Vsak vodja CNC trgovine se je soočil z isto ekonomsko uganko. Prepogosto menjajte orodje in karbid prežgete z alarmantno hitrostjo. Orodja potisnite čez svojo optimalno življenjsko dobo in tvegate odpadne dele, poškodovane obdelovance in zlomljene rezila. Nekje med temi skrajnostmi leži sladka točka, kjer so skupni proizvodni stroški na del čim manjši. Iskanje tega ravnotežja zahteva razumevanje ne le stroškov orodja, ampak tudi skritih stroškov, povezanih z vsako spremembo orodja in vsako napako.
Neposredna cena rezalnega orodja je enostavna. Čelni rezkar iz karbidne trdine stane med trideset in sto petdeset dolarjev. Vložek za orodje za struženje je lahko osem do dvajset dolarjev. Tem številkam je enostavno slediti. Vendar dejanski stroški orodja vključujejo veliko več. Vsakič, ko operater ustavi stroj, da bi zamenjal dolgočasno orodje, se nabere čas prostega teka vretena. Menjava orodja lahko traja dve do pet minut. Pri hitrosti stroja sto dolarjev na uro ta čas nedejavnosti stane približno tri do osem dolarjev na spremembo. Če prištejemo še stroške dela operaterja, se številka dvigne. Pogoste menjave orodij na delih s kratkim ciklom lahko zlahka podvojijo stroške dela na del.
Po drugi strani pa pretekla življenjska doba orodja povzroči različne stroške. Obrabljeno rezilo ustvarja večje rezalne sile, kar poveča porabo energije stroja in tveganje za deformacijo. Površinska obdelava se poslabša, kar lahko potisne dele iz tolerance. Najdražji rezultat je katastrofalna okvara orodja. Zlomljen čelni rezkar lahko vdolbi obdelovanec, uniči vpenjala ali celo poškoduje vreteno stroja. Zamenjava vretena stane več deset tisoč dolarjev in dni nedelovanja. Tudi manjša zlom orodja, ki uniči en sam drag del, kot je kovana letalska komponenta iz titana, lahko izniči prihranke zaradi stotine menjav orodja.
Točka ravnovesja optimalne življenjske dobe orodja ni fiksna številka. Odvisno je od velikosti serije, vrednosti dela, materiala in uporabe stroja. Za velikoserijsko proizvodnjo poceni aluminijastih delov matematika daje prednost pogostim menjavam orodja. Pritiskati orodje, da bi prihranili nekaj dolarjev na sto delov, ni vredno tveganja, da bi pokvarjeno orodje ustavilo avtomatizirano celico. Številne trgovine z velikim obsegom zamenjajo orodja v sedemdesetih odstotkih njihove ocenjene življenjske dobe, da ustvarijo varnostno rezervo. Majhno povečanje stroškov orodja se izravna z nemoteno proizvodnjo.
Pri majhnih prostorninskih delih visoke vrednosti, kot so medicinski vsadki ali kalupne votline, se izračun spremeni. En sam odpadni del je lahko vreden več tisoč dolarjev. V tem okolju so konzervativne omejitve življenjske dobe orodja smiselne. Trgovine pogosto uporabljajo sisteme za nadzor orodja, ki merijo obremenitev vretena ali akustično emisijo, da zaznajo obrabo pred odpovedjo. Orodja menjajo glede na dejansko stanje in ne glede na poljubne časovne omejitve. Ta pristop omogoča uporabo več orodij, ne da bi tvegali del. Investicija v strojno opremo za spremljanje se povrne po nekaj shranjenih komponentah.
Material, ki ga režemo, močno vpliva na optimalno pogostost menjave. Aluminij je prizanesljiv. Obrabljen čelni rezkar bo povzročil zareze in šklepetanje dolgo preden se zlomi, kar bo dalo opozorilne znake. Kaljeno jeklo nad 50 HRC ne daje skoraj nobenega opozorila. Obrabljena keramična ali CBN ploščica lahko nenadoma odpove in poškoduje obdelovanec. Za trdo struženje in visokotemperaturne zlitine so bistveni konzervativni intervali menjave orodja. Nekatere trgovine, ki uporabljajo Inconel, menjajo vložke po vsakem posameznem delu, ker cena pokvarjenega orodja v tem materialu daleč presega ceno vložka.
Velikost serije ima tudi vlogo. Za serijo petih delov se strošek menjave orodja porazdeli na samo pet kosov. Dvakratna menjava orodja med tem postopkom lahko povzroči deset minut nedejavnosti, kar je lahko petdeset odstotkov celotnega časa cikla. Pri kratkih serijah je pogosto ekonomsko smiselno zagnati orodja, dokler ne pokažejo jasne obrabe, pri čemer sprejmemo nekoliko nižjo površinsko obdelavo, da se izognemo pogostim zaustavitvam. Pri serijah po petsto delov dvominutna menjava orodja na vsakih petdeset delov doda le štiri sekunde na del, kar je zanemarljiv strošek.
Avtomatizacija zahteva ponovno oceno. Robotske delovne celice in paletni sistemi se zanašajo na nenadzorovano delovanje. Če se orodje pokvari opolnoči, lahko stroj deluje do jutra in ure in ure proizvaja ostanke. Pri proizvodnji brez luči mora biti življenjska doba orodja nastavljena dovolj konzervativno, da je verjetnost okvare med delovanjem čez noč blizu ničle. Nekatere trgovine uporabljajo odvečno orodje, saj imajo podvojeno orodje naloženo v sosednji žep, tako da lahko stroj samodejno preklopi na nov rezkar, ko so dosežene meje obrabe. To poveča stroške orodja, vendar odpravi tveganje okvar čez noč.
Praktična metoda za iskanje optimalnega ravnotežja vključuje sledenje trem številkam skozi čas. Prvič, povprečna življenjska doba orodja v minutah rezalnega časa. Drugič, stroški na orodje, vključno z amortizacijo držala in delom za namestitev. Tretjič, stopnja odpadkov, pripisana obrabi orodja. Grafikirajte skupne stroške na del, ko se pogostost menjave orodja spreminja. Krivulja je običajno v obliki črke U. Prepogoste menjave povečujejo stroške orodja in prostega časa. Preredke spremembe povečajo stroške odpada in predelave. Najnižja točka se običajno pojavi, ko se orodja zamenjajo med šestdeset in osemdeset odstotkov njihove največje možne življenjske dobe. Trgovine, ki religiozno beležijo podatke o obrabi orodja, lahko izboljšajo te številke za vsako kombinacijo materiala orodja.
Ekonomičnost je odvisna tudi od ponovnega brušenja orodja. Veliko rezkarjev in svedrov iz karbidne trdine je mogoče ponovno nabrusiti dvakrat ali trikrat za delček prvotne cene. To dramatično spremeni enačbo. Orodje za ponovno brušenje ima nižje začetne stroške, vendar ima lahko nekoliko krajšo življenjsko dobo. Optimalna pogostost menjave orodij za ponovno brušenje je običajno krajša, ker je kazen za dodatno menjavo manjša. Trgovine z lastnimi zmogljivostmi za brušenje orodja lahko pogosteje menjajo orodja brez povečanja proračuna za potrošni material.
Konec koncev je najboljša točka ravnotežja dinamična tarča. Ko se spreminjajo geometrije delov, materiali in zmogljivosti stroja, se spreminja tudi optimalna pogostost menjave orodja. Najbolj donosne trgovine ne ugibajo. Svoje stroje opremijo z monitorji obremenitve vretena, napravami za dotik orodja in programsko opremo za zbiranje podatkov. Življenjsko dobo orodja obravnavajo kot spremenljivko za optimizacijo in ne kot fiksno pravilo iz kataloga orodij. Iskanje optimalnega ravnovesja zahteva disciplino, merjenje in pripravljenost, da občasno potiskate orodje do neuspeha, da se naučite, kje je prava meja. Nagrada je nižji skupni strošek na del in manj presenečenj v delavnici.
