山特维克可乐满:卓越的精益加工

国际金属加工网 2019年05月29日

在沃尔沃动力总成北美分公司的铸件供应商改用一种新型材料工艺后,加工公差受到了影响。山特维克可乐满介入其中,不仅建议采用新刀具,还提供了深入的生产率改进计划。

2017年,在沃尔沃动力总成北美分公司位于马里兰州哈格斯敦的工厂,来自沃尔沃和山特维克可乐满的50多名代表齐聚一堂,共同制定了为期一周的生产率提升计划 (PIP),旨在改进一对新型生产单元的加工工艺。
沃尔沃机械加工总监Johan Alexandersson解释道:“虽然这台设备面世才几个月,但我们的机械师对它的操作已经非常熟悉。当时的主要挑战是我们的铸件供应商最近被另一家公司收购了, 这家公司转而采用消失模铸造工艺。这种材料虽然符合我们的规范,但更坚硬、更多孔,而且从公差的角度来看,铸件本身的变数有一些增加。从那以后,我们发现刀具磨损增加,从而使我们的生产量和刀具成本降低到不可接受的程度。”
沃尔沃的PIP主要围绕车轴加工方面的两个不同项目区域。第一个区域是包含三台四轴Heller H 5000卧式加工中心的加工单元,该加工中心采用HSK 100主轴,具有800 x 800 x 800 mm的工作区,并且切屑对切屑换刀时间为4秒。第二个区域包括两台Okuma 2SP-V60双轴立式车床,每台采用2,500 rpm主轴并具有机器人部件处理能力。
据Alexandersson先生称,PIP的目标是提高设备效率、减少废料并延长刀具寿命,但他承认最初也持一定的怀疑态度。他说:“说实话,我起初认为这将是一次大型的推销宣传,所以当看到山特维克可乐满的深度分析和建议后,我们都感到很惊喜。他们考虑地非常周到。”
山特维克可乐满销售工程师Curtis Scott指出,与以往的PIP不同,山特维克并不是将代表派到现场工作一两天,与各种规模的客户打交道以改善特定问题,而是利用精益方法分析生产车间的多个区域。他说:“这就像‘打了激素’的PIP。除了机械加工流程外,我们还研究了物料流动、安全问题、机床及配套设备的安排,以及操作员在日常工作中所经历的步骤…方方面面都有所涉及。”

毋庸置疑,沃尔沃在精益生产方面经验丰富。该公司之所以与山特维克可乐满展开合作,并不是因为缺乏精益制造知识,而是渴望借用另一双眼睛来审视自己。
山特维克可乐满的工程师与指定的沃尔沃员工一起分成两个团队。分配到卧式加工单元的员工发现,机床和夹具很容易就能完成分配给它们的4140个钢托架外壳的加工任务,但建议更换一些铣刀
例如,一种特制槽铣刀的对称设计会导致偏转,需要增加对机床主轴的维护。切换至标准的CoroMill 331槽铣刀后,不仅提高了加工安全性和零件质量,同时也减轻了机床负荷,从而减少了维护工作量。

另一款特殊形式的刀具 (一种带12个刀片的刀具,其交货时间为9至12周) 被替换成CoroMill 390 90度壳形铣刀和CoroMill 495倒角铣刀,从而将生产周期从2.87分钟缩短至仅1.75分钟。
使用4英寸直径的CoroMill 745平面铣刀也产生了类似效果,可将生产周期缩短一半 (仅需1.34分钟),将刀片数量从13减至11,而且大大降低了单个零件的加工成本 (由于切削刃数量从每刀片4条增加至14条)。通过这些刀具更换,单元输出增加了一倍多。
在Okuma车削单元,铸件缺陷使得加工后部小齿轮的过程变得不可预测。操作员不得不频繁换刀,从而导致停机时间无法接受。双轴车床上的操作也不平衡,导致工序10成为瓶颈,而工序20闲置。最后,换模非常耗时,需要6小时以上。该团队为自己设定了一个内部目标,即缩短生产周期、延长刀具寿命并提高工艺稳定性。
他们首先实施了CoroTurn Prime全方位车刀以及其他几种多功能槽铣刀和镗刀来车削后部小齿轮。无需冗长的重新编程,由于Prime能够将粗加工和精加工结合到一个刀具中,而且切削效率比传统解决方案更高,因此这种换刀可将生产周期缩短一半以上。
将两个车削操作混合并移至具有背面倒角功能的特制山特维克可乐满钻头能够将生产周期进一步缩短1.5分钟,同时使整个车削工艺更可预测。
一年后,Alexandersson先生报告称,他和他的团队已经实施了山特维克可乐满的许多建议。“最大的改进可能来自Okuma单元,在那里我们将换模时间缩短至大约两小时。我们接手后立刻行动,如今在多个生产区域实施了一种成熟的快速换模计划。”其中一个是凸轮轴加工部门:“我们对操作员进行录像,将整个制造过程分解成更小的部分,并根据所学知识设计了一个更快速换模的系统。模块化快换刀具的使用是另一个伟大之举,也帮助缩短了装夹时间 — 从通常的六小时缩短至一两小时。总的来说,这带来了许多好处,以至于我们正打算在其他一些工厂尝试。”

持续改进
这些改进本身就很重要,但这两个团队继续提出其他一些改进建议:
• Heller单元的价值流图析表明,对原材料在托盘池上的装载方式进行简单的更改就可以增加产量。具有讽刺意味的是,这项更改要求将其他所有夹具的位置留空,最终使材料加工更容易。
• 通过对检验夹具进行防错防呆 (POKA-YOKE) 处理,可避免因不正确装载部件导致的生产延迟,并减少了操作员的挫败感。
• 扩大卸货区域并增加物料搬运车的数量可以更轻松地满足日常需求。这也有助于避免开放的地板空间变成无规则件的存储位置。
• 通过使用Andon系统错开午休时间和提高机床停机时间的可见性,可以进一步提高机床整体设备效率。
• 安装快换模块化刀具系统不仅可以缩短装夹时间,还使操作员能够更快速、更轻松地在中途换刀。

(山特维克可乐满)

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