入することで、プログラミング機能を拡張しました。 このソフトウェアは、製品ごとに保存された個別のプログラミング ファイルを使用して機器のセットアップを標準化しました。 バーコード スキャナーを組み込むことで、オペレーターが部品番号をスキャンしてデータ ファイルに簡単にアクセスし、効率的に生産を開始できるようになりました。

「私にとって、Mastercam はツールです」とアマダのプログラマー、リッキー・ストライフ氏は語ります。 「職人は道具がなければ何の役にも立ちません。そして、職人がいない道具も同様に何の役にも立ちません。ですから、この道具とこの能力を手に入れれば、他の使い方を考えるのは簡単です。」

初期トレーニングとして、アマダは従業員をニューヨーク州オンタリオの Mastercam Reseller OptiPro Systems に派遣し、旋盤、フライス加工、3D フライス加工の授業を受けました。 従業員はオンライン リソースも利用して、ソフトウェアの機能について詳しく学びました。 このトレーニングにより、オペレーターは「すぐに部品を作成し、プログラムを作成し、時間を節約できた」とシュトライフ氏は述べた。

統合後、アマダは最適な加工のための設定を更新するためにプログラミング ファイルを見直し始めました。 ツールパスと装置の設定はより効率的なオプションで改善され、平均サイクルタイムは半分になりました。

「ツールパスははるかに直感的でした」とシュトライフ氏は説明しました。 「エアカットやプランジ動作やリトラクト動作などの不必要な工具の使用が少なく、新しいプログラムを作成するのが非常に簡単でした。」

最も重要な改良点は、アマダ HRB シリーズ自動工具交換装置 (ATC) 用に製造された工具に関係しています。 トラニオンテーブルを備えた 4 軸フライスを使用して、部品を固定プレートに取り付けました。 機械加工は上部と背面で完了し、後者へのアクセスを可能にするスロットが設けられました。 当初、部品の実行時間は 90 分で、さらに手動のバリ取り操作が 20 分かかりました。 プログラミングの更新後、機械内でバリ取りが行われるため、合計サイクル時間は 35 分に短縮されました。

全体的な節約内容は次のとおりです。

-- サイクル時間だけでも 50% 削減

-- サイクルタイムとバリ取りの合計を 93% 削減

--部品あたりの工具コストを 140% 削減。

この結果を達成するために、シュトライフ氏はバリ取りと面取り用の高速ツールパスを組み込むことで機械加工作業を合理化しました。 動的フライス加工ツールパスに続いて 3D 輪郭ツールパスを使用すると、同じブル エンド ミルでスロットを粗く加工し、その後角度を付けて傾斜を付けて目的の面取りエッジを作成することができました。 3D ツールパスは、部品表面の傾斜にある穴にも半径を適用しました。

どちらの例でも、手作業による仕上げの必要性がなくなり、生産性が向上し、表面仕上げの品質が向上しました。 Streiff 氏によると、ほとんどの場合、サイクル タイムと力の負荷が減少したため、工具寿命は 4 倍になりました。

ソフトウェアのダイナミック モーション テクノロジーは、工具の切削動作を継続的に調整して、切りくずの厚さを一定に維持します。 一部の部品では振動の可能性が高く、より軽いクランプ方法が採用されていたにもかかわらず、切削力が制御されたため、発生する熱の量と振動が減少しました。

工具の長さ全体が係合し、工具の摩耗が少なくなり、より多くの材料除去が可能になりました。 コストのかかる衝突エラーを回避するために、シミュレーションを使用して厳しい許容誤差を検証しました。 フライス工具には、スロットを通って部品の背面にアクセスするためのクリアランスが限られており、工具本体と機械固定具の間がわずか 1 ミリメートルで動作していました。 マシンのサイズにより視界が限られていたため、シュトライフ氏はデスク上で検証と必要な修正を完了しました。

「コンピューター画面上ですべてを正しく見ることができました」とシュトライフ氏は述べ、プロセスを明確に確認し、工具のクリアランスを確認できたと述べました。 「それがクリアできない場合、それをクリアするためにどれだけツールを伸ばさなければならないかがわかっていました。」

別の課題に直面しているアマダは、ファナック コントローラを備えた 3 軸ミルで HRB プレス ブレーキ用のさまざまな幅の分割工具を製造しています。 指定された幅に仕上げるには、セグメントの左側と右側の両方をフライス加工および研削する必要がありました。 パーツは手作業で1mmの面取りをして仕上げました。 各パーツは 6 つまたは 12 つのエッジで構成されており、完成までに 1 つのエッジあたり平均 3 ～ 5 分かかりました。

標準の直角ヘッド (RAH) では、特定の角度に手動で割り出す必要があるため、各側に 1 つずつ、2 つのツールを購入する必要があり、1 個あたり約 10,000 ドルの費用がかかります。 よりコスト効率の高いオプションを探しているときに、Streiff 氏はクーラント駆動の交換可能な直角ヘッドである Titespot Angle Head (Eltool Corp.、オハイオ州マンスフィールド) を発見しました。 ヘッドに動力を供給するためにスピンドルの回転が必要ないため、スピンドルがインデクサーとして機能し、単一のヘッドが長い部品の両側にアクセスできるようになりました。

Titespot アングル ヘッドの利点を最大限に活用するために、アマダは、3 軸機械の動作に限定されていたファナック コントローラ上でそれをプログラムする方法を決定する必要がありました。 通常の工具には長さと直径のオフセットが必要です。 この例では、RAH には工具の長さ、直径、工具の先端から主軸の中心までの距離が必要でした。

余分なオフセットとカッター補正の問題を解決するために、Streiff 氏は集合ヘッドを使用して Mastercam でツールパスをプログラムし、ツールパス設定でコンピューター補正を使用して Mastercam が面取りツールの直径補正を処理できるようにしました。 次に、ソフトウェアを使用して、プログラム内のすべての X の動きにファナックの共通変数を追加しました。 この変数は機械のサブプログラムを通じて計算され、スピンドル中心線からの面取りツールの長さと必要な部品幅を考慮して、それを Mastercam でプログラムされた X 値に加算します。 この方法をクイック レスポンス コード スキャナーと組み合わせることで、Streiff 氏と彼のチームは 1 つの Mastercam プログラムを使用して任意の幅の部品を実行できるようになりました。

データ ファイルをファナック コントローラに転送するには、ポスト作成が必要でした。 シュトライフ氏の要請に応じて、OptiPro チームは彼に執筆後の文書を送りました。 Streiff は、オンライン フォーラムと併せてその情報を使用して、既存の投稿を変更し、目的のコードを正常に出力することができました。 全体として、機械のサイクル時間は 1 分に短縮され、最小限の手動バリ取り作業は 10 秒になりました。 追加のマシンの変更は必要ありませんでした。

「これはかなりクールだと思いました」とシュトライフ氏は満面の笑みで、ファナックが制御する標準の 3 軸マシンに、ツール、コーディング、および Mastercam ポストを追加して 3+1 に変換するようなものだと付け加えた。

直角ヘッドのプロセス改善に触発され、シュトライフ氏はアマダ RS テクスター研削盤の平面と軸方向を操作することにしました。この研削盤は、V 字型の角度と半径を作成する研削、平面研削、プロファイル研削に使用されます。 アマダは 30 を超える部品プロファイルを扱うため、メーカーはホイールをブランクで注文し、シングルポイント ダイヤモンドで機械加工します。 オペレータが磨耗したホイールを交換するたびに、機器の G コード プログラムを好みのプロファイルに仕上げるまでに 30 時間もかかることがあります。

非効率性に対処するために、シュトライフ氏はソフトウェアで平面を操作し、機械の X、Y、および W 軸と相関するように軸を正しい方向に揃えました。 ダイナミック荒加工ツールパスを使用すると、サイクル タイムが 30 時間から 6 時間に短縮されました。

「提供されたプログラムは、ほとんどの場合、空気を切断することによって全体のプロファイルを実行していましたが、動的荒加工は明らかに空気を切断していません」とシュトライフ氏は説明しました。 「切り口の肉までしっかり入っています。」

シュトライフ氏は今後もプログラミングの知識を活用して、会社の既存の業務や新しいプロセス内での改善の機会を模索し続けます。 現在の多くのメーカーと同様に、アマダも人材不足に陥っています。 同社が空席を確保できれば、Mastercam をより頻繁に活用し、さらに多くのメリットを得ることができるだろうとシュトライフ氏は述べました。 アマダは若い世代や潜在的な将来の従業員に投資し、地域の教育に取り組んでいます。 BOCES としても知られる Genesee Valley Educational Partnership のスポンサーです。この学校は、ニューヨーク州バタビアにキャンパスを持つ技術専門学校です。メーカーは、イベントへの参加、ツアーの促進、生協プログラムとの提携を通じて学校をサポートしています。 。 実際、Streiff は BOCES 生協プログラムと Amada Tool America の見習いプログラムの卒業生です。

アマダは工具メーカーとして、CAD/CAM ソフトウェアや十分な訓練を受けた従業員など、自由に使える多くのツールを備えています。 ただし、適応性は両方が相乗して初めて実現します。

「これらすべてのプロジェクトの大きなポイントの 1 つは、このツールをバッグの中に入れていたことです」とシュトライフ氏は証言しました。 「私はそのツールを持っていて、その使い方を知っていたので、コンピューターの電源を入れる前からプロセスを改善できると確信していました。」

Amada Tool America の詳細については、www.amada.com をご覧いただくか、585-344-3900 までお電話ください。 CNC ソフトウェアの詳細については、www.mastercam.com にアクセスするか、800-228-2877 までお電話ください。

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