La production en petits lots crée un problème de sélection de machines CNC différent de celui de la production de masse.

Lorsqu’une usine produit des milliers de pièces identiques, la machine peut être optimisée autour d’un processus stable. Les montages, les outils, les programmes et les paramètres de coupe sont généralement répétés pendant une longue période.

La production en petits lots est différente.

Aujourd'hui, vous pouvez usiner 50 pièces d'un composant. La semaine prochaine, la commande pourrait passer à 20 pièces d'une autre pièce. Le matériau, les dimensions de la pièce, les accessoires, les outils et les opérations d'usinage peuvent tous changer en fonction du travail.

Dans cet environnement, la question la plus importante n’est pas :

« Quelle machine CNC a la vitesse de production la plus élevée ? »

C'est:

"Quel centre d'usinage CNC nous permet de passer d'un travail à un autre sans perdre trop de temps et d'argent ?"

Pour les fabricants de petites séries, la flexibilité de la machine, l'efficacité de la configuration, le maintien de la pièce, la capacité de l'outil, la programmation et la taille de la machine peuvent avoir un effet plus important sur le coût de production que la seule vitesse maximale de la broche.

1. Pourquoi la production en petits lots nécessite une machine CNC différente

Les aspects économiques de l'usinage en petits lots sont fortement affectés par le temps non-de coupe.

Prenons un exemple simple.

Un lot contient uniquement :

20 parties

Le temps de découpe réel pour chaque pièce peut être :

12 minutes

Temps de coupe total :

240 minutes

Mais supposons que chaque nouvel emploi nécessite :

60 minutes pour la configuration des appareils

30 minutes pour la préparation des outils

30 minutes pour la vérification du programme

20 minutes pour l'alignement de la pièce

La machine peut passer beaucoup de temps à préparer la fabrication des pièces plutôt qu'à les découper.

C'est pourquoi un centre d'usinage CNC destiné à la production en petites séries doit être évalué en fonction du processus complet de changement de tâche-.

Une machine qui économise 2 minutes de temps de découpe mais nécessite 30 minutes supplémentaires de configuration peut ne pas améliorer le coût de production réel.

2. Le temps de configuration peut être plus important que la vitesse de coupe

Pour les travaux en petits lots, le temps de configuration est souvent l’un des premiers éléments à examiner.

Chaque fois qu’une nouvelle pièce entre en production, l’opérateur peut être amené à :

Supprimer le luminaire précédent

Installer un nouveau luminaire

Localisez la pièce à usiner

Définir les décalages de travail

Charger les outils

Outils de mesure

Transférer le programme CNC

Vérifiez le programme

Exécutez la première partie

Effectuer des ajustements d'outils ou de géométrie

Si cela se produit plusieurs fois par jour, le temps de configuration peut devenir une part importante du coût de fabrication.

Par conséquent, lors de la sélection d'un centre d'usinage CNC, demandez-vous :

À quelle vitesse pouvons-nous passer du travail A au travail B ?

Cette question est particulièrement importante pour les ateliers de travail sur mesure et les sous-traitants qui traitent de nombreuses commandes clients différentes.

3. Choisissez la machine en fonction de votre mélange de pièces

La production en petits lots ne signifie pas que chaque pièce est petite.

Vous pouvez produire :

Petits boîtiers en aluminium

Supports moyens en acier

Composants du moule

Pièces mécaniques sur mesure

Composants prototypes

Pièces automobiles-en courtes séries

La machine doit donc être sélectionnée en fonction de la gamme de pièces, et pas seulement de la pièce moyenne.

Commencez par identifier :

Plus petite partie commune

La plus grande partie commune

Partie commune la plus lourde

Partie la plus complexe

Déterminez ensuite quelle configuration de machine peut couvrir la majeure partie de cette plage.

Par exemple, si la plupart des travaux s'intègrent confortablement dans une VMC-de taille moyenne, l'achat d'une très grande machine uniquement pour un composant surdimensionné occasionnel peut ne pas avoir de sens économique.

4. Un centre d'usinage vertical est souvent un point de départ pratique

Un centre d'usinage vertical est généralement envisagé pour les travaux en petits et moyens lots, car il peut gérer un large éventail d'opérations de fraisage sans nécessiter une configuration de production trop spécialisée.

Les opérations typiques comprennent :

Fraisage du visage

Fraisage de poche

Contouring

Forage

Tapotement

Alésage

Ennuyeux

La gamme de centres d'usinage verticaux de Dabai comprend des modèles destinés à l'usinage de précision et à la production en petits-à- lots moyens, avec des fonctionnalités telles que le changement automatique d'outils et différentes enveloppes de travail.

Pour un atelier produisant différents composants chaque semaine, cette polyvalence peut s’avérer plus précieuse que l’optimisation de la machine autour d’une pièce spécifique.

5. Quand devriez-vous envisager une machine CNC à 4 axes ?

Une configuration 4 axes devient intéressante lorsque la pièce nécessite un usinage sur plusieurs faces mais ne nécessite pas nécessairement un déplacement simultané de l'outil sur 5 axes.

Par exemple, un composant peut nécessiter :

Usinage supérieur

Forage latéral

Plusieurs modèles de trous

Plusieurs positions d'usinage indexées

Un axe rotatif peut permettre de repositionner la pièce sans la retirer de la configuration principale.

Cela peut réduire :

Repositionnement manuel

Réaménagement-

Alignement de la pièce

Variante de configuration

Pour la production en petits lots, la réduction du nombre d’installations peut s’avérer particulièrement utile.

L’avantage ne réside pas simplement dans « plus d’axes ».

L’avantage est moins de manipulations entre les opérations.

6. Quand un centre d'usinage à 5 axes est-il judicieux ?

Un centre d'usinage 5 axes peut être utile lorsque les pièces sont géométriquement complexes ou nécessitent un usinage dans plusieurs directions.

Les exemples potentiels incluent :

Moules complexes

Roues

Composants aérospatiaux

Composants médicaux

Lames

Surfaces inclinées

Composants dotés de plusieurs fonctionnalités-d'accès-difficiles

La question clé n’est pas :

« Est-ce que le système 5 axes est meilleur ? »

Demandez plutôt :

"Combien de configurations cette pièce nécessiterait-elle sur une machine à 3 axes ?"

Supposons qu'un composant nécessite quatre configurations distinctes sur une VMC conventionnelle.

Si un centre d'usinage 5 axes peut réaliser la plupart des fonctionnalités en une seule configuration, la valeur peut provenir de la réduction :

Changements de luminaires

Temps d'alignement

Intervention de l'opérateur

Travail-en-processus

Erreurs de positionnement

Pour les petits lots, cela peut être important car les coûts de configuration sont répartis sur un nombre moins important de pièces.

7. N'achetez pas de 5 axes simplement parce que le volume de production est faible

Un faible volume ne justifie pas à lui seul une machine 5 axes.

Si vos pièces sont simples :

Assiettes plates

Poches simples

Modèles de trous standards

Composants 2.5D

un centre d'usinage vertical 3 axes conventionnel peut déjà fournir tout ce dont vous avez besoin.

Une machine 5 axes devient plus pertinente lorsque la géométrie de la pièce ou le nombre de réglages crée un véritable avantage en matière de production.

La décision doit donc être basée sur :

Géométrie de la pièce + nombre de configurations + exigences de programmation + utilisation attendue

plutôt que simplement la quantité de production.

8. La capacité du magasin d’outils est importante dans le travail mixte en petits lots

Une machine utilisée pour une pièce-en grand volume peut nécessiter un ensemble d'outils relativement prévisible.

La production en petits lots est moins prévisible.

Un travail peut nécessiter :

6 outils

Le prochain peut nécessiter :

14 outils

Un autre travail complexe peut nécessiter :

20+ outils

La capacité du magasin de machines-outils CNC est donc une considération importante.

Un magasin d'outils plus grand peut réduire le besoin de retirer et de remplacer manuellement les outils entre les tâches.

Mais encore une fois, plus gros n’est pas automatiquement meilleur.

Si la plupart de vos pièces nécessitent moins de 12 outils, payer pour un très grand magasin d'outils peut offrir un avantage limité.

Choisissez la capacité en fonction de la variété réelle de votre production.

9. Le changement d’outil automatique peut faire gagner plus de temps qu’une vitesse de broche plus élevée

Pour la production en petits lots, l'efficacité du changement d'outil-peut avoir un impact notable sur le temps de cycle.

Un travail typique peut nécessiter :

Fraisage du visage

Poches grossières

Finition du fraisage

Forage

Tapotement

Chanfreinage

Un changeur d'outils automatique permet à la machine de basculer entre ces opérations sans intervention manuelle.

Les spécifications VMC de Dabai, par exemple, incluent des magasins d'outils automatiques, le DV855L/Z étant répertorié avec un magasin à disques de 24 outils.

Pour la production mixte, la valeur pratique de l’ATC ne réside pas simplement dans l’automatisation.

Il s’agit de la capacité de disposer d’un ensemble plus large d’outils prêts pour la prochaine tâche.

10. La flexibilité du mode de travail est essentielle pour la production en petits lots

Une machine peut avoir d'excellentes spécifications et rester inefficace pour les travaux en petits lots si le changement des accessoires prend trop de temps.

Pensez à la fréquence à laquelle vous changez :

Étaux

Mâchoires souples

Plaques de serrage

Appareils hydrauliques

Appareils rotatifs

Luminaires modulaires

Un système de serrage flexible peut faire une différence significative.

Pour la production en petites séries, les montages modulaires sont souvent intéressants car le même système de base peut être adapté à différentes géométries de pièces.

La table de la machine doit donc être évaluée avec :

Disposition des emplacements en T-

Dimensions du tableau

Empreinte du luminaire

Accès aux pinces

Compatibilité des tables rotatives-

Cela est directement lié au sujet de la taille des tables de machines CNC abordé précédemment.

11. Ne sélectionnez pas la taille du tableau en fonction d'une seule partie

Les fabricants de petites séries doivent souvent traiter différentes pièces sur la même machine.

Supposons que vos emplois normaux varient de :

300 × 200 millimètres

à:

800 × 500 mm

Une machine sélectionnée autour du plus petit composant peut devenir restrictive pour les commandes plus importantes.

Mais choisir une machine énorme simplement parce qu’une commande future pourrait être plus importante peut également augmenter inutilement les coûts.

Regardez plutôt la répartition réelle de vos emplois.

Demander:

Quel pourcentage de commandes correspond à moins de 500 mm ?

À quelle fréquence les pièces dépassent-elles 800 mm ?

Quelle est la taille typique d’un luminaire ?

Quel est le poids typique d’une pièce à usiner ?

La bonne taille de table de machine CNC est celle qui couvre la majorité de vos besoins de production réalistes sans surdimensionner inutilement la machine.

12. La vitesse de la broche doit correspondre aux matériaux que vous usinez réellement

Les fabricants de petites séries usinent souvent plusieurs matériaux.

Par exemple:

Aluminium

Acier doux

Acier inoxydable

Fonte

Plastiques techniques

Une machine dotée d'une broche à vitesse extrêmement élevée-peut être intéressante pour l'aluminium et les petits outils.

Mais si une grande partie de votre travail implique de l'acier avec des couteaux plus grands, le couple de broche et la rigidité de la machine peuvent avoir plus d'importance.

Par conséquent, ne sélectionnez pas un centre d'usinage CNC uniquement en fonction du régime maximal de la broche.

Considérer:

Matériau → Diamètre de l'outil → Vitesse de coupe → Vitesse de broche → Couple requis

Le même principe s'applique à la puissance de la broche.

Une machine doit être adaptée aux conditions de coupe que vous utilisez réellement.

13. La rigidité de la machine est importante lorsque la composition des pièces change

La production en petits lots signifie souvent que la machine sera confrontée à de nombreuses conditions de coupe différentes.

Un travail peut impliquer une finition en aluminium léger.

La prochaine étape pourrait impliquer une ébauche agressive de l’acier.

Le suivant peut nécessiter un usinage de poche-profond.

Une structure de machine rigide offre une plate-forme plus stable face à différentes charges de coupe.

C’est l’une des raisons pour lesquelles les acheteurs devraient évaluer :

Lit de machine

Structure des colonnes

Guides

Support de broche

Table de travail

Poids de la machine

plutôt que de comparer uniquement la puissance de la broche.

Une machine flexible-pour petites séries doit rester stable dans une gamme de matériaux et de conditions de découpe.

14. La programmation et le transfert de programmes devraient être faciles

La production en petits lots implique souvent de fréquents changements de programme.

Une machine peut avoir besoin d'exécuter :

Programme A → Programme B → Programme C → Programme D

dans la même semaine.

Cela rend la convivialité de la commande CNC importante.

Regarder:

Transfert de programme

Stockage du programme

Gestion du décalage d'outil

Gestion des décalages de travail

Capacité macro

Édition du programme

Connexion USB/Ethernet/réseau

Interface opérateur

Une machine facile à reprogrammer peut réduire le délai entre les commandes des clients.

Pour les ateliers, cela peut avoir une valeur plus pratique qu'une légère augmentation de la vitesse maximale de la broche.

15. Le sondage peut être utile pour les courts tirages

Dans la production de masse, un système d'inspection automatisé peut être conçu autour d'un processus reproductible.

Le travail en petits lots est différent.

Les pièces changent fréquemment.

Le sondage peut aider à :

Alignement de la pièce

Paramètre de décalage d'origine

Mesure des caractéristiques

Mesure d'outil

Vérification en cours-

Cela peut réduire le temps de configuration manuelle et de mesure.

Pour les petits lots où la configuration est fréquente, ces minutes peuvent s’accumuler rapidement.

Si votre production comprend de nombreuses pièces complexes, discutez des options de palpage lors de la sélection d'un centre d'usinage CNC.

16. Calculez le coût d'installation, pas seulement le prix de la machine

Supposons que deux machines CNC aient des prix d'achat similaires.

La machine A nécessite :

45 minutes d'installation par tâche

La machine B nécessite :

25 minutes d'installation par tâche

Si votre usine exécute six tâches différentes par jour, la différence peut devenir substantielle.

Sur un mois, le temps de configuration économisé peut être plus précieux qu'une petite différence dans le temps de cycle de la machine.

C'est pourquoi la sélection de machines en petits lots doit inclure :

Prix ​​machine + temps de mise en place + main d'oeuvre + outillage + changements de fixations + programmation + maintenance

plutôt que le seul prix d’achat de la machine.

17. La production en petits lots change la façon dont vous devriez penser au temps de cycle

Dans le cadre d'une production en grand volume, une amélioration du temps de cycle de 10 -secondes peut s'avérer extrêmement précieuse, car elle est multipliée par des milliers, voire des millions de pièces.

Dans la production en petites séries, le calcul est différent.

Supposons que vous fassiez :

30 parties

et sauvegardez :

20 secondes par partie

L’économie totale est seulement :

10 minutes

Mais si vous réduisez le temps de configuration de :

30 minutes

vous avez créé trois fois cette économie à partir de la seule configuration.

Par conséquent, pour la production de petits lots, réduire le temps sans-coupe peut parfois s'avérer plus utile que de rechercher le cycle de découpe le plus court possible.

18. Les centres d'usinage horizontaux peuvent être utiles pour les petits lots répétitifs

Un centre d'usinage horizontal devient intéressant lorsqu'une même famille de pièces nécessite un usinage sur plusieurs faces.

L'orientation horizontale de la broche peut faciliter l'évacuation des copeaux et l'usinage multiface-, tandis que les dispositifs de serrage palettisés ou à pierre tombale peuvent prendre en charge des configurations de production reproductibles.

Par exemple, une famille de carters de boîte de vitesses peut nécessiter :

Usinage de la face avant-

Trous latéraux

Caractéristiques inférieures

Poches internes

Si le même concept de porte-pièce peut prendre en charge plusieurs composants liés, un centre d'usinage horizontal peut réduire les travaux de configuration répétés.

Mais si vos petits lots sont principalement constitués de composants simples-à face unique, la complexité supplémentaire n'apportera peut-être pas le même avantage.

Encore une fois, la décision doit suivre le processus réel.

19. Quand un centre de perçage et de taraudage peut suffire

Tous les petits lots n'ont pas besoin d'une-VMC pleine taille.

Si les pièces sont relativement petites et que la majorité des opérations sont :

Forage

Tapotement

Fraisage léger

Chanfreinage

Usinage de modèles de trous-

un centre de forage et de taraudage à grande vitesse-peut être intéressant à envisager.

La gamme de produits de Dabai comprend des centres de perçage et de taraudage à grande vitesse-ainsi que ses machines VMC, HMC, à portique et à 5 axes.

La clé est d’adapter la machine à la combinaison d’opérations.

L'achat d'un grand centre d'usinage pour un travail dominé par le perçage et le taraudage à grande vitesse-peut entraîner une capacité de la machine inutilisée.

20. N'ignorez pas la plus grande partie de votre mélange en petits lots

Une erreur courante consiste à choisir une machine autour de la pièce moyenne.

Supposons que votre mix de production contienne :

60% de petites pièces

30% de pièces moyennes

10% de grosses pièces

Même si les grandes pièces revêtent une importance stratégique, la machine doit encore les accueillir.

Cependant, cela ne signifie pas automatiquement acheter une machine entièrement dimensionnée autour du plus gros composant possible.

Vous pouvez plutôt demander :

Les grandes pièces peuvent-elles être traitées sur une autre machine ?

Les plus gros travaux peuvent-ils être sous-traités ?

Sont-ils suffisamment fréquents pour justifier une machine plus grande ?

Une table plus grande réduirait-elle considérablement le nombre de commandes que nous pouvons traiter efficacement ?

Il s'agit d'une décision de-planification de la production, et pas simplement d'une décision-de spécification de la machine.

21. Qu'en est-il des 3 axes, des 4 axes et des 5 axes pour la production en petits lots ?

Une comparaison pratique ressemble à ceci :

Le point important est que la production en petites séries ne signifie pas automatiquement 5 axes.

Cela signifie que la machine doit minimiser la quantité de travail non productif-nécessaire pour passer d'une tâche à l'autre.

22. Comment évaluer une machine CNC pour la production en petits lots

Avant de demander des devis, préparez une liste de travaux représentative.

Pour chaque partie, notez :

Dimensions des pièces

Poids partiel

Matériel

Quantité annuelle

Quantité du lot

Nombre de configurations

Nombre d'outils

Temps de cycle typique

Type de luminaire

Tolérances requises

Opérations d'usinage

Identifiez ensuite les exigences communes à toutes les pièces.

Par exemple:

Taille typique de la pièce : 500 × 350 × 250 mm

Lot typique : 20 à 100 pièces

Matériaux : aluminium + acier au carbone

Outils typiques : 8 à 16

Opérations : fraisage + perçage + taraudage

Cela donne à un fournisseur de machines CNC suffisamment d’informations pour recommander une machine adaptée au mix de production réel.

23. Questions à poser au fabricant de machines CNC

Lorsque vous comparez des machines pour la production en petits lots, demandez :

À propos de la configuration

Dans quelle mesure le remplacement des luminaires est-il facile ?

Quelle disposition de table et d'emplacement-en T est fournie ?

Peut-on utiliser des luminaires modulaires ?

À propos de l'outillage

Combien d’outils l’ATC contient-il ?

Combien de temps prend un changement d'outil ?

Quels diamètres et poids d'outil la broche peut-elle accepter ?

À propos de l'usinage

Quelle puissance et quel couple de broche sont disponibles ?

Quelle est la plage de vitesse-utile de la broche ?

Quelle est la rigidité de la machine pour des coupes plus lourdes ?

À propos du contrôle

Comment les programmes sont-ils transférés ?

Combien de programmes peuvent être stockés ?

Des options de palpage et de mesure d'outils sont-elles disponibles ?

À propos de la fabrication

Quelles tailles de pièces la machine gère-t-elle confortablement ?

Peut-il prendre en charge un serrage de pièce à 4 ou 5 axes ?

Quelle est la disposition d’installation typique ?

Ces questions sont plus utiles que de demander uniquement le régime maximum de la machine ou la taille de la table.

24. Exemple : une commande client de 30 pièces

Imaginez qu'un client commande :

30 boîtiers en aluminium

Chaque partie nécessite :

Fraisage du visage

Fraisage de poche

12 trous percés

6 trous taraudés

Chanfreinage

Le temps de coupe réel est de :

15 minutes par partie

Coupe totale :

450 minutes

Mais le métier nécessite aussi :

Installation de luminaires

Paramètre de décalage d'origine

Préparation des outils

Vérification du programme

Inspection de la première-pièce

Si l'installation prend deux heures, ce temps d'installation est important par rapport à la commande totale.

Imaginez maintenant qu'un autre client envoie un composant en acier complètement différent.

Si la machine peut changer rapidement d'outils, de montages, de programmes et de décalages d'origine, le même centre d'usinage CNC peut prendre en charge les deux commandes sans temps d'arrêt majeur.

Cette flexibilité est exactement ce que paient les fabricants de petits lots.

25. La meilleure machine pour la production en petits lots n’est pas nécessairement la plus petite

Une machine plus petite peut avoir un prix d’achat inférieur.

Mais si cela nécessite :

Plus de configurations

Plus de changements d'outils manuels

Plus de changements de luminaires

Temps d'usinage plus long

Ajustements de serrage plus fréquents

l'économie initiale peut disparaître pendant la production.

À l’inverse, une machine beaucoup plus grande que nécessaire peut occuper du capital et de l’espace au sol.

L’objectif pratique est :

Suffisamment de capacité et de flexibilité pour votre mix de production normal, sans payer pour des capacités qui seront rarement utilisées.

C'est la bonne façon d'aborder la sélection de machines CNC pour la production en petits lots.

26. À quoi devez-vous donner la priorité lorsque vous comparez des machines ?

Pour la production en petits lots, évaluez la machine dans cet ordre :

1. Couverture partielle

Peut-il accueillir une gamme réaliste de pièces ?

2. Flexibilité de configuration

Les montages et les décalages de travail peuvent-ils être modifiés efficacement ?

3. Configuration des machines

L'usinage 3 axes, 4 axes, 5 axes ou horizontal réduirait-il les configurations ?

4. Capacité de l'outil

La machine peut-elle contenir les outils requis par vos différents travaux ?

5. Performances de la broche

La broche correspond-elle à vos matériaux et à vos couteaux ?

6. Contrôle et programmation

Les opérateurs peuvent-ils modifier les programmes de manière efficace ?

7. Table et capacité de charge

La machine peut-elle prendre en charge votre configuration complète de serrage ?

8. Coût de production à long-terme

La machine réduira-t-elle le temps de configuration et de manipulation sur l’ensemble de votre travail actuel ?

Cela donne une base beaucoup plus réaliste pour sélectionner un centre d'usinage CNC.

Final : choisissez la flexibilité avant de rechercher la vitesse maximale

Pour la production en petits lots, la perte de productivité la plus importante se produit souvent entre les tâches plutôt que pendant la découpe.

Un centre d'usinage CNC approprié devrait donc permettre de passer facilement d'une commande client à une autre avec un minimum de temps d'arrêt de configuration, d'outillage, d'alignement et de programmation.

Pour les composants simples, un centre d'usinage vertical peut offrir la flexibilité nécessaire au fraisage, au perçage, au taraudage et à la production en petites séries.

Pour les pièces à plusieurs-côtés, une configuration à 4 axes ou un centre d'usinage horizontal peut réduire les configurations répétées.

Pour une géométrie complexe, un centre d'usinage 5 axes peut réduire le nombre d'opérations de serrage lorsque la pièce bénéficie réellement d'un accès multi-axes.

Pour les petites pièces dominées par le perçage et le taraudage, un centre de perçage et de taraudage dédié à grande vitesse-peut être plus approprié.

Le bon choix dépend du mix de production réel.

Avant d'acheter, donnez au fabricant de la machine CNC une liste représentative de vos pièces, y compris les dimensions, les matériaux, les quantités par lots, les exigences en matière de montage, l'outillage, le nombre de configurations et les opérations d'usinage.

Cela permet de sélectionner la machine en fonction de votre processus de production réel plutôt qu'en fonction d'une seule spécification telle que la vitesse de broche, la taille de la table ou la puissance de la machine.

Dabai Precision Machine Tool fournit des centres d'usinage verticaux, des centres d'usinage horizontaux, des centres d'usinage 4-axes et 5 axes, des centres de perçage et de taraudage à grande vitesse et des centres d'usinage à portique pour différentes tailles de pièces, géométries et exigences de production.