El fabricante de troqueles adopta IIoT para pasar a una producción de tiradas más cortas

American Punch Co. (Euclid, Ohio), un proveedor de punzones y matrices tanto para mercados de estampado de gran calibre como el de la construcción como para mercados de menor calibre como el automotriz, tiene que seguir el ritmo de su base de clientes. Esto ha significado pasar de una producción de gran volumen a mecanizar de manera efectiva tiradas más pequeñas con tiempos de respuesta más cortos para cumplir con los pedidos de entrega justo a tiempo exigidos por la implementación de estrategias lean de sus clientes. Como era de esperar, adaptarse a estas demandas ha creó su propio conjunto de desafíos, incluida la búsqueda de formas de mantener bajos los costos a pesar del potencial de una mayor participación laboral.

Frente a estos problemas, el ingeniero de producción Brian Cain comenzó a reevaluar los procesos de fabricación de la empresa en 2012. Una visita a la Exposición Internacional de Tecnología de Fabricación (IMTS) de ese año puso al Sr. Cain en contacto con LNS, cuyo sistema e-Connect introdujo American Punch al Internet industrial de las cosas (IIoT), así como una forma de automatizar los cambios de programa entre el alimentador de barras y el torno.

Buscando una manera de pasar a ciclos de producción más cortos

Si bien los punzones y troqueles de alta precisión de American Punch fueron bien recibidos por sus clientes, su proceso de fabricación se orientó a prácticas de producción estándar que producen cientos de una sola pieza, en lugar de los lotes más pequeños de cinco, 10 o 20 piezas que demandan cada vez más los clientes. .

“Las tiradas cortas como estas requieren múltiples configuraciones y una mayor atención por parte del operador de la máquina, lo que, por supuesto, agrega tiempo y costo de mano de obra a las piezas”, dice el Sr. Cain. “Una alternativa es hacer tiradas más largas y almacenar los productos terminados hasta que el cliente los quiera. Si bien almacenamos una cantidad de piezas de alta rotación para ciertos clientes, agregar muchas de estas piezas de menor volumen involucra capital de trabajo adicional, requiere más espacio en el piso y aumenta nuestro trabajo en proceso. Entonces, comencé a buscar formas de hacer que estas tiradas de pequeño volumen fueran más eficientes. Ya usábamos un alimentador automático de barras para cargar material en nuestras máquinas CNC, que funcionaba bien para la producción de alto volumen, pero no para las tiradas más cortas que querían nuestros clientes. Cada vez que cambiábamos a una pieza nueva significaba llamar a otro programa tanto en la máquina de torneado como en el alimentador de barras”.

Encontrando una solución en IMTS

El Sr. Cain había decidido que la solución ideal implicaría juntar una familia de piezas similares que tuvieran una variedad de longitudes y características, y luego ejecutarlas todas al mismo tiempo con una configuración. Sin embargo, nadie con quien habló en la feria comercial pudo idear una buena manera de ejecutar varias piezas de material en barra en una sola configuración.

Luego visitó el stand de LNS America Inc. y habló sobre sus necesidades con el gerente de control y software de sistemas Randy Lewis. Hablaron sobre el sistema de comunicaciones ethernet e-Connect, que permite que el alimentador de barras y el control de la máquina CNC compartan datos.

Cuando e-Connect y el CNC de la máquina herramienta "hablan" entre sí, el primero puede ver el programa de producción al finalizar una ejecución de pieza para seleccionar la siguiente pieza que se producirá y luego transferir estos datos al alimentador de barras. . El alimentador de barras consulta su biblioteca interna de piezas que almacena todos los parámetros del alimentador de barras para hasta 500 programas de piezas, selecciona el programa que coincide con el elegido por el programa maestro y luego se ajusta automáticamente al nuevo programa.

Esta era exactamente la solución que buscaba el Sr. Cain. “Aprendí que estábamos en la planta baja de este tipo de intercambio de datos que ahora se está generalizando”, dice. En ese momento, las máquinas del Sr. Cain no estaban listas para compartir datos, por lo que LNS trabajó con el proveedor de máquinas herramienta de American Punch y el fabricante de equipos originales para ponerlas al día.

Poner a trabajar la conectividad de la máquina-herramienta

En esa aplicación, el sistema e-Connect residía en el LNS Quick Load Servo 80 S2:un alimentador de barras completamente automático, servocontrolado, totalmente eléctrico y de longitud de husillo que carga barras de 14 a 63 pulgadas con diámetros que van desde ¼ a 3 ¹ /₈ pulgadas. El operador de la máquina American Punch cargaría el alimentador de barras con una barra de acero para herramientas de 1 ½ pulgadas y ejecutaría un programa macro que permite que el control del torno y el alimentador de barras cambien de una familia de piezas a otra sobre la marcha.

Una configuración típica incluiría cargar la barra de material de diámetro apropiado para hacer varias cantidades de diferentes longitudes de piezas. Por ejemplo, usaría barras de 1 ½ pulgada de diámetro para producir 50 piezas de 2,500 pulgadas de largo, 10 piezas de 3,025 pulgadas de largo, 75 piezas de 3,500 pulgadas de largo y así sucesivamente. Las partes también pueden variar en forma. Esta configuración permitió la producción desatendida, incluso sin luces, en tiradas cortas de piezas.

En la actualidad, con cuatro celdas de trabajo que utilizan el sistema LNS e-Connect y los alimentadores de barras, American Punch procesa más de 300 000 piezas cada mes y está en proceso de agregar capacidad adicional para satisfacer las demandas de los clientes. La celda de trabajo más nueva consta de un alimentador de barras LNS Quick Load Servo 80 S2 que carga material en barra en un centro de torneado Doosan Puma 2100SY capaz de fresar, taladrar y roscar con macho. Además de interactuar con el alimentador de barras LNS, el CNC de la máquina también se comunica con un sistema de alta presión programable para aplicar la cantidad precisa de refrigerante para cada operación de mecanizado.

Otro beneficio del sistema e-Connect es la reducción del desperdicio de material. Además de almacenar los parámetros del alimentador de barras para cada uno de los programas de pieza, e-Connect rastrea el uso de material y comunica esta información a la máquina herramienta. El programa maestro analiza la cantidad de material disponible y la longitud de las piezas en la cola de producción para determinar si hay suficiente material para ejecutar la cantidad requerida de una pieza en particular. Si no hay suficiente material para toda la tirada, el sistema determina la longitud de cualquier remanente, solicita la siguiente pieza en el programa que se ajuste al stock restante y el torno y el alimentador de barras se ajustan automáticamente para fabricar la nueva pieza. Una vez que se usa la barra, el alimentador de barras carga la siguiente barra y el sistema repite el proceso hasta que realiza todas las piezas programadas.

“Estas celdas de trabajo han logrado una mejora significativa en nuestro costo por pieza a través de la operación desatendida y al agregar un turno nocturno sin mano de obra”, dice el Sr. Cain, y agrega:“No solo resolvimos el problema del tiempo de entrega, hemos ampliado nuestra capacidad para asumir trabajo adicional”.