Fabricante de matrizes adota a IIoT para mudar para a produção de tiragens mais curtas

A American Punch Co. (Euclid, Ohio), fornecedora de punções e matrizes para os mercados de estampagem de bitola pesada, como construção, e mercados de bitola menor, como automotivo, precisa acompanhar sua base de clientes. Isso significou a mudança da produção de grande volume para a usinagem eficaz de tiragens menores com tempos de resposta mais curtos, a fim de atender aos pedidos de entrega just-in-time exigidos pela implementação de estratégias enxutas de seus clientes. criou seu próprio conjunto de desafios, incluindo encontrar maneiras de manter os custos baixos, apesar do potencial de maior envolvimento da mão de obra.

Diante desses problemas, o engenheiro de produção Brian Cain começou a reavaliar os processos de fabricação da empresa em 2012. Uma visita ao International Manufacturing Technology Show (IMTS) naquele ano colocou Cain em contato com a LNS, cujo sistema e-Connect introduziu a American Punch à Internet das Coisas Industrial (IIoT), bem como uma maneira de automatizar as trocas de programa entre o alimentador de barras e o torno.

Procurando uma maneira de mudar para tiragens de produção mais curtas

Enquanto os punções e matrizes de alta precisão da American Punch foram bem recebidos por seus clientes, seu processo de fabricação foi voltado para práticas de produção padrão que produzem centenas de uma única peça, em vez dos lotes menores de cinco, 10 ou 20 peças cada vez mais exigidos pelos clientes .

“Pequenas tiragens como essas exigem várias configurações e atenção redobrada do operador da máquina, o que, é claro, adiciona tempo e custo de mão de obra às peças”, diz Cain. “Uma alternativa é fazer tiragens mais longas e estocar os produtos acabados até que o cliente os queira. Embora tenhamos em estoque várias peças de alta rotatividade para determinados clientes, a adição de muitas dessas peças de menor volume consome capital de giro adicional, requer mais espaço físico e aumenta nosso trabalho em processo. Então, comecei a procurar maneiras de tornar essas execuções de pequeno volume mais eficientes. Já estávamos usando um alimentador automático de barras para carregar material em nossas máquinas CNC, o que funcionou bem para produção de alto volume, mas não para as tiragens mais curtas que nossos clientes queriam. Cada vez que mudávamos para uma nova peça significava chamar outro programa tanto no torno quanto no alimentador de barras.”

Encontrando uma solução na IMTS

O Sr. Cain decidiu que a solução ideal envolveria agrupar uma família de peças semelhantes que tivessem uma variedade de comprimentos e características e, em seguida, executá-las todas ao mesmo tempo com uma configuração. No entanto, ninguém com quem ele falou na feira conseguiu uma boa maneira de executar várias peças de barstock em uma única configuração.

Em seguida, ele visitou o estande da LNS America Inc. e discutiu suas necessidades com o software de sistemas e gerente de controle Randy Lewis. Eles discutiram o sistema de comunicação ethernet e-Connect, que permite que o alimentador de barras e o controle da máquina CNC compartilhem dados.

Quando o e-Connect e o CNC da máquina-ferramenta “conversam” entre si, o primeiro pode consultar o cronograma de produção após a conclusão de uma execução da peça para selecionar a próxima peça a ser produzida e, em seguida, entregar esses dados ao alimentador de barras . O alimentador de barras consulta sua biblioteca de peças interna que armazena todos os parâmetros do alimentador de barras para até 500 programas de peças, seleciona o programa que corresponde ao escolhido pelo cronograma mestre e se ajusta automaticamente ao novo programa.

Esta era exatamente a solução que o Sr. Cain estava procurando. “Aprendi que estávamos no piso térreo desse tipo de compartilhamento de dados que agora está se tornando mais difundido”, diz ele. Naquela época, as máquinas do Sr. Cain não estavam prontas para compartilhar dados, então a LNS trabalhou com o fornecedor de máquinas-ferramenta da American Punch e o fabricante do equipamento original para agilizá-los.

Colocando a conectividade da máquina-ferramenta para funcionar

Nessa aplicação, o sistema e-Connect residia no LNS Quick Load Servo 80 S2:um alimentador de barras totalmente automático, totalmente elétrico, servocontrolado e com comprimento de eixo que carrega barras de 14 a 63 polegadas com diâmetros que variam de ¼ para 3 ¹ /₈ polegadas. O operador da máquina American Punch carregaria o alimentador de barras com barra de aço ferramenta de 1 ½ polegada e executaria um programa macro que permite que o controle do torno e o alimentador de barras mudem de uma família de peças para outra em tempo real.

Uma configuração típica incluiria carregar a barra de diâmetro apropriado para fazer várias quantidades de diferentes comprimentos de peças. Por exemplo, usaria barras de 1 ½ polegada de diâmetro para produzir 50 peças medindo 2.500 polegadas de comprimento, 10 peças medindo 3.025 polegadas de comprimento, 75 peças medindo 3.500 polegadas de comprimento e assim por diante. As peças podem variar em forma, também. Essa configuração permitiu a produção autônoma e até mesmo sem luz em pequenas tiragens.

Hoje, com quatro células de trabalho usando o sistema LNS e-Connect e alimentadores de barras, a American Punch produz mais de 300.000 peças por mês e está em processo de adicionar capacidade adicional para atender às demandas dos clientes. A mais nova célula de trabalho consiste em um alimentador de barras LNS Quick Load Servo 80 S2 carregando barra em um centro de torneamento Doosan Puma 2100SY capaz de fresar, furar e rosquear. Além da interface com o alimentador de barras LNS, o CNC da máquina também se comunica com um sistema de alta pressão programável para aplicar a quantidade precisa de refrigerante para cada operação de usinagem.

Outro benefício do sistema e-Connect é a redução do desperdício de material. Além de armazenar os parâmetros do alimentador de barras para cada um dos programas de peças, o e-Connect rastreia o uso do material e comunica essas informações à máquina-ferramenta. O cronograma mestre analisa a quantidade de material disponível e os comprimentos das peças na fila de produção para determinar se há material suficiente para executar a quantidade necessária de uma determinada peça. Se não houver material suficiente para toda a execução, o sistema determina o comprimento de qualquer sobra, chama a próxima peça na programação que se encaixa no estoque restante e o torno e o alimentador de barras se ajustam automaticamente para fazer a nova peça. Uma vez que a barra é utilizada, o alimentador de barras carrega a próxima barra e o sistema repete o processo até fazer todas as peças programadas.

“Essas células de trabalho melhoraram significativamente nosso custo por peça por meio de operação autônoma e adicionando um turno noturno sem mão de obra”, diz Cain, acrescentando:“Nós não apenas resolvemos o problema do tempo de entrega, expandimos nossa capacidade de assumir trabalho adicional.”