Κάθε διευθυντής καταστήματος CNC έχει αντιμετωπίσει το ίδιο οικονομικό παζλ. Αλλάζετε τα εργαλεία πολύ συχνά και καίτε το καρβίδιο με ανησυχητικό ρυθμό. Περάστε τα εργαλεία ώθησης πέρα από τη βέλτιστη διάρκεια ζωής τους και κινδυνεύετε να απορριφθούν εξαρτήματα, κατεστραμμένα τεμάχια εργασίας και σπασμένα κοπτικά. Κάπου ανάμεσα σε αυτά τα άκρα βρίσκεται ένα γλυκό σημείο όπου το συνολικό κόστος κατασκευής ανά εξάρτημα ελαχιστοποιείται. Η εύρεση αυτής της ισορροπίας απαιτεί κατανόηση όχι μόνο του κόστους εργαλείου, αλλά και των κρυφών εξόδων που συνδέονται με κάθε αλλαγή εργαλείου και κάθε αστοχία.
Το άμεσο κόστος ενός εργαλείου κοπής είναι απλό. Ένας μύλος στερεού καρβιδίου κοστίζει από τριάντα έως εκατόν πενήντα δολάρια. Ένα ένθετο για ένα εργαλείο τόρνευσης μπορεί να είναι οκτώ έως είκοσι δολάρια. Αυτοί οι αριθμοί είναι εύκολο να εντοπιστούν. Ωστόσο, το πραγματικό κόστος των εργαλείων περιλαμβάνει πολύ περισσότερα. Κάθε φορά που ένας χειριστής σταματά τη μηχανή για να αλλάξει ένα θαμπό εργαλείο, ο χρόνος αδράνειας του άξονα συσσωρεύεται. Μια αλλαγή εργαλείου μπορεί να διαρκέσει δύο έως πέντε λεπτά. Με ταχύτητα μηχανής εκατό δολαρίων την ώρα, αυτός ο χρόνος αδράνειας κοστίζει περίπου τρία έως οκτώ δολάρια ανά αλλαγή. Προσθέστε το κόστος εργασίας του χειριστή και ο αριθμός αυξάνεται. Οι συχνές αλλαγές εργαλείων σε εξαρτήματα μικρού κύκλου μπορούν εύκολα να διπλασιάσουν το κόστος εργασίας ανά εξάρτημα.
Από την άλλη πλευρά, η λειτουργία ενός εργαλείου μετά την οικονομική του διάρκεια ζωής συνεπάγεται διαφορετικό κόστος. Ένας φθαρμένος κόφτης παράγει υψηλότερες δυνάμεις κοπής, γεγονός που αυξάνει την κατανάλωση ισχύος του μηχανήματος και κινδυνεύει να εκτραπεί. Το φινίρισμα της επιφάνειας υποβαθμίζεται, δυνητικά ωθώντας τα μέρη εκτός ανοχής. Το πιο ακριβό αποτέλεσμα είναι η καταστροφική αστοχία του εργαλείου. Ένας σπασμένος μύλος μπορεί να σκαλίσει το τεμάχιο εργασίας, να καταστρέψει τα εξαρτήματα ή ακόμα και να καταστρέψει τον άξονα του μηχανήματος. Η αντικατάσταση ενός άξονα κοστίζει δεκάδες χιλιάδες δολάρια και ημέρες διακοπής λειτουργίας. Ακόμη και ένα μικρό σπάσιμο εργαλείου που καταστρέφει ένα μόνο ακριβό εξάρτημα, όπως ένα σφυρήλατο εξάρτημα αεροδιαστημικής από τιτάνιο, μπορεί να εξαλείψει την οικονομία από εκατοντάδες αλλαγές εργαλείων.
Το βέλτιστο σημείο ισορροπίας ζωής του εργαλείου δεν είναι σταθερός αριθμός. Εξαρτάται από το μέγεθος της παρτίδας, την ανταλλακτική αξία, το υλικό και τη χρήση του μηχανήματος. Για την παραγωγή μεγάλου όγκου φθηνών εξαρτημάτων αλουμινίου, τα μαθηματικά ευνοούν τις συχνές αλλαγές εργαλείων. Η ώθηση ενός εργαλείου για εξοικονόμηση λίγων δολαρίων ανά εκατό εξαρτήματα δεν αξίζει τον κίνδυνο ενός χαλασμένου εργαλείου να σταματήσει μια αυτοματοποιημένη κυψέλη. Πολλά καταστήματα μεγάλου όγκου αλλάζουν εργαλεία στο εβδομήντα τοις εκατό της εκτιμώμενης διάρκειας ζωής τους για να δημιουργήσουν ένα περιθώριο ασφαλείας. Η μικρή αύξηση στο κόστος εργαλείων αντισταθμίζεται από την αδιάκοπη παραγωγή.
Για εξαρτήματα χαμηλού όγκου, υψηλής αξίας, όπως ιατρικά εμφυτεύματα ή κοιλότητες μούχλας, ο υπολογισμός αλλάζει. Ένα μόνο σκραπ μπορεί να αξίζει χιλιάδες δολάρια. Σε αυτό το περιβάλλον, τα συντηρητικά όρια ζωής του εργαλείου έχουν νόημα. Τα καταστήματα χρησιμοποιούν συχνά συστήματα παρακολούθησης εργαλείων που μετρούν το φορτίο του άξονα ή την ακουστική εκπομπή για να ανιχνεύσουν τη φθορά πριν από την αστοχία. Αλλάζουν εργαλεία με βάση τις πραγματικές συνθήκες και όχι αυθαίρετα χρονικά όρια. Αυτή η προσέγγιση επιτρέπει τη χρήση περισσότερων από τις δυνατότητες των εργαλείων χωρίς να διακινδυνεύσετε το εξάρτημα. Η επένδυση στο υλικό παρακολούθησης αποδίδει μετά από μερικά αποθηκευμένα εξαρτήματα.
Το υλικό που κόβεται επηρεάζει έντονα τη βέλτιστη συχνότητα αλλαγής. Το αλουμίνιο συγχωρεί. Ένας φθαρμένος μύλος θα παράγει γρέζια και φλυαρίες πολύ πριν σπάσει, δίνοντας προειδοποιητικά σημάδια. Ο σκληρυμένος χάλυβας πάνω από 50 HRC δεν δίνει σχεδόν καμία προειδοποίηση. Ένα φθαρμένο κεραμικό ή ένθετο CBN μπορεί να αποτύχει ξαφνικά, προκαλώντας ζημιά στο τεμάχιο εργασίας. Για σκληρή στροφή και κράματα υψηλής θερμοκρασίας, είναι απαραίτητα τα συντηρητικά διαστήματα αλλαγής εργαλείων. Ορισμένα καταστήματα που λειτουργούν το Inconel αλλάζουν ένθετα μετά από κάθε εξάρτημα επειδή το κόστος ενός σπασμένου εργαλείου σε αυτό το υλικό υπερβαίνει κατά πολύ την τιμή του ένθετου.
Το μέγεθος της παρτίδας παίζει επίσης ρόλο. Για μια σειρά πέντε εξαρτημάτων, το κόστος μιας αλλαγής εργαλείου κατανέμεται μόνο σε πέντε κομμάτια. Η αλλαγή εργαλείων δύο φορές κατά τη διάρκεια αυτής της εκτέλεσης μπορεί να προσθέσει δέκα λεπτά χρόνου αδράνειας, που θα μπορούσε να είναι το πενήντα τοις εκατό του συνολικού χρόνου κύκλου. Σε σύντομες διαδρομές, είναι συχνά λογικό να τρέχετε τα εργαλεία μέχρι να εμφανίσουν καθαρή φθορά, αποδεχόμενοι ελαφρώς χαμηλότερο φινίρισμα επιφάνειας για αποφυγή συχνών στάσεων. Για σειρές πεντακοσίων εξαρτημάτων, μια αλλαγή εργαλείου δύο λεπτών κάθε πενήντα μέρη προσθέτει μόνο τέσσερα δευτερόλεπτα ανά εξάρτημα, ένα αμελητέο κόστος.
Ο αυτοματισμός αναγκάζει μια επαναξιολόγηση. Οι ρομποτικές κυψέλες εργασίας και τα συστήματα παλετών βασίζονται σε λειτουργία χωρίς επίβλεψη. Εάν ένα εργαλείο σπάσει τα μεσάνυχτα, το μηχάνημα μπορεί να συνεχίσει να λειτουργεί μέχρι το πρωί, παράγοντας σκραπ για ώρες. Στην κατασκευή φώτων σβησίματος, η διάρκεια ζωής του εργαλείου πρέπει να ρυθμιστεί αρκετά συντηρητικά ώστε η πιθανότητα αστοχίας κατά τη διάρκεια μιας ολονύκτιας λειτουργίας να είναι σχεδόν μηδενική. Ορισμένα καταστήματα χρησιμοποιούν πλεονάζοντα εργαλεία, έχοντας ένα διπλό εργαλείο τοποθετημένο σε μια διπλανή τσέπη, έτσι ώστε το μηχάνημα να μπορεί να αλλάξει αυτόματα σε νέο κόφτη όταν φτάνουν τα όρια φθοράς. Αυτό προσθέτει το κόστος εργαλείων, αλλά εξαλείφει τον κίνδυνο αστοχιών κατά τη διάρκεια της νύχτας.
Μια πρακτική μέθοδος για την εύρεση της βέλτιστης ισορροπίας περιλαμβάνει την παρακολούθηση τριών αριθμών με την πάροδο του χρόνου. Πρώτον, η μέση διάρκεια ζωής του εργαλείου σε λεπτά χρόνου κοπής. Δεύτερον, το κόστος ανά εργαλείο, συμπεριλαμβανομένης της απόσβεσης κατόχου και της εργασίας εγκατάστασης. Τρίτον, το ποσοστό σκραπ που αποδίδεται στη φθορά του εργαλείου. Γράφημα το συνολικό κόστος ανά εξάρτημα καθώς η συχνότητα αλλαγής εργαλείου ποικίλλει. Η καμπύλη έχει τυπικά σχήμα U. Οι υπερβολικά συχνές αλλαγές αυξάνουν το κόστος των εργαλείων και τον χρόνο αδράνειας. Οι πολύ σπάνιες αλλαγές αυξάνουν το κόστος σκραπ και επανεπεξεργασίας. Το ελάχιστο σημείο εμφανίζεται συνήθως όταν τα εργαλεία αλλάζουν μεταξύ εξήντα και ογδόντα τοις εκατό της μέγιστης δυνατής διάρκειας ζωής τους. Τα καταστήματα που καταγράφουν θρησκευτικά δεδομένα φθοράς εργαλείου μπορούν να βελτιώσουν αυτούς τους αριθμούς για κάθε συνδυασμό υλικών εργαλείου.
Τα οικονομικά εξαρτώνται επίσης από την εκ νέου λείανση του εργαλείου. Πολλοί μύλοι και τρυπάνια καρβιδίου μπορούν να αλεσθούν ξανά δύο ή τρεις φορές με ένα κλάσμα του αρχικού κόστους. Αυτό αλλάζει δραματικά την εξίσωση. Ένα εργαλείο αναβάθμισης έχει χαμηλότερο αρχικό κόστος, αλλά μπορεί να έχει ελαφρώς μειωμένη διάρκεια ζωής. Η βέλτιστη συχνότητα αλλαγής για τα εργαλεία επανατριβής είναι συνήθως μικρότερη, επειδή το πρόστιμο κόστους για μια επιπλέον αλλαγή είναι μικρότερο. Τα καταστήματα με δυνατότητες λείανσης εργαλείων στο σπίτι μπορούν να αλλάζουν τα εργαλεία πιο συχνά χωρίς να αυξάνουν τον αναλώσιμο προϋπολογισμό.
Τελικά, το καλύτερο σημείο ισορροπίας είναι ένας δυναμικός στόχος. Καθώς αλλάζουν οι γεωμετρίες, τα υλικά και οι δυνατότητες του μηχανήματος, το ίδιο συμβαίνει και με τη βέλτιστη συχνότητα αλλαγής εργαλείου. Τα πιο κερδοφόρα καταστήματα δεν μαντεύουν. Εξοπλίζουν τις μηχανές τους με οθόνες φορτίου άξονα, ρυθμιστές αφής εργαλείων και λογισμικό συλλογής δεδομένων. Αντιμετωπίζουν τη διάρκεια ζωής του εργαλείου ως μεταβλητή για βελτιστοποίηση, όχι ως σταθερό κανόνα από έναν κατάλογο εργαλείων. Η εύρεση της βέλτιστης ισορροπίας απαιτεί πειθαρχία, μέτρηση και προθυμία να πιέσετε περιστασιακά ένα εργαλείο στην αποτυχία να μάθετε πού βρίσκεται το πραγματικό όριο. Η ανταμοιβή είναι χαμηλότερο συνολικό κόστος ανά ανταλλακτικό και λιγότερες εκπλήξεις στο κατάστημα.
