Katrs CNC veikala vadītājs ir saskāries ar vienu un to pašu ekonomisko mīklu. Mainiet instrumentus pārāk bieži, un jūs satraucošā ātrumā izdegat karbīdu. Nospiediet instrumentus pēc to optimālā kalpošanas laika, un jūs riskējat, ka daļas tiks nolietotas, tiks bojātas sagataves un salūzuši griezēji. Kaut kur starp šīm galējībām ir patīkama vieta, kur tiek samazinātas kopējās ražošanas izmaksas par vienu daļu. Lai atrastu šo līdzsvaru, ir jāsaprot ne tikai instrumenta izmaksas, bet arī slēptie izdevumi, kas saistīti ar katru instrumenta maiņu un katru kļūmi.
Griešanas instrumenta tiešās izmaksas ir vienkāršas. Cietā karbīda gala frēze maksā no trīsdesmit līdz simt piecdesmit dolāriem. Virpošanas instrumenta ieliktnis varētu būt astoņi līdz divdesmit dolāri. Šos skaitļus ir viegli izsekot. Tomēr patiesās instrumentu izmaksas ietver daudz vairāk. Katru reizi, kad operators aptur mašīnu, lai nomainītu blāvu instrumentu, vārpstas dīkstāves laiks uzkrājas. Instrumenta maiņa var ilgt divas līdz piecas minūtes. Ar mašīnas likmi simts dolāru stundā šis dīkstāves laiks maksā aptuveni trīs līdz astoņus dolārus par vienu maiņu. Pievienojiet operatora darbaspēka izmaksas, un skaitlis palielinās. Biežas instrumentu maiņas uz īsa cikla detaļām var viegli divkāršot vienas daļas darba izmaksas.
No otras puses, instrumenta ekspluatācija pēc tā ekonomiskā kalpošanas laika rada dažādas izmaksas. Nolietots griezējs rada lielākus griešanas spēkus, kas palielina iekārtas enerģijas patēriņu un rada novirzes risku. Virsmas apdare pasliktinās, iespējams, izstumjot daļas no pielaides. Visdārgākais iznākums ir katastrofāla instrumenta kļūme. Salauzta gala frēze var sagraut apstrādājamo priekšmetu, sabojāt armatūru vai pat sabojāt mašīnas vārpstu. Vārpstas nomaiņa maksā desmitiem tūkstošu dolāru un dīkstāves dienas. Pat neliels instrumenta lūzums, kas sabojā vienu dārgu detaļu, piemēram, kaltu titāna kosmosa komponentu, var dzēst ietaupījumus no simtiem instrumentu maiņu.
Optimālais instrumenta dzīves līdzsvara punkts nav noteikts skaitlis. Tas ir atkarīgs no partijas lieluma, daļas vērtības, materiāla un iekārtas izmantošanas. Liela apjoma lētu alumīnija detaļu ražošanai matemātika dod priekšroku biežai instrumentu maiņai. Spiežot rīku, lai ietaupītu dažus dolārus par simts detaļām, nav vērts riskēt, ka salūzis rīks apturēs automatizēto šūnu. Daudzi liela apjoma veikali maina instrumentus septiņdesmit procentos no to paredzamā kalpošanas laika, lai radītu drošības rezervi. Nelielo instrumentu izmaksu pieaugumu kompensē nepārtraukta ražošana.
Maza apjoma un vērtīgām daļām, piemēram, medicīniskiem implantiem vai veidņu dobumiem, aprēķini mainās. Viena lūžņu daļa var būt tūkstošiem dolāru vērta. Šajā vidē ir jēga konservatīviem instrumenta kalpošanas laika ierobežojumiem. Veikali bieži izmanto instrumentu uzraudzības sistēmas, kas mēra vārpstas slodzi vai akustisko emisiju, lai noteiktu nodilumu pirms atteices. Viņi maina rīkus, pamatojoties uz faktisko stāvokli, nevis patvaļīgiem laika ierobežojumiem. Šī pieeja ļauj izmantot vairāk instrumentu potenciāla, neriskējot ar daļu. Ieguldījumi uzraudzībā aparatūrā atmaksājas pēc dažiem saglabātiem komponentiem.
Materiāls, kas tiek griezts, spēcīgi ietekmē optimālo maiņas biežumu. Alumīnijs ir piedodošs. Nodilušas gala frēzes radīs urbumus un pļāpāšanu ilgi pirms plīsuma, radot brīdinājuma zīmes. Rūdīts tērauds virs 50 HRC gandrīz nedod nekādu brīdinājumu. Nolietots keramikas vai CBN ieliktnis var pēkšņi sabojāt, sabojājot apstrādājamo priekšmetu. Cietiem virpošanas un augstas temperatūras sakausējumiem ir svarīgi ievērot konservatīvu instrumentu maiņas intervālu. Daži veikali, kuros darbojas Inconel, maina ieliktņus pēc katras detaļas, jo salauzta instrumenta izmaksas šajā materiālā ievērojami pārsniedz ieliktņa cenu.
Arī partijas lielumam ir nozīme. Piecām daļām instrumenta maiņas izmaksas tiek sadalītas tikai uz piecām daļām. Divreiz mainot rīkus šīs darbības laikā, var palielināties desmit minūšu dīkstāves laiks, kas varētu būt piecdesmit procenti no kopējā cikla laika. Īsos braucienos bieži vien ir ekonomiski lietderīgi darbināt instrumentus, līdz tie skaidri nolietojas, pieņemot nedaudz zemāku virsmas apdari, lai izvairītos no biežas apstāšanās. Piecsimt detaļu sērijai divu minūšu instrumenta nomaiņa ik pēc piecdesmit detaļām palielina tikai četras sekundes katrai detaļai, kas ir niecīga papildu izmaksas.
Automatizācija liek veikt atkārtotu novērtēšanu. Robotu darba šūnas un palešu sistēmas ir atkarīgas no bez uzraudzības. Ja instruments salūzt pusnaktī, iekārta var turpināt darboties līdz rītam, radot lūžņus stundām ilgi. Apgaismojuma ražošanā instrumenta kalpošanas laiks ir jāiestata pietiekami konservatīvi, lai atteices varbūtība vienas nakts darbības laikā būtu tuvu nullei. Dažos veikalos tiek izmantoti lieki instrumenti, kuru dublikāts ir ievietots blakus esošajā kabatā, lai iekārta varētu automātiski pārslēgties uz jaunu griezēju, kad tiek sasniegti nodiluma ierobežojumi. Tas palielina instrumentu izmaksas, bet novērš vienas nakts kļūmju risku.
Praktiska metode optimālā līdzsvara atrašanai ietver trīs skaitļu izsekošanu laika gaitā. Pirmkārt, vidējais instrumenta kalpošanas laiks griešanas laika minūtēs. Otrkārt, viena instrumenta izmaksas, ieskaitot turētāja amortizāciju un uzstādīšanas darbu. Treškārt, metāllūžņu īpatsvars, kas saistīts ar instrumentu nodilumu. Grafikā attēlojiet vienas detaļas kopējās izmaksas, jo instrumenta maiņas biežums mainās. Līkne parasti ir U formas. Pārāk biežas izmaiņas palielina instrumentu un dīkstāves izmaksas. Pārāk retas izmaiņas palielina lūžņu un pārstrādes izmaksas. Minimālais punkts parasti rodas, ja instrumenti tiek mainīti no sešdesmit līdz astoņdesmit procentiem no to maksimālā iespējamā kalpošanas laika. Veikali, kas reliģiski reģistrē instrumentu nodiluma datus, var precizēt šos skaitļus katrai instrumenta materiālu kombinācijai.
Ekonomika ir atkarīga arī no instrumenta pārslīpēšanas. Daudzas karbīda gala frēzes un urbjus var pārslīpēt divas vai trīs reizes par daļu no sākotnējām izmaksām. Tas krasi maina vienādojumu. Pārslīpētam instrumentam ir zemākas sākotnējās izmaksas, taču tā kalpošanas laiks var būt nedaudz samazināts. Optimālais maiņas biežums slīpēšanas instrumentiem parasti ir īsāks, jo izmaksu sods par papildu izmaiņām ir mazāks. Veikali ar iekšējo instrumentu slīpēšanas iespējām var mainīt instrumentus biežāk, nepalielinot patēriņa budžetu.
Galu galā labākais līdzsvara punkts ir dinamisks mērķis. Mainoties detaļu ģeometrijai, materiāliem un mašīnu iespējām, mainās arī optimālā instrumenta maiņas biežums. Ienesīgākie veikali neuzmin. Viņi instrumentē savas mašīnas ar vārpstas slodzes monitoriem, instrumentu pieskārienu iestatītājiem un datu vākšanas programmatūru. Instrumenta kalpošanas laiks tiek uzskatīts par optimizējamu mainīgo, nevis kā fiksētu noteikumu no instrumentu kataloga. Lai atrastu optimālo līdzsvaru, ir nepieciešama disciplīna, mērīšana un gatavība laiku pa laikam nospiest instrumentu līdz nespējai uzzināt, kur ir patiesā robeža. Atlīdzība ir zemākas kopējās izmaksas par vienu daļu un mazāk pārsteigumu veikalā.
