Proces technologiczny: etapy i przykład wałka

Proces technologiczny to ta część procesu produkcyjnego, w której przedmiot zmienia kształt, wymiary, właściwości albo stan powierzchni: od półfabrykatu do gotowej części. Dzieli się na operacje, ustawienia i zabiegi, a jego zapis mówi produkcji, co i w jakiej kolejności zrobić, a kalkulacji, ile to potrwa.

Poniżej wyjaśniamy, z czego składa się proces technologiczny obróbki, jak się go projektuje i od czego zależy jego koszt. Najwięcej miejsca poświęcamy przykładowi: stopniowany wałek ze stali C45 rozpisany operacja po operacji, z obrabiarkami CNC, zabiegami i czasami. Na końcu jest skrócony przykład tulei i najczęstsze pytania.

Czym jest proces technologiczny

Proces technologiczny obejmuje wyłącznie te czynności, które bezpośrednio zmieniają przedmiot pracy: skrawanie, obróbkę cieplną, obróbkę plastyczną, spawanie, montaż. Wszystko, co dzieje się wokół, czyli transport, magazynowanie, kontrola i przygotowanie produkcji, należy do szerszego procesu produkcyjnego. Ta granica ma znaczenie praktyczne: czas transportu między stanowiskami nie zmienia detalu, ale kosztuje tak samo jak czas obróbki, dlatego technolog projektuje proces tak, żeby takich przerw było jak najmniej.

Proces produkcyjny a proces technologiczny

Proces produkcyjny to wszystkie działania, które zamieniają materiał w wyrób gotowy do sprzedaży. Obróbka jest jego rdzeniem, ale nie jedyną częścią. W typowym zakładzie obróbki CNC procesy produkcji maszyn i ich części obejmują:

• przygotowanie produkcji: analiza rysunku, projekt procesu, programy CNC, oprzyrządowanie;
• proces technologiczny: cięcie, toczenie, frezowanie, obróbka cieplna, szlifowanie, montaż;
• kontrolę: pomiary międzyoperacyjne i odbiór końcowy;
• transport i magazynowanie: między magazynem, stanowiskami i kooperacją.

Transport międzyoperacyjny ma własne środki. W klasycznym podziale wyróżnia się przenośniki cięgnowe, w których ładunek niesie taśma, łańcuch albo lina (przenośniki taśmowe, członowe, kubełkowe), przenośniki bezcięgnowe, w których ładunek przesuwa się po rolkach, w rynnie wibracyjnej albo na ślimaku, oraz przenośniki z ośrodkiem pośredniczącym, w których materiał niesie strumień powietrza lub cieczy (transport pneumatyczny i hydrauliczny). W obróbce skrawaniem najczęściej spotyka się przenośniki bezcięgnowe rolkowe między stanowiskami i przenośniki cięgnowe do wiórów. Żaden z nich nie zmienia detalu, ale ich układ decyduje, czy detal czeka na następną operację minutę, czy dwa dni.

Dziedzina procesów technologicznych: od obróbki do montażu

Każda dziedzina procesów technologicznych ma własne metody: odlewnictwo, obróbka plastyczna, obróbka skrawaniem, spawalnictwo, obróbka cieplna, montaż. Zastosowania procesów technologicznych obróbki skrawaniem obejmują praktycznie każdą branżę, w której są części maszyn: budowę maszyn, przemysł motoryzacyjny, lotniczy, energetykę i przemysł elektroniczny (obudowy, radiatory, złącza). W przemyśle elektronicznym samo słowo ma też drugie znaczenie: nanometrowy proces technologiczny to wielkość najmniejszych struktur w chipie, wyznaczana przez litografię, a nie sekwencja operacji. Zastosowania procesów technologicznych różnią się w poszczególnych dziedzinach narzędziami, ale nie logiką: zawsze jest półfabrykat, bazy, kolejność operacji i kontrola. W tym artykule chodzi wyłącznie o proces technologiczny obróbki części maszyn.

Technologiczna obróbka części: operacja, ustawienie, zabieg

Każdy proces ma budowę hierarchiczną. Składowe procesu technologicznego definiują podręczniki projektowania procesów (Feld) i normy zakładowe, a nazwy są w polskiej praktyce warsztatowej ustalone od dziesięcioleci. Każde pojęcie poniżej ilustrujemy jednym zdaniem z przykładu wałka, który rozpisujemy dalej.

Ustalenie i zamocowanie często się myli. Ustalenie odbiera przedmiotowi stopnie swobody (na czym leży i o co się opiera), a zamocowanie utrzymuje to położenie pod siłami skrawania. Złe ustalenie da błąd wymiaru nawet przy najmocniejszym zamocowaniu. Wszystkie składowe procesu technologicznego z tabeli mają swoje miejsce w dokumentach: operacje w karcie, zabiegi i przejścia w karcie instrukcyjnej i w programie.

Schemat procesu technologicznego

Schemat procesu technologicznego najprościej narysować jako drzewo, w którym każdy poziom zawiera się w poprzednim:

proces → operacja → ustawienie → pozycja → zabieg → przejście

Z punktu widzenia kosztu najważniejsze są dwie składowe procesu technologicznego: operacja, bo zmiana stanowiska oznacza transport i kolejkę, oraz ustawienie, bo każde nowe zamocowanie to czas przygotowawczy, nowe bazy i nowe ryzyko błędu. Zabiegi i przejścia decydują z kolei o czasie głównym. Taki schemat procesu technologicznego jest punktem wyjścia do wszystkich dokumentów technologicznych: karta technologiczna zapisuje proces na poziomie operacji, a karta instrukcyjna rozpisuje jedną operację na zabiegi.

Projektowanie procesów technologicznych: etapy

Projektowanie procesów technologicznych to praca technologa, który zna rysunek, park maszynowy i wielkość serii. Technolog nie zmienia rysunku, ale musi rozumieć wymagania konstrukcyjne dla maszyn, z których wynikają tolerancje i chropowatości. Planowanie procesów technologicznych przebiega w podręcznikach i w zakładach w tej samej kolejności, bo każdy krok korzysta z wyników poprzedniego:

1. Analiza rysunku wykonawczego i wymagań. Rysunek wykonawczy przenosi wymagania konstrukcyjne dla maszyn, w których część będzie pracować: materiał, tolerancje, chropowatość, tolerancje kształtu i położenia, obróbkę cieplną. Tu wychodzi, które powierzchnie są krytyczne i ile kosztuje ich wykonanie, bo ciasne tolerancje potrafią podwoić czas obróbki (jak tolerancje wpływają na cenę).
2. Dobór półfabrykatu. Pręt walcowany, odkuwka, odlew albo blacha, zawsze z naddatkiem na obróbkę. Przy małej serii wałka wybiera się pręt, przy dużej odkuwkę matrycową, która oszczędza materiał i czas zgrubny.
3. Wybór baz obróbkowych. Powierzchnie, na których przedmiot się ustala i od których mierzy się wymiary. Dla wałków klasyczną bazą są nakiełki, bo pozwalają wrócić do tej samej osi w każdej operacji.
4. Kolejność operacji. Najpierw obróbka wstępna, potem zgrubna, kształtująca, a na końcu wykańczająca. Obróbka cieplna trafia przed operacje, które mają usunąć jej odkształcenia.
5. Dobór obrabiarek i oprzyrządowania. Które maszyny CNC, jakie uchwyty, przyrządy i narzędzia.
6. Parametry skrawania. Prędkość, posuw i głębokość dla każdego zabiegu, z katalogu narzędzi albo z kalkulatora parametrów skrawania.
7. Normowanie czasu. $t_{pz}$ na partię i $t_j$ na sztukę dla każdej operacji.
8. Dokumentacja technologiczna. Zapis procesu w kartach, instrukcjach i programach CNC.

Planowanie procesów technologicznych nie kończy się na papierze. Po pierwszej partii technolog porównuje normy z rzeczywistością i poprawia proces, co jest najprostszą formą, jaką przybiera optymalizacja procesów technologicznych w małym zakładzie.

Procesy i techniki obróbki: od obróbki wstępnej do wykańczania

Procesy obrabiania dzieli się według celu, a nie według maszyny. Obróbka wstępna (cięcie, planowanie czół, nakiełkowanie) przygotowuje półfabrykat i bazy. Obróbka zgrubna zdejmuje większość naddatku przy dużych głębokościach i posuwach. Obróbka kształtująca zbliża detal do wymiaru, zostawiając równy naddatek. Obróbka wykańczająca nadaje wymiar i chropowatość, a gdy toczenie nie wystarcza, wchodzą procesy obrabiania ściernego: szlifowanie, docieranie, honowanie. Granicę między nimi dobrze widać na chropowatości: toczenie i frezowanie CNC dają zwykle $\mathrm{Ra}\ 1{,}6\text{-}3{,}2$ µm, staranne toczenie wykańczające $\mathrm{Ra}\ 0{,}8$ µm, a poniżej najczęściej trzeba szlifować. Szczegóły tej ostatniej fazy opisujemy w artykule o obróbce wykańczającej.

Jak dobrać obrabiarkę CNC do operacji

Dobór maszyny zaczyna się od geometrii i wielkości serii. Wałki i tuleje trafiają na tokarki CNC, płaskie i pryzmatyczne części na centra frezarskie CNC, a części wymagające obu technik na centra tokarskie z narzędziami napędzanymi. Wybierając obrabiarkę CNC, technolog patrzy na zakres średnic i długości, moc wrzeciona, liczbę osi, dokładność i to, czy maszyna ma przechwyt do obróbki drugiej strony. Elektronika CNC, czyli układ sterowania z napędami i pomiarem położenia, decyduje o dokładności pozycjonowania i o tym, jakie cykle obróbkowe są dostępne. Nowsze maszyny CNC z sondą przedmiotową same mierzą detal i korygują narzędzie, co zmienia proces: część pomiarów przestaje być osobną operacją. Starsze maszyny CNC bez sondy wymagają pomiaru ręcznego, który trzeba wliczyć w czas pomocniczy.

Program NC: CAD/CAM i programowanie G-code

Na obrabiarkach CNC każda operacja ma swój program. Przy prostych konturach toczenia operator CNC pisze go ręcznie przy maszynie; programowanie G-code ręczne wystarcza do planowania, toczenia stopni i fazowania. Przy złożonych kształtach program powstaje w systemie CAD/CAM: model 3D z CAD, ścieżki narzędzi w CAM, kod z postprocesora. Programowanie G-code z CAD/CAM skraca czas przygotowania, ale nie zwalnia z wiedzy o kodzie, bo korekty robi się przy maszynie. Programowanie G-code opisujemy w przewodniku po kodzie G, a przegląd oprogramowania CAD/CAM w artykule o programach CNC. Program CNC jest częścią dokumentacji technologicznej na równi z kartą.

Normowanie czasu: tpz i tj

Czas każdej operacji ma dwie części. Czas przygotowawczo-zakończeniowy $t_{pz}$ przypada raz na partię: ustawienie przyrządu, wymiana szczęk, załadowanie programu, pierwsza sztuka i jej pomiar. Czas jednostkowy $t_j$ przypada na każdą sztukę:

$$t_j = t_g + t_p + t_u$$

gdzie:

• $t_g$ - czas główny, w którym narzędzie zdejmuje materiał [min],
• $t_p$ - czas pomocniczy: zamocowanie, dojazdy, wymiana narzędzi, pomiar [min],
• $t_u$ - czas uzupełniający: obsługa stanowiska i potrzeby naturalne [min].

Czas główny jednego przejścia przy toczeniu wynika z drogi narzędzia, obrotów i posuwu:

$$t_g = \frac{L}{n \cdot f}$$

gdzie:

• $L$ - droga narzędzia z dobiegiem i wybiegiem [mm],
• $n$ - prędkość obrotowa [obr/min],
• $f$ - posuw [mm/obr].

Norma czasu na całą partię $n$ sztuk to $t_{pz} + n \cdot t_j$. Ten wzór wyjaśnia większość różnic w cenie między małą a dużą serią, co pokazujemy dalej na liczbach.

Proces technologiczny: przykład wałka i obróbki części krok po kroku

Najlepiej widać to na konkretnym detalu. Weźmy stopniowany wałek, typową część przekładni albo napędu, i przejdźmy przez cały proces technologiczny obróbki wałka od pręta do kontroli.

Rysunek wykonawczy i wymagania wałka

Wałek ma długość 180 mm i pięć stopni, licząc od strony A:

• czop Ø30 h7 o długości 45 mm z rowkiem wpustowym 8 N9 pod wpust pryzmatyczny 8 × 7;
• czop łożyskowy Ø35 h6 o długości 20 mm, $\mathrm{Ra}\ 0{,}8$ µm;
• kołnierz Ø42 o długości 70 mm;
• drugi czop łożyskowy Ø35 h6 o długości 20 mm, $\mathrm{Ra}\ 0{,}8$ µm;
• czop końcowy Ø32 o długości 25 mm.

Rysunek wykonawczy zapisuje wymagania konstrukcyjne dla maszyn, w których wałek będzie pracować: pod łożyska kulkowe 6207 konstruktor przewidział czopy h6, a pod sprzęgło z wpustem czop h7. Materiał to stal C45 w stanie ulepszonym cieplnie, partia $n = 50$ sztuk. Pozostałe powierzchnie mają $\mathrm{Ra}\ 3{,}2$ µm, a bicie promieniowe czopów łożyskowych względem wspólnej osi nie może przekraczać 0,01 mm. Według PN-EN ISO 286-2 tolerancja h6 dla Ø35 to 0/-16 µm, a h7 dla Ø30 to 0/-21 µm (Ø30 należy do przedziału powyżej 18 do 30 mm włącznie). Tolerancja h6 razem z $\mathrm{Ra}\ 0{,}8$ przesądza o tym, że w procesie musi być szlifowanie czopów łożyskowych, bo toczenie w serii nie gwarantuje stabilnie IT6 z taką chropowatością. Czop h7 da się jeszcze wykonać starannym toczeniem wykańczającym.

Półfabrykat i bazy obróbkowe

Półfabrykatem jest pręt walcowany Ø45 ze stali C45, cięty na długość 185 mm. Naddatek 5 mm na długości wystarcza na splanowanie obu czół, a 1,5 mm na stronę przy kołnierzu Ø42 zdejmie warstwę po walcowaniu. Przy partii 50 sztuk odkuwka nie ma sensu: koszt matrycy nie zwróci się na tak małej liczbie.

Photo from Unsplash

Bazami są nakiełki wykonane w pierwszych dwóch operacjach. Od operacji 50 wałek obrabia się w kłach, więc wszystkie średnice wykańczające i szlifowane mają tę samą oś. To zasada stałości baz: jeśli każda operacja wykańczająca używa tych samych nakiełków, bicie czopów zależy od maszyny, a nie od kolejnych przezamocowań.

Operacje: proces technologiczny wałka w tabeli

Czasy są normami dla małego zakładu z ręcznym załadunkiem i pomiarem przy maszynie. W zakładzie z automatycznym załadunkiem i sondą pomiarową $t_j$ toczenia będzie krótsze, ale $t_{pz}$ zmieni się niewiele.

Operacja 20 rozpisana na zabiegi i przejścia

Operacja 20 dobrze pokazuje różnicę między operacją, ustawieniem i zabiegiem. Jest to jedna operacja na jednej tokarce CNC, w jednym ustawieniu: pręt zaciśnięty w uchwycie trójszczękowym z wysięgiem ok. 100 mm. Składa się z pięciu zabiegów:

1. Planowanie czoła A nożem zgrubnym, jedno przejście, zdjęte 2,5 mm długości.
2. Nakiełkowanie wiertłem nakiełkowym A3,15, jedno przejście.
3. Toczenie zgrubne czopu Ø30 nożem z płytką CNMG, z Ø45 na Ø31.
4. Toczenie zgrubne czopu Ø35 tym samym nożem, na Ø36.
5. Toczenie zgrubne połowy kołnierza na Ø43.

Zabiegi 3-5 wykonuje ten sam nóż w jednym cyklu programu, ale każda powierzchnia to osobny zabieg. Przy $a_p = 2{,}5$ mm zejście z Ø45 do Ø31 wymaga trzech przejść, a wszystkie trzy należą do jednego zabiegu.

Parametry zgrubne dla stali C45 w stanie normalizowanym: $v_c \approx 220$ m/min, $f = 0{,}3$ mm/obr, $a_p = 2{,}5$ mm. Objętość zdejmowanego materiału po stronie A to ok. 54 cm³, a sam czas główny wychodzi poniżej minuty. Reszta z 4 minut $t_j$ to czas pomocniczy i uzupełniający: zamocowanie, dojazdy, zmiany narzędzi, pomiar pierwszych stopni.

Podobnie wygląda czas główny w operacji 50. Toczenie wykańczające czopu Ø35,3 o długości 20 mm, z dobiegiem $L = 22$ mm, przy $v_c = 200$ m/min ($n \approx 1800$ obr/min) i $f = 0{,}12$ mm/obr trwa:

$$t_g = \frac{22}{1800 \cdot 0{,}12} \approx 0{,}10\ \text{min}$$

Około sześciu sekund. Cały kontur wykańczający wałka to nieco ponad minuta czasu głównego, a reszta $t_j$ to zamocowanie w kłach z zabierakiem, pomiar mikrometrem i zmiany narzędzi. Dlatego skrócenie czasu pomocniczego daje w małej serii więcej niż podnoszenie parametrów skrawania. Jak dobiera się parametry toczenia stopni i od czego zależy chropowatość czopa, opisujemy w przewodniku o toczeniu wzdłużnym.

Photo from Unsplash

Dlaczego taka kolejność operacji

Kolejność w tym procesie nie jest przypadkowa. Toczenie zgrubne przed obróbką cieplną zdejmuje większość materiału, kiedy stal jest miękka i skrawa się łatwo. Ulepszanie po obróbce zgrubnej obejmuje detal z małym naddatkiem, więc przekrój hartuje się równiej, a odkształcenia po obróbce cieplnej usuwa toczenie wykańczające. Rowek wpustowy frezuje się po toczeniu wykańczającym, bo przerywane skrawanie na czopie z rowkiem pogarsza powierzchnię i trwałość noża. Szlifowanie jest ostatnią operacją kształtującą, bo żadna późniejsza operacja nie może naruszyć czopów h6. Kontrola na końcu sprawdza wszystko, co było krytyczne na rysunku.

Taki proces technologiczny obróbki wałka zapisuje się w dokumencie, który produkcja dostaje razem z rysunkiem. Jak wygląda ten sam wałek w formie dokumentu, z polami do wypełnienia i wzorem w XLSX, pokazujemy w artykule karta technologiczna.

Proces technologiczny tulei: przykład skrócony

Tuleja pokazuje inną zasadę: to, co ma być współosiowe, wykonuje się w jednym zamocowaniu. Weźmy tuleję Ø50 × Ø30 H7 × 40 mm ze stali C45, z wymaganą współosiowością otworu i średnicy zewnętrznej 0,02 mm, partia 100 sztuk.

Kluczowa jest operacja 10, w której procesy obrabiania powierzchni zewnętrznej i otworu następują po sobie: obie powierzchnie powstają przy tym samym zamocowaniu, więc ich współosiowość zależy tylko od dokładności tokarki. Gdyby otwór wytaczać w drugim ustawieniu, błąd przezamocowania wszedłby wprost w tolerancję 0,02 mm. Na tokarce CNC z przechwytem operacja 20 znika, bo drugie wrzeciono przejmuje detal i planuje drugie czoło w tym samym cyklu. Schemat procesu technologicznego tulei jest przez to krótszy niż wałka. Tak wygląda proces technologiczny tulei w produkcji seryjnej: mniej operacji, mniej ustawień, krótszy przebieg przez halę.

Kontrola procesu: droga do wysokiej jakości wyników

Dobry proces daje dobrą pierwszą sztukę. Jakość procesu mierzy się jednak tym, czy pięćdziesiąta sztuka jest taka sama jak pierwsza. Jakość produktów wynika wprost z jakości procesu, dlatego norma ISO 9001 w punkcie 8.5.1 wymaga produkcji w warunkach nadzorowanych: z dokumentacją, właściwym wyposażeniem, monitorowaniem i walidacją procesów, których wyniku nie da się w pełni sprawdzić po fakcie.

Nadzorowanie procesów produkcji to w praktyce zestaw pomiarów i zapisów wpisanych w proces, a nie osobny dział. W zakładzie obróbki skrawaniem opiera się ono na kilku elementach:

• pomiar pierwszej sztuki po każdym ustawieniu, zanim ruszy cała partia; od tego zaczyna się nadzorowanie procesów produkcji w każdym zakładzie;
• pomiary międzyoperacyjne wpisane w proces, np. średnica czopów przed szlifowaniem;
• statystyczne sterowanie procesem (SPC): karty kontrolne dla wymiarów krytycznych i wskaźniki zdolności $C_p$ i $C_{pk}$;
• kontrola jakości końcowa według planu kontroli, z zapisem wyników.

Systemy kontroli procesu działają na dwóch poziomach. Na maszynach CNC systemy kontroli procesu to sondy przedmiotowe, pomiar narzędzi i monitorowanie obciążenia wrzeciona, które wykrywa złamanie płytki. W zakładzie systemy kontroli procesu produkcyjnego zbierają wyniki pomiarów i czasy z wielu stanowisk, a kontrola procesu produkcyjnego przestaje zależeć od notatek operatora. Dobre systemy kontroli procesu nie zastąpią przy tym dobrze zaprojektowanego procesu: jeśli bazy są złe, karta kontrolna pokaże tylko, że proces jest stabilnie zły.

Wskaźnik zdolności $C_{pk}$ mówi, ile razy rozrzut procesu mieści się w tolerancji z uwzględnieniem przesunięcia średniej:

$$C_{pk} = \min\left(\frac{USL - \mu}{3\sigma}, \frac{\mu - LSL}{3\sigma}\right)$$

gdzie:

• $USL$, $LSL$ - górna i dolna granica tolerancji [mm],
• $\mu$ - średnia z pomiarów [mm],
• $\sigma$ - odchylenie standardowe procesu [mm].

W przemyśle motoryzacyjnym klienci wymagają zwykle $C_{pk} \geq 1{,}33$ dla wymiarów krytycznych. Nadzorowanie procesów produkcji w produkcji samochodów jest najbardziej sformalizowane, a przemysł samochodowy wprowadził do obróbki skrawaniem większość narzędzi, które dziś stosuje się też w małych zakładach. Jakość procesu na poziomie $C_{pk} \geq 1{,}33$ oznacza, że wysokiej jakości wyniki nie zależą od szczęścia, tylko od procesu.

Ile kosztuje proces technologiczny: liczba ustawień

Zapisany proces jest gotowym kosztorysem czasu. Mając $t_{pz}$ i $t_j$ oraz stawkę maszynogodziny, koszt obróbki jednej sztuki liczy się z prostego wzoru:

$$K_{szt} = t_j \cdot s + \frac{t_{pz} \cdot s}{n}$$

gdzie:

• $K_{szt}$ - koszt obróbki jednej sztuki [zł],
• $t_j$ - suma czasów jednostkowych [min],
• $t_{pz}$ - suma czasów przygotowawczo-zakończeniowych [min],
• $s$ - stawka maszynogodziny przeliczona na minutę [zł/min],
• $n$ - liczba sztuk w partii.

Dla wałka z przykładu, przy uproszczonej wspólnej stawce 180 zł/h (3 zł/min), wychodzi:

Przy pięciu sztukach przezbrojenia kosztują więcej niż sama obróbka. Każde ustawienie to osobne $t_{pz}$, więc liczba ustawień jest największą dźwignią kosztu w małej serii. Na centrum tokarskim CNC z przechwytem i narzędziami napędzanymi operacje 20 i 30 łączą się w jedną, bo drugie wrzeciono przejmuje wałek, a rowek wpustowy powstaje w operacji 50 bez przenoszenia na frezarkę. Proces ma wtedy dwie operacje mniej: $t_{pz}$ spada ze 185 do ok. 145 minut, a $t_j$ z 22 do ok. 20,5 minuty. Przy pięciu sztukach to ok. 28 zł mniej na sztuce, przy pięćdziesięciu ok. 7 zł, a stawka takiej maszyny jest wyższa, więc przy dużej serii zysk maleje. Redukcja kosztów w małej serii zaczyna się więc od pytania o liczbę ustawień, a nie od parametrów skrawania, i od tego samego pytania powinno zaczynać się planowanie procesów technologicznych dla krótkich serii. Efektywność produkcyjna rośnie wtedy bez inwestycji w szybsze narzędzia.

Do kosztu obróbki trzeba jeszcze dodać materiał z naddatkiem (pręt Ø45 × 185 mm to ok. 2,3 kg stali) i kooperację, czyli ulepszanie cieplne.

Proces technologiczny decyduje, ile ustawień ma detal, a ustawienia decydują o cenie małej serii. MetronQ liczy setup na każde ustawienie z modelu 3D, razem z materiałem z naddatkiem i tolerancjami, a technolog widzi rozbicie i zatwierdza ofertę. Rozbicie ceny i czasu na operacje widać w panelu zakładu, a szczegóły planów znajdziesz w cenniku.

Dlaczego proces technologiczny jest kluczowy dla przemysłu

Proces przesądza o trzech rzeczach naraz: o jakości, o koszcie i o terminie. Ten sam rysunek wykonany dwoma różnymi procesami może kosztować dwa razy więcej i mieć dwa razy więcej braków, bo jakość procesu zależy od baz, kolejności i liczby przezamocowań. Dlatego dobry proces jest kluczowy dla przemysłu niezależnie od branży, a zastosowania procesów technologicznych w różnych branżach różnią się skalą, nie zasadami: budowa maszyn, lotnictwo i elektronika korzystają z tych samych zasad bazowania, kolejności i normowania.

Optymalizacja procesów technologicznych to dziś przede wszystkim łączenie operacji: centra tokarsko-frezarskie, które robią wałek z rowkiem w jednym zamocowaniu, automatyka przemysłowa podająca detale do maszyn CNC i pomiar w cyklu. Zaawansowane procesy produkcyjne, takie jak obróbka kompletna na maszynach wieloosiowych czy toczenie na twardo zamiast szlifowania, to innowacje technologiczne, które skracają proces o całe operacje. Przemysł motoryzacyjny przyjmuje takie innowacje technologiczne najszybciej, bo przy dużych seriach każda sekunda $t_j$ ma wartość. W małym zakładzie optymalizacja procesów technologicznych zaczyna się prościej: od jednej aktualnej wersji procesu, którą widzi technolog, produkcja i system ERP, oraz od nadzorowania procesów produkcji opartego na pomiarach, a nie na pamięci operatora. Innowacje technologiczne bez aktualnej dokumentacji zwykle kończą się na jednej maszynie i jednym operatorze.

Najczęstsze pytania o proces technologiczny

Co to jest proces technologiczny?

To część procesu produkcyjnego, w której przedmiot zmienia kształt, wymiary, właściwości albo stan powierzchni. Obejmuje wyłącznie czynności bezpośrednio zmieniające przedmiot pracy, np. skrawanie, obróbkę cieplną czy montaż; transport, magazynowanie i kontrola należą do szerszego procesu produkcyjnego. Składowe procesu technologicznego to operacje, ustawienia, zabiegi i przejścia, a jego zapis określa kolejność obróbki, obrabiarki, narzędzia i czasy.

Czym różni się operacja od zabiegu?

Operacja to wszystko, co dzieje się na jednym stanowisku bez przerwy na inną pracę. Zabieg to część operacji wykonana jednym narzędziem, na jednej powierzchni, przy stałych parametrach. Toczenie strony A wałka to jedna operacja, a planowanie czoła, nakiełkowanie i toczenie zgrubne każdego stopnia to osobne zabiegi w tej operacji.

Jak napisać proces technologiczny?

Planowanie procesów technologicznych zaczyna się od analizy rysunku i wymagań. Potem dobierz półfabrykat i bazy, ułóż kolejność od obróbki wstępnej do wykańczającej, przypisz obrabiarki i narzędzia, dobierz parametry i znormuj czasy $t_{pz}$ i $t_j$. Na końcu zapisz proces w dokumentacji i sprawdź go na pierwszej partii.

Jak wygląda przykład procesu technologicznego wałka?

Dla stopniowanego wałka ze stali C45 z czopami Ø35 h6: cięcie pręta, toczenie zgrubne w dwóch ustawieniach z nakiełkami, ulepszanie cieplne, toczenie wykańczające w kłach, frezowanie rowka wpustowego, szlifowanie czopów i kontrola. Partia liczy 50 sztuk, a szlifowanie jest konieczne, bo czopy łożyskowe mają tolerancję h6 i chropowatość Ra 0,8 µm. Pełną tabelę z czasami znajdziesz wyżej.

Jaką dokumentację technologiczną tworzy się dla procesu?

Podstawą jest karta technologiczna z operacjami i czasami. Do niej dochodzą karty instrukcyjne do złożonych operacji, programy NC, karta kontroli i rysunek wykonawczy, do którego odnoszą się wszystkie dokumenty. Operacje trafiają do karty technologicznej, a zabiegi i przejścia do karty instrukcyjnej i programu CNC.

Dlaczego proces technologiczny jest kluczowy dla przemysłu?

Bo od niego zależą jednocześnie jakość, koszt i termin. Ten sam rysunek wykonany dwoma różnymi procesami może kosztować dwa razy więcej i mieć dwa razy więcej braków. Liczba ustawień i operacji decyduje o cenie małej serii, a stabilność procesu o liczbie braków w dużej. We wszystkich zastosowaniach procesów technologicznych dobry proces jest tańszy niż poprawianie złego.