NC-maskiner ger bättre lönsamhet i verkstaden

av O E Huhtamo Forum 1978-13, sida 20-21, 13.09.1978

NC-maskiner ger bättre lönsamhet I verkstaden

Numerisk styrning är ett av de mest genomgripande framstegen på verkstadsteknikens område. Utvecklingen av denna metod sker snabbt, och alla tillämpningsmöjtigheter har knappast ännu utnyttjats.

Numerisk styrning — NC = Numerical Control — av verktygsmaskiner betyder att de styrs enligt ett program där väg- eller geometrisk information ge i form av siffror. Dessa bestämmer verktygets och arbetsstyckets positione och rörelser i relation till varandra.

Arbelstitning — Arbelsbestämmelse Anvisningar

Tra 4

MANUELL STYRNING NUMERISK STYRNING

N v fi | “Program

Byrå

Verkstad — ==

Konv. bearbetningsmaskin

Färdigt arbetsstycke

Hålremsa eller magnetban >2- | |

NC-maskin

Schematisk bild av manuell och numerisk styrning. Vid manuell styrning utför arbetaren bäde programmeringen och vissa styrfunktioner, vid numerisk styrning sker programmeringen på byrån, och en hålremsa styr maskinens operationer.

På FinnTec-78 visas den första inhemska specialmaskin som försetts med Valmets CNC-8 Multiway styrsystem, Styrningen är den första i sitt slag i världen, och medger styrning av 8 axlar oberoende av varandra,

WW” Vid bearbetningen erforderlig teknologisk eller omkopplingsinformation, tex start och stopp av spindeln, ges genom siffror och bokstäver, dvs hela arbetsprogrammet är uppgjort på ett symbolspråk. Det tillförs maskinens styrsystem med hjälp av en informationsbärare, vanligen en hålremsa. Det kan även inmatas manuellt från en manövercentral.

Styrsystemet mottar denna information, behandlar samt omvandlar den genom ofta arbetsdryga räkneoperationer till ordersignaler, som vidarebefordras till maskinens verkställande organ, tex slidern. Vissa NC-styrningar har även mätinstrument, vilkas mätresultat återförs till systemets jämförare, och det hela fungerar som en sluten reglerkrets. Styrsystemet har olika slags minnen, räknare och nuförtiden även mikroprocessorer, för att kunna fylla allt högre krav och utföra mera komplicerade styrningsuppgifter.

Då man jämför det konventionella sättet att sköta en verktygsmaskin med numerisk styrning, kan man konstatera, att arbetet i vardera fallet bör programmeras utgående från ritningar, arbetsbestämmelser, skärdatatabeller od. Konventionellt utförs detta av maskinskötaren vid maskinen, som därvid står. Vid NC, numerisk styrning, görs det av en programmerare utanför maskinen och oberoende av denna.

Ju ”svårare” dess bättre

Numeriska styrningens första tilllämpningar var bearbetning av ytterst komplicerade flygplansdetaljer, vilket krävde styrning i så många axelriktningar samtidigt, att det översteg mänsklig kapacitet. Arbetsstycken som kräver komplicerade bearbetningsoperationer är tillsvidare de ekonomiskt mest fördelaktiga för NC-tillämpningar, men många fördelar har gjort den numeriska styrningen lönande även vid småserietillverkning av enklare detaljer.

Finlands första NC-maskin togs i bruk på våren 1962. Antalet NC-maskiner ökade i början mycket långsamt, men takten har senare snabbt ökat så att totala antalet nu beräknas överstiga 250. De största verkstäderna har ofta tom ett tjugotal NC-maski ner, och även smä företag har Iunnit det ckonomiskt motiverat alt ta steget in i NC-äldern vid anskaffning av nya verklygsmaskiner.

Ibruklagandet av NC-maskiner innebär intc endast, att en ny maskin ”bärs över tröskeln” till verkstaden. Det förutsäller också ett nytt sält att tänka. NC ingriper så djupt i en verkstads alla funktioner, att förberedande ätgärder är nödvändiga — från ritkontoret till produktionsavdelningarna. Investeringen är inte bara materiell, utan även andliga resurser behövs. Den första NC-maskinen är därför alltid den svåraste, och många detaljer bör grundligt övervägas på förhand.

Flertatdig produktion

Numerisk styrning betyder effektivare produktion. Om arbetsstycket lämpar sig för NC, är produktionen 2—5 gånger större än med en konventionell maskin. NC-maskiner kostar emellertid 2—3 gånger mera än konventionella maskiner, och bör alltså utnyttjas optimalt.

NC sparar visserligen arbetskraft, men man måste ta i beaktande att programmeringen och förinställningen av verktyg också kräver sin personal. Genom att NC-maskinen är mera komplicerad, är dess underhåll mera invecklat, speciellt då det gäller själva styrsystemet.

Av NÖO-maskinernas fördelar kan framför allt nämnas de lägre lönekostnaderna. Dessa beror på kortare bearbetnings- och ställtider, vilka kompenserar högre maskintimmekostnader. Vid konventionell tillverkning räknas tex den produktiva spånskärningstiden vara högst 25 procent av stycketiden (från-golv-till-golv-tiden), men vid NC stiger dess andel till 60— 70 procent. Den övriga improduktiva tiden går till omkopplingar, mätningar, hantering od, vilka till stor del sker automatiskt vid numerisk styrning.

NC sparar ti Övergången till en ny arbetsuppgift, ställtiden, förkortas vid NC tex på grund av förinställningen av verktygen avsevärt så, att den i enklaste fall består endast av byte av hålremsan. En viktig följd härav är, att den ekonomiska = tillverkningspartistorleken = blir mindre. Det blir fördelaktigare att tillverka mindre partier oftare, Detta betyder, att mängden varor under arbete och det bundna kapitalet blir lägre. Leveranstiden blir kortare, när genomloppstiderna förkortas. Detta kan dock bäst åstadkommas genom användandet av NC-fleroperationsmaskiner, där arbetsstycket bearbetas färdigt i en eller ett fåtal uppspänningar.

Operatörer för NC-maskiner kan utbildas på kortare tid än för de konventionella maskinerna. Arbetet är också mindre ansträngande. Programmeringen förutsätter kännedomen om arbetena i maskinen i fråga, och kan underlättas genom att utnyttja dator. Besparingar uppstår genom att ritsningen helt bortfaller i flesta fall. Man har också kunnat konstatera, att kvaliteten blir jämnare, vilket underlättar hopsättningsarbetet, och kassationerna blir mindre.

Av nackdelarna bör främst nämnas det höga anskaffningspriset. En annan

FORUM 13/7 sak är NC-maskinernas komplexitet, som [örsvårar underhållet.

Anpassningsanalys

Numerisk styrning lämpar sig bäst för små återkommande produktpartier. Arbetsstyckenas komplexitet har också en viss betydelse. Före anskaffningen bör verkstadens produktionsprogram analyseras med tillämpande av gruppteknologi, för att klarlägga huruvida det finns tillräckligt arbetsstycken — både kvalitativt och kvantitativt sett -— som gör NC-övergången berättigad. Dagens konstruktioner är ofta anpassade för konventionella maskiner; de är tex sammansatta av flera enklare detaljer. NC-maskiner är fördelaktiga för mera komplicerade detaljer. Det kan behövas en omkonstruktion för att NC skall vara lönande. Utan föregående anpassningsanalys är det ur både teknisk och lönsamhetssynpunkt riskabelt att övergå till NC.

NC-styrningens möjligheter att utföra bearbetningen snabbare har för bältrats bla genom användandet av verktygsmagasiner och -bytare, som fungerar automatiskt enligt order från styrsyslemet. Även arbetsslyckena kan bytas automatiskt om de 1 cx är hopspända till paletter.

CNC, DNC…

Den tidigare nämnda möjligheten, att sköta programmeringen med hjälp av en dator, utnyttjas i allt större omfattning. Vid själva styrsystemen använder man överallt mikroprocessorer och minidatorer. Delta har medfört lägre pris samt vissa teknologiska fördelar. Man har då större minneskapacitet till förfogande, så att flera program kan lagras i minnet, och 1 vissa fall behövs inga informationsbärare. Man använder vanligen benämningen CNC, Computerised Numerical Control. I stora industriländer har man i experimentfabriker kopplat flera NC-maskiner till en central datorstyrning, och byggt stora datorstyrda integrerade system. Om dessa lösningar använd ullrycket DNC, Control.

Vid programmering mäste man ulgä frän vissa nyckeldata: tex matcrialets bearbotbarhet, arbetsmän på räämnen osv och programmeringen görs enligt de ofördelaktigaste värdena. Bearbetningen utförs i de flesta fall inte så ellektivt som det vore möjligt. Dessa olägenheter kan undvikas bla med användning av mätstyrning eller adapliv styrning, AC. Då har man mätinstrument eller givare, som mäter eller följer vissa storheter, arbetsstyckenas mått, spindelmotorns effektförbrukning od, och via styrsystemet ändrar verktygens läge, inmatning eller någon annan faktor. Därmed kan bättre måttnoggrannhet eller bearbetningsekonomi uppnås. OO

Direcl Numerical

Artikeln är skriven av O E Huhtamo, professor i verkstadsteknik vid Tekniska högskolan i Otnäs.

Är högskolorn redo för beställni forskning?

Våra högskolor är en dyr apparat. De kostar ca 1 miljard mark om året.

Den akademiska friheten har alltid betraktats som en okränkbar grundrättighet. Men den behöver inte utesluta att forskningen kan vara nyttoinriktad och ske med sikte på produktiva tillämpningar.

Restriktionerna kring beställningsforskningen har lättat. Nu är bollen ho högskolorna själva.

7 Högskolornas beställningsforskning — för industrin utförda och av den betalda undersökningar — blev avhängig tillstånd av undervisningsministeriet 1973, i de fall att uppdraget beräknades överskrida 5000 mk. De senaste ären har ministeriet lättat på restriktionerna kring <beställningsforskning, och högskolornas möjligheter att åta sig dylika uppdrag har kännbart förbättrats. Ärets statsbudget omfattar också anslag för apparatur och anläggningar som behövs för sådana undersökningar.

Lönande för alla parter

Det lönar sig för industrin att satsa på forskning — det blir billigare än försök-och-misstag-metoden. Tex i Estland har man räknat ut att de summor industrin satsar på vid Tallins tekniska högskola utförda undersökningar ger en trefaldig nytta då resultaten omsälts i praktiken.

Men också högskolorna drar nytta av konkreta målinriktade forskningsprojekt. Dels ger de såväl professorer som laboratorieingenjörer och studeranden en hälsosam kontakt med produktionslivet, dels utnyttjas skolornas forskningsutrustning effektivare, och det ekonomiska utbytet möjliggör ock FORUM 13/7 så anskaffandet av mängsidigare utrustning.

Det centrala problemet med forskarteam, vilkas arbete finansieras av instanser utanför högskolan, är den ekonomiska osäkerheten. Ofta är det svårt att säkra gruppens utkomst ens för några månader — vilket i sin tur medför svårigheter att intressera begåvade forskare för dessa projekt. En stabilare ekonomisk grund för denna verksamhet vore långsiktiga forskningsavtal — ett slags ramavtal — med industrin,

En del av misstron mot beställningsforskning kunde säkerligen elimineras genom att medvetet göra denna forskning mera öppen och mindre hemlighetsfull — givetvis under förutsättning att man inte riskerar att affärshemligheter kommer till konkurrenternas kännedom. Undersökningens beställare måste kunna lita på högskolan.

Begåvningsreserven måste också äta

Våra högskolor sysselsätter flera tusen lärare, forskare, tjänstemän och funktionärer. Antalet = studeranden uppgår till ca 74 000. Huvudparten av dem kommer efter slutförda studier att söka arbete utanför högskolan, en kännbar del inom industrin. Det är en

Foto: Eino Niemine försvinnande liten del som kommer att få sin utkomst genom rent vetenskapligt forskningsarbete.

Detta betyder inte någon nedvärdering av icke-nyttoinriktad forskning. Den rent vetenskapliga forskningen är nyckeln till vidgat vetande. Det är denna nyfikenhet som är förutsättningen för allt framåtskridande.

Men de andra Över hälften av dem som avlagt högskoleexamen har svårigheter att få arbete. Ofta är bristen på praktik och erfarenhet av produktionslivet ett avgörande minus. Redan nu kan man konstatera det oundvikliga i att på lång sikt ändra vår industriella struktur så, att den i högre grad än nu baserar sig på högt skolad arbetskraft. Detta förutsätter fördomsfritt och nära samarbete mellan högskolorna och industrin. Beställningsforskning är ett område där detta samarbete kan utvecklas. Skall högskolorna öppna dörrarna till det allra heligaste? Od

Sammandrag ur ett föredrag av rektor Osmo Hassi, Tammerfors tekniska högskola.

21