瑞士车床在机外对刀方面的突破大大提高了生产率

采访协助公司株式会社铃木制作所

石黒 一希

泰珂洛营业担当

石黑 一希

这是一个客户在瑞士车床的狭小空间内安装刀具时遇到的挑战,以及外部刀具安装如何为其业务带来成功的故事。 株式会社铃木制作所, 位于日本山形县,其核心业务是家用平缝机和卧式枕头包装机。1968 年,其在世界上率先开发出了”Babylock”,时至今日,该公司仍从用户的角度出发,不断进行改进,并不断扩大其在行业中的份额。 1977 年,公司将积累的技术应用于枕头包装机的开发和销售。 公司凭借其独特的技术和高性能,在食品工业、医药和农业等广泛领域开展业务,并以 “以山形品牌持续称霸世界的发展型企业 “为座右铭开展经营活动。

长期合作关系

2018 年,泰珂洛销售代表石黑先生与铃木制作所厂长松田先生初次见面,当时石黑先生与经销商垂石先生一起拜访了该公司,并作了自我介绍。松田先生与泰珂洛保持着长期的合作关系,而石黑先生实际上是铃木制造株式会社派驻该公司的第五位销售代表。

多年来,通过定期访问、研讨会和展览,他们之间的关系变得更加紧密;他们的合作也从简单的产品销售扩展到在公司的机床上测试原型切削刀具。

機械前写真

使用瑞士车床提高效率的障碍

在铃木制作所,其主要产品缝纫机中使用的小零件是用瑞士车床在公司内部生产的。对于瑞士车床而言,提高机床利用率是提高生产率的关键。然而,更换刀片和刀具设置所需的步骤多、时间长,使该公司无法提高机床利用率。

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松田厂长

松田厂长解释说:”我们必须在机床内更换刀片和安装刀具。这需要时间和精度,因此对于新的机床操作员来说,这项任务尤其具有挑战性。长期以来,改进瑞士车床生产线的刀具更换流程一直是我们面临的一大挑战”。

更换刀片和安装刀具所需步骤

更改刀尖:

  • 操作员在机床内更换刀片。
  • 当刀杆仍连接在刀杆上时,操作员拧松螺钉并取出刀片。
  • 操作员更换刀尖并拧紧螺丝。

更换刀片和刀具:

  • 操作员从刀架上取下刀杆。
  • 刀杆从机床中取出,操作员在外面更换刀片。
  • 操作员使用以下方法校正刀尖位置。

用于校正刀尖位置的方法

1. 调整切削刃高度(Y 轴)
  • 将参考高度样本放在机床床身上,并将千分表调至零位。
  • 用千分表测量新刀具的刀尖位置。
  • 将测量差值作为刀具偏置修正值输入 Y 轴。

2. 调整工件的纵向测量(Z 轴)
  • 将参考高度样本放在机床床身上,并将千分表调至零位。
  • 用千分表测量新刀具的刀尖位置。
  • 将测量差值作为刀具偏置修正值输入 Z 轴。

3.调整直径(X 轴)
  • 将新刀具放在工具柱上。
  • 从轴套中伸出杆,使切削刃接触其外径。
  • 当切削刃接触时,用固定螺栓拧紧并固定工具。

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水户主任

水户主任解释说:”更换刀片和设置刀具涉及很多步骤,我们必须小心谨慎,不能出任何差错。瑞士车床内部空间有限,即使是更换刀片或刀夹等简单的工作也具有挑战性。紧凑的刀杆以及相邻刀具之间和轴套附近的有限空间也使这一过程变得更加复杂。因此,操作员经常会在机床内掉落刀片和螺钉。寻找它们非常耗时,而且我们从未找到过其中的一些。可以看出,我们在浪费时间和金钱。这个问题长期以来一直是我们的一个大问题。

操作员需要在机器内部狭小的空间内更换刀片和刀具。

機内作業風景

寻找解决问题的办法

泰珂洛销售代表石黑先生为铃木制作所所面临的挑战寻找解决方案。这时,专为瑞士车床设计的新产品 ModuMini-Turn 投放市场。这种可更换刀头的刀具具有出色的操作性和加工精度。它允许操作员在刀杆仍安装在刀杆上的情况下更换刀片。其独特的耦合机制可确保刀头被牢固锁紧,从而实现高精度的刀尖定位。

ModuMini-Turn

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泰珂洛销售代表 石黑先生

回顾过去,石黑先生说:”我曾预感 ModuMini-Turn 将解决瑞士车床刀具交换的难题。它于 2021 年 9 月投放市场,我立即将其介绍给了铃木制作所”。

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松田厂长

松田厂长兴奋地回忆道:”当我从石黑先生那里听说这种刀具时,我也预感到它能解决我们的问题。为了利用该产品的特点,我们认为最好的办法是在机床外更换刀片,无需测量或调整刀尖位置就能快速切换刀具“。

在机床外设置刀具的可能性

松田厂长认为这个想法有可能解决他们的瓶颈问题,并着手对产品进行测试。最初的计划如下:

  1. 在机床内将刀头从刀杆上取下来(同时保持刀杆与刀架相连)。
  2. 准备已在机床外安装好刀片的替换刀头。
  3. 将替换刀头安装到机床内的刀架上,然后继续加工。
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松田厂长

松田厂长评论说:”我对这一操作的主要关注点是刀尖位置的精度(工件的中心高度、直径和纵向方向)。我们准备了几种 ModuMini-Turn 刀杆和刀头的组合,并测量了刀尖精度的变化。遗憾的是,这些变化并不在要求的精度范围内,尤其是用于冲压成型的 M 级刀片,其变化超过 0.1 mm。我们无奈地放弃了这种方法”。

尽管最初的计划没有成功,但更换刀头的便利性和在机床外更换刀片的可能性似乎对该公司很有吸引力。松田厂长说:”我们想找到一种方法,利用 ModuMini-Turn 在机床外设置刀具。为了实现这一目标,松田厂长任命生产部门的田崎先生负责该项目。

建立测量切削刃位置并进行修正的流程

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田崎先生

田崎先生回忆时说:”我确信,如果我们能在机床外设置刀具,并测量和校正刀尖位置,我们的生产率将大大提高。除了在机床内掉落刀片和螺钉等小麻烦外,刀具还可能因安装角度不当而导致加工出有缺陷的零件。我们还遇到过由于输入了错误的刀具偏置修正值,导致刀具碰到工件材料或衬套的情况。由于重新检查精度需要时间,这些问题可能会严重耽误生产进度。为了防止此类重大故障的发生,我致力于为我们的工具设置流程找到解决方案”。经过反复分析和测试,田崎先生终于找到了正确的途径。

使用特殊夹具和主刀杆/主刀头在机床外校正刀尖位置的方法

更换刀尖:

  • 准备一个专用的测量夹具。

  • 定义主刀杆和刀头作为测量标准,并将其作为输入修正的参考。

校正刀尖位置(X、Y 和 Z 轴):

  • 将主刀头安装在刀杆上。然后,测量将要使用的每个刀杆的中心高度(Y 轴)、直径(X 轴)和工件纵向方向(Z 轴)的差异,与主刀杆和刀头的组合值进行比较。

  • 测量完成后,将刀杆安装到机器内部。
  • 将刀片安装到机床内部将要使用的刀头上,然后将此刀头安装到测量夹具上。
  • 在此设置下,沿工件方向测量中心高、直径和纵向位置。

  • 将测量值和与主刀杆的差值相加,就可以计算出刀具偏置的最终修正输入值。

成功缩短刀具安装时间

采用新工艺后,操作员更换刀片和安装刀具的时间大幅减少。经验丰富的操作员需要 8 分钟才能完成的工序缩短到了 2.7 分钟。新操作员的变化更为显著,他们使用旧步骤完成工作需要 19 分钟。而新流程仅需 3 分钟,与经验丰富的操作员所需的时间非常接近。新工具更换流程的建立不仅缩短了更换时间,还帮助所有操作员成功完成工作,而无需考虑他们的技能。

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新操作员阿部先生

新来的机床操作员阿部先生证实了这一改进:”我一直担心,与资深同事相比,我更换刀具的时间要长得多。如果我想做得更快,就更容易出错。最大的挑战是在时间效率和工作精度之间取得平衡,而新方法让我能够快速、准确地完成任务。这也腾出了我的一些时间去做其他工作,提高了我的整体工作效率和准确性”。

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水户主任

水户主任面带微笑地补充道:”刀具交换时间的缩短和流程的标准化大大提高了生产线的整体生产率。新的操作方法无需在换刀时移动刀杆,这有助于防止接触问题,因为下一次移动将用于加工。毫无疑问,潜在故障的减少使生产线的运行更加稳定,也减少了我作为生产线经理的头痛”。

重点改进

  1. 减少刀具更换时间,提高机床利用率

    刀具更换时间从以前的 10-20 分钟缩短到约 3 分钟,从而提高了机器的利用率。

  2. 所有操作员的标准化工作程序

    在既往流程中,经验丰富的工人和新操作员完成工作所需的时间差别很大。改用 ModuMini-Turn 的外部工具设置后,流程实现了标准化,无论员工的技能水平如何,所需的时间都不一样了。

  3. 降低错误发生和抑制重大故障风险,促进稳定的生产线运行

    外部设置最大限度地减少了刀具更换期间的机床操作,减少了关键错误,例如因输入错误的刀具偏移值而导致的接触事故。这有助于公司不间断地运行生产线。

不断改善进步

松田厂长也认为,这一改进成果给公司带来了重大变化。

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松田厂长

松田厂长肯定地说:”刀具更换时间的缩短、工作程序的标准化以及故障的预防对工厂来说都是非常重要的改进。我希望泰珂洛能开发出无需调整刀尖位置即可进行操作的工具。作为制造商的同仁,我知道这很有挑战性,但这是我最初的目标,也会进一步帮助我们的生产流程。在制造领域,始终需要不断改进。我们不会仅仅满足于这种改进,我们的目标是进一步实现自动化操作,以提高我们的生产率。随着自动化的发展,我们需要性能更好的工具,比如具有稳定切屑处理功能的产品,以实现无故障操作;延长工具寿命,以提高作业率。”

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泰珂洛销售代表石黑先生

石黑先生在回顾整个项目时说:”我向铃木制作所推荐了 ModuMini-Turn,但他们教会了我如何使用这种超出我们预期的产品。他们的策略甚至让我们泰珂洛 的工程师大开眼界。切削工具制造商往往能从最终用户那里学到重要的经验并找到新的想法,我很感谢能在这个项目上与铃木制作所合作。这次经历让我进一步认识到倾听最终用户的反馈、与工程师分享这些反馈并将其应用于产品开发的重要性。我希望继续与客户紧密合作,确保泰珂洛能听到他们的声音。

在泰珂洛,所有成员都致力于开发和提供创新的切削工具,帮助客户提高生产率。

鈴木製作所 自動盤ライン改善のメンバー
                                              铃木制作所 – 瑞士车床生产线改进项目团队

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