VTLs invertidas facilitam o fluxo de peça única

Poucas empresas de usinagem possuem um produto emblemático com o fator “cool” do Argo, um veículo anfíbio todo-o-terreno (ATV) que tem sido usado em atividades de exploração, busca e salvamento, industriais e recreativas desde o final dos anos 60. No entanto, apenas nos últimos cinco anos, o fabricante Ontario Drive and Gear (ODG) investiu mais de US$ 10 milhões em novos equipamentos para dar suporte a uma parcela mais significativa de seus negócios:os serviços de fabricação de engrenagens que começou a fornecer em 1985 para capitalizar as lições aprendidas. aprendeu ao projetar e fabricar a transmissão do Argo. Entre esses equipamentos está um grupo de máquinas que teve efeitos particularmente amplos na fabricação de engrenagens na ODG:quatro tornos de torre vertical invertida (VTLs) EMAG para os quais a automação não é um acessório, mas parte integrante do projeto. Essas máquinas têm sido o principal impulsionador por trás de um movimento em direção a uma estratégia de fabricação celular de fluxo de peça única que melhorou significativamente o rendimento, a flexibilidade e a qualidade das peças para uma parte crítica da linha de produtos da empresa. A regra 80/20 Agora comemorando seu 50º ano de atividade, a ODG opera duas fábricas em New Hamburg, Ontário:uma dedicada à produção de quadriciclos, a outra para o lado da engrenagem e transmissão do negócio, que inclui design de engrenagem e sistema, montagem de transmissão e testes de desempenho. A ODG Gear mudou-se para esta última instalação em 2000. Ela abrange 56.300 pés quadrados de espaço de fabricação com controle climático que abriga uma variedade de fresadoras, modeladoras e retificadoras de engrenagens CNC, bem como tornos e fresadoras CNC. Os 115 funcionários da fábrica trabalham para produzir mais de 850 números de peças distintas em quantidades que variam de um a 75.000. Aproximadamente metade dos equipamentos no chão de fábrica é usada para operações anteriores ao tratamento térmico e a outra metade é dedicada ao tratamento pós-aquecimento. Os quatro EMAG VTLs brilham em ambas as funções, diz Joel Wright, gerente geral da ODG. Eles estão atualmente emparelhados em duas células para operações de torneamento pré e pós-tratamento térmico, respectivamente. O trabalho principal das máquinas consiste em engrenagens de aço carburadas relativamente pequenas, planas, que não medem mais de 2 polegadas de espessura e 6 polegadas de diâmetro. Esses componentes representam apenas 40 números de peças diferentes. No entanto, como é o caso de muitos fabricantes, essas 40 peças diferentes representam uma parte significativa do trabalho da divisão de engrenagens. “No geral, cerca de 20% das peças representam 80% do volume aqui”, diz Wright. Parar e ir A importância deste trabalho tornou-o um alvo primordial para melhorias de eficiência. No entanto, a sequência de operações permanece essencialmente a mesma de antes da instalação das VTLs. A produção começa com duas operações de torneamento (“Op 10” e “Op 20”), uma para cada lado de uma engrenagem em bruto. As peças seguem para o brochamento para a criação de estrias internas necessárias e depois para a fresagem para a formação dos dentes da engrenagem. Após a rebarbação, eles são enviados para tratamento térmico antes de retornar à planta para torneamento duro em cada lado e operações de acabamento final de moagem. Agora, no entanto, o tempo necessário para todo esse processo é medido em horas em vez de semanas. O Sr. Wright explica que a principal diferença não é a sequência de produção, mas uma nova estratégia de como as peças fluem por essa sequência – uma estratégia facilitada pelas VTLs. Antes de instalar essas máquinas, uma abordagem de produção em lotes e filas tornava a ineficiência praticamente inerente ao processo. “Realizamos as operações iniciais de torneamento em um lote de 600 ou mil ou mais, depois parávamos e movíamos tudo para a brochadeira e assim por diante”, diz Wright. “Sempre foi um homem, uma máquina, com carga e descarga manual. Por mais forte que qualquer combinação de operador-máquina possa ter sido, o fato de que tudo sempre dependeu totalmente do operador foi uma grande desvantagem.” Mesmo pausas justificadas para café ou almoço podem afetar diretamente o tempo do ciclo. Requisitos rigorosos de controle estatístico de processo (SPC) que ditavam inspeções frequentes durante o processo não ajudaram muito. Além disso, embora os erros não sejam comuns, erros simples podem ter efeitos cascata no futuro. Por exemplo, o Sr. Wright diz que pode se lembrar de alguns casos de operadores que carregaram incorretamente peças nos mandris dos tornos horizontais usados ​​antes dos VTLs. Deixando fluir A ODG comprou seu primeiro EMAG VTL, um VL3 com mandril de 8 polegadas, em 2010. Na época, a empresa estava substituindo equipamentos antigos, uma rotina que se repete a cada poucos anos, diz Ed Das, gerente de desenvolvimento de processos. Como se viu, os elementos de design da série VL provocaram uma reformulação do problemático processo de produção em lote e fila. Até o final de 2011, a loja havia integrado três VL5s, que possuem mandris de 10 polegadas. “Não que os EMAGs tenham nos levado até lá sozinhos, mas seu tamanho compacto e automação integrada nos levaram a adotar uma abordagem de fabricação mais celular”, diz Das. Essa abordagem começa com as operações iniciais de torneamento suave Op 10 e Op 20, cada uma das quais é conduzida em um VL5 separado. Todas as máquinas da série VL estão equipadas com transportadores integrados que transportam peças de e para a zona de trabalho. Ao contrário do processo anterior, que exigia várias etapas de carregamento/descarregamento demoradas para cada engrenagem em bruto, os operadores podem preparar até 14 peças por vez no primeiro transportador VL5. Isso é rápido e fácil graças aos prismas transportadores hexagonais em cada estação que garantem um carregamento consistente, diz o Sr. Das. Contanto que uma peça seja colocada em algum lugar no prisma, ele explica, ela será aninhada nos cantos criados pela forma hexagonal, independentemente de sua forma ou tamanho. Dentro da zona de trabalho, o fuso orientado verticalmente da máquina desce de cima para agarrar as peças e apresentá-las a uma torre de ferramentas tipo disco de 12 estações na base da máquina para torneamento Op 10. A construção vertical garante que cavacos e refrigerante caiam da ferramenta e da peça de trabalho, observa o Sr. Das. Em seguida, as peças se movem automaticamente para o segundo transportador VL5 por meio de uma simples estação flip que une as duas máquinas. Quando as peças saem do transportador da segunda máquina após a Op 20, o operador as move para um transportador diferente que leva ao brochamento, fresagem e outros processos a jusante, às vezes realizando uma inspeção em uma estação de medição antes de fazê-lo. “As peças não param, elas apenas passam de processo para processo”, diz ele. “Os programas não estão rodando mais rápido, mas a automação e a consistência das máquinas, ao contrário de um operador, permitem taxas de produção que normalmente são 40% mais rápidas do que antes. Ele apenas cospe partes como pipoca.” Talvez tão significativo seja o fato de que a automação integrada à máquina permite que a empresa destrua essa célula dedicada à vontade para atender às mudanças nos requisitos de produção. Para fins de comparação, o Sr. Das cita o exemplo de um centro de torneamento de fuso duplo. A passagem de peças entre o fuso principal e o subfuso pode fornecer os mesmos benefícios que a estação flip que une os VL5s. Da mesma forma, um carregador de pórtico ou acessório semelhante pode desempenhar o mesmo papel que os transportadores integrados. No entanto, esta solução não teria a vantagem de ter fusos operados de forma independente que podem ser facilmente separados e movidos para diferentes seções da planta sem perder a capacidade automatizada. Como o Sr. Wright coloca, “podemos combiná-los e recombiná-los como Legos”. Os VTLs também contribuíram para melhorar a qualidade das peças. Em última análise, isso é tão importante quanto a economia de tempo - embora, neste caso, os dois andem de mãos dadas, diz Wright. Em um sentido direto, a construção rígida do VL3 e VL5 usado para torneamento pós-tratamento térmico permite tolerâncias de +/- 0,0005 polegada, em oposição a +/- 0,001 polegada com sistemas anteriores. Também notáveis, no entanto, são as melhorias indiretas de qualidade decorrentes da mudança para o fluxo automatizado de peça única. Isso permite que os operadores gastem menos tempo cuidando do processo e mais tempo inspecionando as peças. “Se você puder fazer uma engrenagem melhor, você terá melhores pontos de referência e fará um trabalho melhor de fresagem, retificação de engrenagem e assim por diante”, conclui o Sr. Wright. “As máquinas EMAG melhoraram drasticamente nossa capacidade nesse aspecto.”