Dlaczego płacić więcej?

Transkrypt

1 ISSN numer 2/ Dlaczego płacić więcej? Ta sama produktywność oraz trwałość narzędzia za mniejszą cenę z płytkami Nadeszła efektywność w kosztach TURNING LINE CNMG (43...) ECO THICKER INSERT CNMG (33...)

2 MACH TOOL, Poznań , Hala 7A, Stoisko 10 // simply more success DMU 50 ecoline ECOLINE najlepsze obrabiarki w nowym design z najnowszym sterowaniem Pulpit operatora DMG SLIMline ze sterowaniem SIEMENS 840D solutionline 24 / 7 Service-Hotline: +48 (0) Całodobowe wsparcie oraz największa dostępność części zamiennych. Największa efektywność obróbki 5-stronna obróbka prostych i złożonych detali // Precyzja obróbki stół uchylno-obrotowy sterowany NC z cyfrowymi napędami // Wrzeciono frezarskie [8.000 obr/min / 83 Nm (40 % ED) / 13 kw (40% ED)] / elektrowrzeciono [ obr/min / 83 Nm (40 % ED) / 13 kw (40% ED)]* // 16-pozycyjny zmieniacz narzędzi w magazynie typu pick-up (30-pozycyjny*) // Droga przesuwu w osi X / Y / Z: 500 / 450 / 400 mm // PROGRESSline przejrzysty komunikat o czasie pozostałym do końca prowadzonego procesu obróbki i liczbie wyprodukowanych sztuk // DMG SMARTkey i DMG Netservice * opcjonalnie Więcej informacji: DMG / MORI SEIKI Polska Sp. z o. o. ul. Fabryczna 7, PL Pleszew Tel.: +48 (0) 62 / , Fax: +48 (0) 62 / Pulpit operatora DMG SLIMline ze sterowaniem HEIDENHAIN TNC 620 z programowaniem dialogowym Jeśli Państwa telefon komórkowy wyposażony jest w oprogramowanie QR-Code, macie Państwo bezpośredni dostęp do naszej strony internetowej.

3

4 TURNING LINE THICKER INSERT ISSN numer 2/2013 Dlaczego płacić więcej? Ta sama produktywność oraz trwałość narzędzia za mniejszą cenę z płytkami Nadeszła efektywność w kosztach prenumerata Kwartalnik Obróbka Metalu dostępny jest w prenumeracie. Roczna subskrypcja pisma wynosi 80 zł netto. Prenumeratę magazynu można zamówić drogą telefoniczną (52) lub korzystając z formularza zamieszczonego na naszej stronie internetowej: kolejne wydanie Kolejny numer Obróbki Metalu ukaże się we wrześniu Numer 3/2013 będzie także dodatkowo kolportowany, m. in. podczas Targów TOOLEX, METAL, EUROTOOL Materiały reklamowe prosimy nadsyłać do 30 sierpnia 2013! CNMG (43...) ECO CNMG (33...) plan wydawniczy 2013 ECO ad Poland 21x23.7.indd 1 Kwartalnik Techniczny Obróbka Metalu Adres Redakcji: ul. Szarych Szeregów 3 paw Inowrocław Kontakt redakcja@e-obrobkametalu.pl tel. +48 (52) fax +48 (52) tel. kom ZESPÓŁ REDAKCYJNY Redaktor Naczelny - Przewodniczący Prof. dr hab. inż. Michał Styp-Rekowski (UTP Bydgoszcz) REDAKTORZY DZIAŁOWI Obróbki bezubytkowe Dr inż. Paweł Lonkwic (PWSZ Chełm) Obróbki ubytkowe Dr inż. Robert Polasik (UTP Bydgoszcz) Obrabiarki, ekonomika procesu Dr inż. Maciej Matuszewski (UTP Bydgoszcz) Obróbka cieplna Dr inż. Edward Wajs (PŚw. Kielce) Metrologia, materiały eksploatacyjne, jakość Dr inż. Monika Madej (PŚw. Kielce) Sekretarz Zespołu Mgr Ewa Witkowska MIĘDZYNARODOWA RADA PROGRAMOWA Przewodniczący Prof. dr hab. inż. Jerzy Jeleńkowski (IMP Warszawa, WIP PW) Prof. ndzw. dr hab. inż. Stanisław J. Skrzypek (Pl-AGH) Prof. ndzw. dr hab. inż. Józef Jasiński (Pl-PCz) Prof. ndzw. dr hab. inż. Maria Trzaska (Pl-PW) Prof. ndzw. dr hab. inż. Tomasz Babul (Pl-IMP) Prof. ndzw. dr hab. inż. Krzysztof Rożniatowski (Pl-PW) Prof. ndzw. dr hab. inż. Mieczysław Marciniak (Pl-PW) Prof. ndzw. dr hab. inż. Tadeusz Sałaciński (Pl-PW) Prof. dr hab. inż. Eugene Feldshtein (Pl-UZ) Ph. D. eng. Edward Rolinski (USA) Ph. D. eng. Jozef Jurko (Sk) Ph. D. eng. Igor V. Blinkov (Ru) Ph. D. eng. Jurij Shalapko (Uk) Ph. D. eng. Ivan Oborski (Uk) Ph. D. eng. Horst Hermsdorf (D) Ph. D. eng. Osman Hamdi Mete (Turky) Ph. D. eng. Jan Suchanek (Cz) Ph. D. eng. Emil Špišak (Sk) WYDAWCA AWART 5/9/13 1:48 PM Redakcja nie odpowiada za treść reklam, artykułów promocyjnych oraz ogłoszeń. Przedruk całości lub części materiałów bez zgody wydawcy, jest zabroniony. Redakcja zastrzega sobie prawo do skracania oraz dokonywania zmian w przesłanych materiałach. Obróbka Metalu w 2013 roku ukaże się w cyklu kwartalnym, w miesiącach: marzec, czerwiec, wrzesień, grudzień Obróbka Metalu będzie kolportowana na naszym stoisku podczas najważniejszych imprez targowych. W bieżącym roku będzie nas można spotkać między innymi podczas Targów: STOM, MACH-TOOL, METAL, ALUMINIUM & NONFERMET, TOOLEX, EUROTOOL, BLACH-TECH EXPO. Szczegółowy plan wydawniczy dostępny w Redakcji pod adresem: redakcja@e-obrobkametalu.pl index firm 4METAL s.57 AGIE CHARMILLES s.3 BISON-BIAL s.13 CAMDIVISION s.43 DYNATECH IV okładka FAMOT II okładka FAT s.37 FUCHS OIL s.41 GALIKA s.21 IMP s.76 ISCAR I okładka KIPP s.47 KAMIR-DMK s.49 LUBE EXPERT s.77 MDT s.11 NARZĘDZIOWNIA.ORG s.57 MITSUBISHI s.55 ODLEWNIA CHEMAR s.31 PERSCHMANN s.17 ROSLER s.53 SANDVIK s.14 SECO index WORWICK firm s.46 SIEMENS s.59 STATOIL s.7 STOOSS s.77 TARGI EUROTOOL s.71 TARGI ITM POLSKA III okładka TARGI METAL s.38 TARGI TOOLEX s.69 TBI s.35 TFM s.63 WATER JET POLSKA s.24 WAPIENICA s.27 4

5 spis treści Obrabiarki modułowe - jeden z czynników determinujących efektywność procesu wytwórczego prof. dr hab. inż. Michał Styp-Rekowski, dr inż. Maciej Matuszewski, ph. d. Ivan Oborsky BISON: rok pełen sukcesów Bison-Bial Narzędzia Silent Tools rozwiązanie problemu drgań i siła napędowa produktywności Sandvik Coromant Jakość części maszyn w aspekcie metodyki Sześć Sigma prof. nadzw. dr hab. inż. Sałaciński Profesjonalne, innowacyjne, niezawodne systemy do cięcia wodą Water Jet Sweden Profesjonalne tarcze w rodzinie pił marki GLOBUS WAPIENICA Wybrane aspekty obróbki wiórowej stali i żeliw trudnoobrabialnych dr inż. Kazimierz Czechowski, dr inż. Jerzy Stós, mgr inż. Iwona Wronska Nowa linia tokarek ciężkich FAT TUR 4 MN z 4 niezależnymi prowadnicami FAT Łukowe zgrzewanie kołków metalowych praktyczne zastosowanie dr inż. Paweł Lonkwic Wpływ obróbki cieplnej na właściwości mechaniczne stali 10MnVNb6 dr inż. Kazimierz Bolanowski Mechanizm zaciskowy - Kipp Positive Clamping System Heinrich Kipp Werk Wskaźniki zdolności skrawnej ściernicy dr inż. Jan Krzos Tribologiczne właściwości galwanicznych powłok niklowych zawierających nano i mikrocząstki SiC dr inż. Edward Wajs Grafen w polskich superszybkich laserach Plazma czy laser? Woda czy tlen? Dylematy zakupu maszyny do kształtowego cięcia blach Targi Kielce miejscem nowych technologii EMO Hannover 2013 kolejne sukcesy 6 edycja Targów Toolex zapowiada rekordową powierzchnię i ponad 500 reprezentowanych marek. Przemysłowa jesień w Krakowie. Targi EUROTOOL oraz BLACH-TECH-EXPO zapraszają od 15 do 17 października 2013 r. Zarządy niepewnie patrzą w przyszłość Nowości wydawnicze. Podręcznik do Technologii Synchronicznej od GM System Faktoring restrukturyzacyjny - wsparcie dla firm w trudnym momencie Złoto jest ich! Produkty nagrodzone na targach ITM Polska 2013 b) 5

6 8 contents prof. dr hab. inż. Michał Styp-Rekowski, dr inż. Maciej Matuszewski, ph. d. eng. Ivan Oborsky Modular machine-tools - one of the factors determining manufacturing process efficiency In this paper examples of the possibilities of using modular machine tools application in manufacturing processes were presentted. Characteristic features of such the machine-tools using in the process were indicated. Factors that make the use of modular machine tools increases the efficiency and productivity of the manufacturing process were also identified 18 prof. nadzw. dr hab. inż. Tadeusz Sałaciński Machine parts quality in relation to six sigma methodology Six Sigma is a clear and flexible system designed for achieving, maintaining and maximizing company success. It is a deep understanding of needs of potential customers, well regulated use of facts and measurement data, as well as statistical analysis to create and improve business processes. Effective implementation of Six Sigma leads to cost reduction, productivity grow, enlargement of market share, binding customers, defect reduction, change in company activity culture and development of product. 28 dr inż. Kazimierz Czechowski, dr inż. Jerzy Stós, mgr inż. Iwona Wronska Some aspects of difficult-to-machine steels and cast irons machining Difficult-to-machine materials are briefly characterized. They include alloy and hardened tool steels, austenitic stainless steels, white and austempered ductile cast irons. The fundamental principles of machining these materials are discussed. Examples of applied machining parameters and some results of research works carried out in the world are presented. 39 dr inż. Paweł Lonkwic Arch welding of metal studs practical application The study below presents the method of blade welding of studs for finishing passenger lift elements. this method is commonly applied in machine industry as one of the simplest and fastest ways of joining finishing elements with other material. undoubtedly, the advantage of this method is the fact that on the surface of finishing elements bolt heads cannot be seen. Below stud welding methods are described and their short descriptions are given as well. 42 dr inż. Kazimierz Bolanowski Effect of heat treatment on the mechanical properties of 10MnVNb6 steel Because of its chemical composition, 10MnVNb6 microalloyed steel is classified as high strength steel. A low carbon content contributes to its good weldability [1, 2]. The composition of 10MnVNb6 was developed in the late 1900s [3]. As the steel exhibits high yield strength and ultimate tensile strength, it has been used, for instance, in the form of plates in booms of truck-mounted cranes and STAR truck chassis frames [4]. The good strength properties are achieved as a result of grain refinement and precipitation strengthening of the ferrite matrix [5]. 48 dr inż. Jan Krzos Indicators of machinability of grinding wheel The article presents qualitative, quantitative and synthetic indicators of machinability of grinding wheel. Describes how to build indicators and criteria of their selection in dependence of technological requirements. 54 dr inż. Edward Wajs Tribological properties of electroplated nickel coatings containing SiC nano-and microparticles This paper presents a method of shaping graded multilayer structures electroplated coatings deposited on steel C45 and and his influence on the tribological properties of the obtained coatings. 6

7 Środek do obróbki jest jak ciasto drożdżowe. Historia emulsji obróbkowej CoolWay EAL tak naprawdę rozpoczęła się od skargi: Kilku operatorów maszyn miało podrażnione drogi oddechowe wskutek stosowanego środka do obróbki. Naszym zadaniem było szybkie stworzenie nowego produktu. Zaczęliśmy od wymiany oleju bazowego i usunięcia wszystkich lotnych amin. Tak rozpoczął się skomplikowany proces wymiany wszystkich wyeliminowanych komponentów na inne i doprowadzenia, aby współgrały ze sobą. To trochę jak z pieczeniem ciasta drożdżowego, różne składniki dają różne właściwości. W rezultacie stworzyliśmy emulsję obróbkową która poprawiła środowisko pracy i okazała się bardzo skuteczna. Lubię takie projekty! Kenneth Borin, Category Manager Metalworking Products Statoil. I droga jest prosta.

8 OBRABIARKI MODUŁOWE Obrabiarki modułowe jednym z czynników determinujących efektywność procesu wytwórczego Streszczenie: W artykule przedstawiono przykłady możliwości wykorzystania obrabiarek o strukturze modułowej w procesach wytwórczych. Wskazano pewne cechy charakterystyczne stosowania takich obrabiarek w procesie. Zidentyfikowano czynniki powodujące, że zastosowanie obrabiarek skrawających o strukturze modułowej zwiększa efektywność i produktywność procesu wytwórczego. Słowa kluczowe: proces wytwórczy, obrabiarki modułowe, efektywność procesu wytwórczego Ponieważ moduły tworzone są do realizacji zadań w wąprof. dr hab. inż. Michał Styp-Rekowski - Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy, dr inż. Maciej Matuszewski - Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy, PhD Ivan L. Oborski - National University of Technologies and Design, Kiev. Wstęp W procesach wytwarzania wszystkich praktycznie gałęzi przemysłu elektromaszynowego, od wielu lat obserwuje się tendencję do zwiększania udziału obróbki bezubytkowej. Pomimo tego, w większości procesów technologicznych obrabiarki skrawające są nadal licznie wykorzystywane i stanowią dominującą grupę obrabiarek. W przemyśle elektromaszynowym decydują one zazwyczaj o potencjale produkcyjnym zakładu. Wynika to z dużych możliwości technologicznych obrabiarek wyznaczanych przez ruchy względne narzędzi i obrabianego elementu. Naturalnym więc jest dążenie do rozszerzenia tych możliwości, przy jednoczesnym zwiększeniu dokładności obróbki, co bezpośrednio przyczynia się do zwiększenia efektywności procesu produkcyjnego. W niniejszej pracy przeanalizowano czynniki wpływające na efektywność procesu wytwórczego, wynikające ze stosowania obrabiarek modułowych. Konstrukcyjne aspekty modułowej budowy obrabiarek Obrabiarki modułowe to odmiana konstrukcyjna obrabiarek przydatnych zwłaszcza w produkcji powtarzalnej lecz w krótkim czasie. Ich rekonfigurowalność pozwala na szybką zmianę profilu produkcji [5]. Analizując konstrukcyjne uwarunkowania obrabiarek o strukturze modułowej, jako ich nadrzędne cechy należy uznać: konstrukcyjną możliwość zestawienia odpowiedniej konfiguracji modułów, istnienie zbioru modułów roboczych o zróżnicowanych, dosyć wąsko przy tym określonych możliwościach obróbkowych, kompatybilność kinematyczną i geometryczną. Pierwszy z wymienionych czynników dotyczy możliwości budowania różnych konfiguracji modułów. W tym zakresie istnieją dwa zasadnicze problemy konstrukcyjne. Pierwszy z nich dotyczy dostępności modułów o zróżnicowanych możliwościach. Drugi to możliwość łączenia wybranych modułów w całość realizującą założone zadania. Niezbędne jest zatem znalezienie takiego rozwiązania konstrukcyjnego, które umożliwia szybkie, pewne i trwałe łączenie modułów między sobą, a także mocowanie ich do korpusu lub elementów spełniających tę funkcję Kolejny z wymienionych czynników generuje potrzebę utworzenia wieloelementowyego zbioru modułów napędowych, realizujących ruchy robocze w zakresach parametrów, niezbędnych do realizowania obróbek w poszczególnych metodach wytwarzania i ich odmianach. Istotne przy tym jest, aby były to całe typoszeregi modułów, zróżnicowane m.in. w zakresie przenoszonych mocy, gdyż nieracjonalne byłoby realizowanie obróbki przy dużej nadmiarowości, a wręcz niedopuszczalne przy jej niedomiarze. Trzecią cechą jaką powinny charakteryzować się obrabiarki modułowe to ich kompatybilność, zarówno w zakresie kinematycznym jak i geometrycznym. Kompatybilność modułów w zakresie kinematycznym jest warunkiem niezbędnym do tego, aby mogły one stanowić elementy elastycznych systemów wytwarzania. Przy współczesnych układach sterowania komputerowego jest to cecha, którą potencjalnie posiada większość z modułów. Istotne jest jedynie to, aby w rozwiązaniach konstrukcyjnych stosować takie pary kinematyczne, które praktycznie mogą założone parametry realizować. Dotyczy to głównie możliwości osiągania dużych prędkości obrotowych i liniowych. 8

9 OBRABIARKI MODUŁOWE skim zakresie parametrów, stanowią wiec one zespoły funkcyjne o niezbyt złożonej strukturze. Powinny jednak umożliwiać osiąganie parametrów o wartościach zbliżonych do maksymalnych dla założonych potrzeb i warunków. Podobieństwo geometryczne modułów jest niezbędne do tego, aby można było konfigurować je w dowolne układy, bez względu na producenta. Czynniki mające wpływ na technologiczne możliwości obrabiarek Uwarunkowania technologiczne obok czynników konstrukcyjnych w największym stopniu determinują możliwości wytwórcze obrabiarek. W przypadku obrabiarek skrawających do najistotniejszych w tej grupie zalicza się: sztywność obrabiarki (układu O-U-P-N), możliwość osiągania odpowiednich (najczęściej dużych) wartości parametrów technologicznych, dokładność obróbki, wydajność. W przypadku obrabiarek o strukturze modułowej uwzględnić należy ponadto: możliwość dostosowania obrabiarki do zmiennych potrzeb oraz łatwość i trwałość połączeń. Sztywność obrabiarki, która określa jej odporność na odkształcenia pod wpływem sił zewnętrznych, zależy przede wszystkim od sztywności elementów korpusu oraz podpór węzłów łożyskowych. W przypadku obrabiarek o strukturze modułowej w istotnym stopniu zależy także od liczby i rodzaju połączeń między poszczególnymi modułami. Połączenia modułów z korpusem oraz wzajemnego samych modułów, mają nominalnie charakter spoczynkowy ruch elementów tworzących te połączenia nie występuje. Pod wpływem czynników zewnętrznych, takich jak np. siły dynamiczne F ωt powodowane drganiami wzbudzanymi miedzy innymi w styku narzędzia i obrabianego przedmiotu, siła napięcia wstępnego F w połączenia ulega relaksacji, w wyniku czego może nastąpić zmiana skuteczności połączenia rys. 1. Rys. 1. Mechanizm i czynniki powodujące zmianę charakteru połączenia Drugim z wymienionych wyżej czynników technologicznych, jakie mają wpływ na możliwości wytwórcze obrabiarek, jest możliwość realizacji obróbki z dużymi parametrami. Uwzględnienie tego czynnika musi następować już w fazie projektowania i wytwarzania obrabiarki, tak więc łączy się on bezpośrednio z uwarunkowaniami konstrukcyjnymi. Podstawowym problemem w tym zakresie jest stosowanie podzespołów i elementów, które pozwalają takie parametry uzyskiwać, np. specjalnych łożysk wrzecionowych. Mają one najczęściej standardowe wymiary gabarytowe jednak ich cechy użytkowe są lepsze niż łożysk typowych [4]. Modułowe obrabiarki skrawające to przykład efektów optymalizacji struktury maszyny, polegającej m.in. na ograniczeniu struktury do elementów funkcjonalnie niezbędnych [3]. W praktyce, jest to odejście od idei wieloczynnościowych maszyn uniwersalnych. Ograniczeniu funkcji realizowanych przez obrabiarki towarzyszyć powinno zawężenie zakresu zmienności parametrów technologicznych. Połączenie tych działań prowadzi do lepszego dostosowania struktury obrabiarki i jej możliwości do określonych potrzeb. Realizowana więc jest zasada: dla każdej pracy i dla każdych warunków właściwa maszyna [3, 8]. Uproszczona struktura obrabiarek modułowych będzie jednak w pełni racjonalna, o ile obrabiarki takie charakteryzować się będą dużą elastycznością geometryczną, tzn. ich elementy dają się konfigurować w różne warianty pozwalające realizować założone zadania. Realizacja powyższej zasady prowadzi nie tylko do uproszczenia struktury obrabiarek modułowych. Przyczynia się jednocześnie do tego, że same moduły funkcjonalne mają prostszą w stosunku do tradycyjnych budowę, wynikającą z ograniczenia zadań i zakresu parametrów obróbkowych. W rezultacie tego moduły mają bardziej zwartą i sztywną strukturę, dzięki czemu możliwa jest obróbka przy parametrach o większych wartościach. Moduły takie wytwarzane są przez producentów specjalizujących się w pewnym ich zakresie asortymentowym, dzięki czemu mogą one być dopracowane pod względem konstrukcyjnym oraz wykonane z najlepszą jakością. Przykładem takiego podejścia do zagadnienia mogą być wrzeciona kompaktowe [7], jednostki napędowe lub moduły ruchu liniowego [1, 6]. Kolejne czynniki wymienione na wstępie do niniejszych rozważań, a więc dokładność obróbki i jej wydajność, są bezpośrednio związane z czynnikami przedstawionymi wyżej. Zwiększenie tych wskaźników obróbki uzyskać można stosując lepsze, niekiedy specjalne odmiany elementów składowych modułów, np. wrzecionowe łożyska toczne, prowadnice toczne, śrubowe przekładnie toczne itp. Czynniki istotne szczególnie dla obrabiarek modułowych to ich demontowalność, rozumiana jako cecha konstrukcyjna umożliwiająca łatwy i szybki demontaż poszczególnych obrabiarkowych zespołów funkcjonalnych (modułów) obrabiarki, a także późniejszy ich montaż w nowej, zmienionej konfiguracji. Wymaga to między innymi zapewnienia odpowiednich połączeń. Powinny one charakteryzować się takimi cechami jak: łatwość, trwałość, dokładność i powtarzalność. Zaspokojenie potrzeby w tym zakresie stanowi więc ostatni z wymienionych wyżej czynników determinujących technologiczne możliwości obrabiarek. Przykłady rozwiązań konstrukcyjnych wykorzystywanych w obrabiarkach modułowych Poniżej przedstawiono pewne przykłady rozwiązań konstrukcyjnych, możliwych do wykorzystania w budowie obrabiarek o strukturze modułowej. Są to przykłady, zdaniem autorów, reprezentatywne dla prezentowanego zagadnienia, gdyż w istotny sposób mogą zmieniać efektywność i produktywność procesu wytwórczego. Modułem, który występuje praktycznie w każdej obrabiar- 9

10 OBRABIARKI MODUŁOWE ce jest moduł napędowy zwany często jednostką napędową. W tradycyjnej postaci moduł taki składa się ze źródła napędu (silnika) oraz skrzynki przekładniowej, stanowiących zintegrowany zespół. Moduł ten jest przystosowany do połączenia go z innym zespołem funkcyjnym, np. ruchów roboczych za pomocą sprzęgła [3, 7]. W nowoczesnej postaci obrabiarki, takim modułem funkcyjnym jest wrzeciennik kompaktowy rys. 2. Stanowi on połączenie dwóch wyżej wymienionych zespołów. W sztywnym korpusie, składającym się z podpór (3) i (5) oraz łączącej je cylindrycznej części środkowej (8), za pomocą zespołu szybkoobrotowych łożysk (2) i (4) ułożyskowane jest wrzeciono (1), na którym nawinięte jest uzwojenie rotora silnika (7). Środkowa część korpusu stanowi jednocześnie chassis uzwojenia statora silnika (6). Jest to więc moduł zwarty, łatwy do montażu (pozwala na to walcowy korpus), zawierający w jednym korpusie silnik oraz wrzeciono wraz z całym systemem łożyskowania obydwóch tych podzespołów składowych. Rys. 3. Moduł precyzyjnych ruchów liniowych na bazie profilu stalowego [6] Korpus modułu ruchu liniowego jest zbudowany ze sztywnego, najczęściej otwartego profilu stalowego lub duraluminiowego. W profilu wykonane są powierzchnie stanowiące bieżnie toczne lub powierzchnie, na których bieżnie są mocowane. Takie rozwiązanie konstrukcyjne zapewnia modułom dużą sztywność i dokładność ruchu. Przykład modułu ruchu liniowego przedstawiono na rys. 3, a pewne szczegóły rozwiązań konstrukcyjnych tego modułu na kolejnym rysunku rys.4. W zależności od potrzeb i możliwości technicznych w modułach stosowane są różne napędy, np.: elektro-mechaniczne (silnik elektryczny + zębata przekładnia pasowa lub toczna przekładnia śrubowa), pneumatyczne, hydrauliczne, z wyraźną preferencją tych pierwszych. Stosowanie tocznych prowadnic i napędów elektro-mechanicznych powoduje, że moduły ruchu liniowego posiadają wszystkie pozytywne cechy jakimi charakteryzują się toczne pary kinematyczne. Zespoły funkcyjne mogą występować w procesach wytwórczych także jako samodzielne moduły. Przykładem może być zastosowanie wrzeciennika kompaktowego w połączeniu z robotem. Wrzeciennik umieszczony w chwytaku robota może przemieszczać się po praktycznie dowolnej trajektorii, a narzędzie umocowane we wrzecionie obrabiać różne, także nieregularne i nieciągłe powierzchnie. Rys. 4. Przekrój poprzeczny modułu liniowego przedstawionego na rysunku 3 Zestawienie omawianego modułu z serwonapędem AC oraz nowoczesnym układem sterowania CNC, pozwala uzyskać konfigurację spełniającą praktycznie wszystkie wymagania w zakresie liniowych przemieszczeń narzędzi lub przedmiotów obrabianych. Rys. 2. Przykład rozwiązania konstrukcyjnego wrzeciennika kompaktowego (opis w tekście) [7] Kolejnymi modułami niezbędnymi w strukturze obrabiarek modułowych są zespoły realizujące przemieszczanie narzędzi i/lub obrabianych przedmiotów. Ruchy względne narzędzi i obrabianego elementu wyznaczają możliwości technologiczne obrabiarek. Dąży się więc do rozszerzenia tych możliwości oraz zwiększenia dokładności i parametrów wykonywanych ruchów. W strukturze modułowej obrabiarek możliwe jest bezpośrednie łączenie modułów ze sobą lub łączenie ich z elementami spełniającymi funkcje korpusu. W pierwszym przypadku do bezpośredniego łączenia modułów wykorzystuje się dokładnie obrobione mocujące powierzchnie oporowe. W drugim przypadku jako elementy korpusu (ramy) wykorzystuje się ciągnione profile, najczęściej duraluminiowe. Istnieje kilka systemów takich profili, a w każdym z nich występuje typoszereg profili o różnych wymiarach rys. 5, a tym samym o różnej wytrzymałości i sztywności, oraz wieloelementowe zbiory części łączących. Dzięki miniaturyzacji i zintegrowaniu funkcji elementów sterujących, opracowano moduły realizujące szybkie i precyzyjne ruchy liniowe, zarówno dla dużych jak i małych przemieszczeń. Rys. 5. Duraluminiowe profile systemu item [2] 10

11 ekspozycja obrabiarek tajwańskich Targi Mach-Tool 2013 Poznań 4-7 czerwca Pawilon 7a, stoisko nr 14 Centrum HSM CHMER HE 65 GT stożek hsk-e40, silnik 10 kw, obr/min system neutralizacji grafitu oil shroud specjalna oferta PEKAO Leasing: rata miesięczna już od 4550 PLN

12 OBRABIARKI MODUŁOWE Wykorzystując rowki usytuowane na zewnętrznych powierzchniach, profile można łączyć w węzły tworzące struktury kratownicowe o różnych układach. Dzięki temu, że profile duraluminiowe wykonane są w 10 klasie dokładności, bez dodatkowej obróbki możliwe jest formowanie z nich struktur kratownicowych, które mogą spełniać funkcje korpusów lub innych zespołów funkcyjnych, między innymi obrabiarek. Profile te mają estetycznie wykończone powierzchnie najczęściej są one anodowane. Z tego też powodu utworzone z nich korpusy nie wymagają dodatkowego wykończenia powierzchni zewnętrznych. Wśród trendów obserwowanych współcześnie w budowie obrabiarek skrawających, interesująca jest koncepcja budowy obrabiarek przekształcalnych i przestawialnych [9]. Obydwie odmiany obrabiarek bazują właśnie na modułowej ich strukturze. Pierwsza z wymienionych odmiana powstaje w wyniku zestawienia wcześniej opracowanych i zbudowanych modułów w konfigurację spełniającą założone zadania obróbkowe z oczekiwaną wydajnością i niezbędną dokładnością. W przypadku zmiany potrzeb moduły w innej, w razie potrzeby rozszerzonej konfiguracji pozwalają realizować odmienne zadania obróbkowe. Jest to więc przykład realizacji potrzeby wymienionej wyżej. Zaletą obrabiarek o przekształcalnej strukturze jest możliwość szybkiego dysponowania obrabiarką o potrzebnych możliwościach obróbkowych, przy stosunkowo niedużym koszcie ustawienia niezbędnej konfiguracji. Wadą ich jest natomiast fakt, że zmiany struktury może dokonać na ogół tylko dobrze wyposażona i wyszkolona ekipa, np. producenta obrabiarki. Ponadto, aby możliwości technologiczne obrabiarek przekształcalnych zmieniać rzeczywiście w opłacalnym zakresie, niezbędne jest dysponowanie licznym zbiorem modułów, co związane jest z dużymi kosztami inwestycyjnymi. racji technologicznych. Stwarza się w ten sposób środki do zwiększenia efektywności i produktywności całego procesu wytwórczego. Podsumowanie Obserwowane kierunki rozwoju konstrukcji obrabiarek skrawających generują sytuację, że ich proces wytwórczy w coraz większym stopniu składa się z operacji montażu: modułów, zespołów lub podzespołów, stanowiących często elementy handlowe. W istotny sposób skraca to czas produkcji tych maszyn technologicznych oraz zmniejsza koszty wytwarzania, przy zachowaniu wysokiej jakości i dużej niezawodności. Modułowa struktura obrabiarek stwarza możliwości praktycznej aplikacji trendu obserwowanego w budowie maszyn technologicznych, który można sformułować jako odpowiednia maszyna dla określonych, ściśle zdefiniowanych potrzeb. Pełne, kompleksowe wykorzystanie tego trendu przyczynić się powinno do wyraźnej poprawy efektywności procesów wytwórczych, w których obrabiarki modułowe będą stosowane. Należy przy tym zauważyć, że akceptacja tej tendencji generuje zmiany we wszystkich trzech głównych fazach istnienia maszyny, a więc w : projektowaniu i konstruowaniu, wytwarzaniu, eksploatacji. Modułowa struktura obrabiarek skrawających stanowi z pewnością pozytywny trend w budowie tej grupy maszyn technologicznych. Pełne wykorzystanie powyższej tendencji wymaga dobrej znajomości wszelkich czynników (konstrukcyjnych, technologicznych, eksploatacyjnych), gdyż determinują one rezultaty działań we wszystkich fazach istnienia maszyn. Literatura: Rys. 6. Wirtualny projekt obrabiarki modułowej [9] Obrabiarki przestawialne koncepcyjnie są podobne do obrabiarek przekształcalnych. Różnią się od nich tym, że zestawiania modułów celem zmiany zadań obróbkowych mogą dokonywać sami użytkownicy obrabiarek i to w niedługim czasie i przy stosunkowo niedużych wymaganiach sprzętowych montażu. Przykładem takiej obrabiarki może być tokarka NC, która po dostawieniu podajnika prętów lub innych półproduktów może pracować jako automat tokarski lub frezarka, której dodano lub ujęto jedną lub więcej sterowaną oś. Podstawowym warunkiem efektywnego wykorzystania modułowych obrabiarek skrawających w procesach wytwórczych jest istnienie możliwie licznego zbioru modułów, który pozwalałby realizować jak największą liczbę różnych ope- [1] Bachański W., Kompleksowe systemy liniowe, Mechanik nr 4/2002, s [2] Katalog firmy item GmbH. Solingen, [3] Leszek W, Wojciechowicz B,, Próba prognozy perspektywicznych zadań badawczych tribologii, Tribologia nr 4-5/1993, s [4] Styp-Rekowski M., Kinematic Pairs with Special Rolling Bearings, Proceedings of 15th International Koloquium Tribology. Essslingen 2006 (materiały na CD-Rom. [5] Styp-Rekowski M.: Konstrukcyjne i technologiczne aspekty modułowej budowy obrabiarek. Inżynieria Maszyn, vol. 11, z.1/2006, s [6] Styp-Rekowski M., Mechanizmy prostoliniowego ruchu postępowo-zwrotnego, Zeszyty naukowe ATR nr 184, seria Mechanika z. 36. Bydgoszcz, 1994, s [7] Styp-Rekowski M., Zagadnienia tribologiczne w budowie obrabiarek skrawających, Wydawn. Uczelniane ATR, Bydgoszcz, [8] Styp-Rekowski M., Wocianiec R., Specjalne łożyska toczne w budowie maszyn, Zeszyty naukowe Politechniki Opolskiej 272, seria Mechanika z. 70. Opole, 2001, s [9] Szafarczyk M., Niedbała M., Ratyński M., Śniegulska- Grądzka D., Obrabiarki modułowe, przekształcalne, przestawialne, Mechanik nr 1/2003, s

13 OPRZYRZĄDOWANIE BISON: rok pełen sukcesów Działająca od 1948 roku Fabryka Przyrządów i Uchwytów, prezentuje podczas tegorocznych imprez targowych swoją najnowszą ofertę. Marcowy Salon STOM-TOOL w Kielcach oraz zbliżające się Targi ITM Polska w Poznaniu to wydarzenia branżowe, na które firma zaprasza swoich klientów w Polsce. Producent oprzyrządowania do obróbki skrawaniem zapowiada także swoją obecność na Targach EMO w Hanowerze - jednym z największych i najważniejszych wydarzeń branży obróbki metali na świecie. Swoje premierowe produkty firma BISON-BIAL S.A. zaprezentowała już podczas Targów w Kielcach. Wśród nowości znalazły się oprawki termokurczliwe do narzędzi z węglików spiekanych i stali szybkotnącej HSS oraz dwuszczękowy uchwyt typu 2190 z mocowaniem mechanicznym i kompensacją mimośrodowości. Przedstawiciele firmy zgodnie twierdzą, że udział w tej imprezie targowej można zaliczyć do bardzo udanych i owocnych. Dodatkowo białostocka firma otrzymała wyróżnienie Targów Kielce za interesujący i atrakcyjny sposób aranżacji stoiska. Na początku czerwca, jak każdego roku, branża spotyka się w Poznaniu. Również firma BISON zapowiada swój udział w targach ITM Polska w dniach od 4 do 7 czerwca. Będzie tam obecna na salonie MACH-TOOL i wszystkich zainteresowanych ofertą przedsiębiorstwa, zaprasza na swoje stoisko nr 19 w pawilonie nr 9. Równie ciekawie dla firmy zapowiada się początek tegorocznej jesieni. W dniach od 16 do 21 września odbędą się międzynarodowe Targi EMO w Hanowerze, gdzie wśród wystawców z całego świata, nie zabraknie firmy z Białegostoku. Rok 2013 to rok pełen sukcesów, ale również ważnych wydarzeń w życiu firmy. W pierwszym kwartale br. do grupy sprzedażowej BISON, do której należą polska spółka BISON-BIAL, niemiecka BISON Vertriebsgesellschaft, włoska BISON Italia i brytyjska BISON UK, dołączyła firma HSA Spanntechnik. Niemieckie przedsiębiorstwo od 20 lat zajmuje się dostarczaniem specjalistycznych i zaawansowanych rozwiązań z branży obróbki skrawaniem i specjalizuje się, m.in. w projektowaniu uchwytów do obróbki kół zębatych oraz elementów przeznaczonych do mocowania turbin. Firma ta może pochwalić się dużą liczbą indywidualnych realizacji, z którymi zapoznać się można pod adresem internetowym: Tymczasem już latem klienci firmy BISON zapoznają się z całym szeregiem nowych i innowacyjnych produktów. W tym właśnie czasie do rąk klientów trafi nowy katalog białostockiej firmy. BISON-BIAL S.A. to przedsiębiorstwo od przeszło 60 lat istniejące na rynku i wyspecjalizowane w produkcji oprzyrządowania technologicznego do obróbki skrawaniem. Oferta firmy obejmuje uchwyty tokarskie z mocowaniem mechanicznym i ręcznym, cylindry hydrauliczne, imadła, przyrządy frezarskie, oprawki VDI, wyroby tulejowo-trzpieniowe oraz wyroby specjalne, dostępne na zamówienie. Doradcy techniczni działający na terenie całej Polski razem z wykwalifikowanym zespołem handlowców dbają o profesjonalną obsługę klienta, zapewniając bezpłatne i fachowe doradztwo we właściwym doborze oprzyrządowania. Wsparciem grupy sprzedażowej BISON są strona oraz sklep internetowy. Od samego początku działalności firmy, produkty BISON-BIAL słyną ze swojej wysokiej jakości, wytrzymałości i precyzji. Obecnie marka firmy jest rozpoznawalnym na całym świecie synonimem trwałości, niezawodności i tradycji, a przedsiębiorstwo dzięki możliwości produkcji wyrobów specjalnych, dostosowanych do indywidualnych zadań, jest w stanie zrealizować najbardziej skomplikowane projekty. Fabryka Przyrządów i Uchwytów BISON-BIAL S.A. ul. Łąkowa 3, Białystok tel.: (85) , fax: (85) , info@bison-bial.pl, 13

14 NARZĘDZIA Narzędzia Silent Tools rozwiązanie problemu drgań i siła napędowa produktywności Narzędzia Silent Tools firmy Sandvik Coromant to najlepszy sposób na obróbkę bez drgań Inżynierowie technolodzy doceniają zalety oprawek z modułami tłumiącymi. Przede wszystkim w obróbce przedmiotów o złożonym kształcie lub trudno dostępnych powierzchni za pomocą długich zespołów narzędzi. Tymczasem te innowacyjne rozwiązania narzędziowe mają znacznie szerszy zakres zastosowań. Wystarczy wspomnieć, że oprawki z rodziny Silent Tools firmy Sandvik Coromant, nie tylko eliminują problem drgań, ale są także siłą napędową wzrostu produktywności. Trzeba bowiem zauważyć, że o ile większość klientów wykorzystuje narzędzia Silent Tools do obróbki na długich wysięgach, to testy wykazują duży potencjał tego systemu w zakresie poprawy produktywności nawet dla krótszych mocowań. Jest rzeczą naturalną, że w systemach podatnych na drgania operatorzy stosują obniżone parametry skrawania, zmniejszają głębokość skrawania lub wprowadzają narzędzia z tłumieniem drgań to ostatnie rozwiązanie jest zawsze korzystne w układach o stosunku długości do średnicy narzędzia powyżej 4:1. Tymczasem system Silent Tools nie tylko pozwala wyeliminować drgania, ale też poprawić bezpieczeństwo przebiegu wszystkich operacji obróbkowych toczenia, frezowania, wytaczania i wiercenia prowadząc do zwiększenia wydajności skrawania i produktywności średnio o Rys.1. Toczenie wewnętrzne wytaczakiem z tłumieniem drgań - CoroTurn SL procent, w zależności od długości zespołu narzędzi. Dzięki zwiększonym parametrom obróbki, okres zwrotu inwestycji wynosi w większości przypadków zaledwie kilka miesięcy. Produktywność rośnie w ciszy Dzięki poprawie produktywności i zmniejszeniu liczby wadliwych przedmiotów, klient osiąga znaczne oszczędności i niższy koszt jednostkowy, a także poprawę dokładności wykonania i chropowatości powierzchni obrobionych przedmiotów. System oprawek do obróbki bez drgań Silent Tools od wielu lat cieszy się uznaniem operatorów. Oprawki te wyróżnia konstrukcja z modułem tłumiącym drgania umieszczonym w korpusie oprawki. Chroniony patentem moduł antydrganiowy składa się z masy tłumiącej zawieszonej na dwóch gumowych tulejach i zanurzonej w oleistej cieczy. Zastosowanie modułu tłumiącego drgania sprzyja ustabilizowaniu całego procesu obróbki. Konstrukcja jest przeznaczona zwłaszcza do pracy na wysięgach, których długość wyklu- 14

15 NARZĘDZIA cza zastosowanie konwencjonalnych jednolitych chwytów stalowych i pełnowęglikowych. Narzędzia Silent Tools są przystosowane do wewnętrznego podawania chłodziwa. Moduły tłumiące zaprojektowano tak, aby nie wymagały regulacji. Wyjątkowa elastyczność systemu jest zasługą bogatego asortymentu uchwytów pasujących do najpopularniejszych złączy obrabiarek, a jednocześnie kompatybilnych z szeroką gamą narzędzi i płytek skrawających. Rozkoszuj się ciszą i oszczędnościami Klienci korzystający z przełomowej oferty Silent Tools zauważają jej liczne zalety. Za przykład może posłużyć typowa operacja lekko zgrubnej obróbki tokarskiej kołnierza ze stali niskostopowej, gdzie zastosowanie narzędzi Silent Tools przyniosło znaczne korzyści. Opanowanie drgań pozwoliło na ponad dwukrotne zwiększenie prędkości obrotowej wrzeciona, skrócenie czasu jednostkowego o jedną trzecią i poprawę produktywności o 188 procent. Oprócz tego, klient zanotował zwiększenie trwałości o 77 procent, w przeliczeniu na liczbę przedmiotów wykonanych za pomocą pojedynczego ostrza. Narzędzia Silent Tools intensywnie testowano również w zastosowaniach Rys. 2. Operacja frezowaniaczołowego na długim wysięgu frezarskich, np. frezowaniu walcowo-czołowym obudowy zaworu z żeliwa sferoidalnego techniką interpolacji kołowej, gdzie uzyskano poprawę wydajności skrawania i jakości wykończenia powierzchni. Wyniki nie pozostawiały miejsca na wątpliwości: zanotowano wzrost produktywności o 149% i zwrot inwestycji po zaledwie dziewięciu tygodniach. Bez ryzyka drgań udało się zwiększyć parametry skrawania, tj. prędkość obrotową wrzeciona i głębokość skrawania, a trwałość ostrzy wzrosła dwukrotnie. Propozycje dla branży okrętowej i lotniczej Sytuacja przedstawiała się podobnie podczas frezowania czołowego górnego elementu układu kierowniczego statku (wykonanego z żeliwa sferoidalnego), gdzie uzyskano poprawę produktywności o 162 procent. Okazało się, że dobre wyniki obróbki można poprawić przez zastosowanie narzędzi Silent Tools, zyskując 185 godzin czasu maszynowego rocznie i trzykrotnie zwiększając trwałość. Ostatnim, niemałym wyzwaniem było wytoczenie trudno dostępnych otworów uchwytów podwozia samolotowego o długości 2,1 m i szerokości 0,91 m. Oba uchwyty przed przejściem wykończeniowym i rozwierceniem zostały poddane obróbce lekko zgrubnej w jednym zamocowaniu. Uprzednio, przed dalszą obróbką drugiego uchwytu konieczne było odwrócenie przedmiotu i ustawienia punktu odniesienia. Ponadto, bez ryzyka drgań, udało się zwiększyć parametry skrawania, tj. prędkość wrzeciona i głębokość skrawania, a trwałość wzrosła dwukrotnie. Dzięki zwiększeniu produktywności obróbki aż o

16 NARZĘDZIA procent, uzyskano duże oszczędności i zwrot inwestycji po wykonaniu zaledwie dziewięciu przedmiotów. O firmie Sandvik Coromant Firma Sandvik Coromant jest światowym liderem na rynku narzędzi skrawających, rozwiązań narzędziowych oraz know-how w przemyśle obróbki metalu. Dzięki rozległym inwestycjom w prace badawczo-rozwojowe, jesteśmy autorami unikalnych innowacji i we współpracy z klientami ustanawiamy nowe normy produktywności. Do naszych klientów zaliczają się największe światowe koncerny z branży motoryzacyjnej, lotniczej i energetycznej. Sandvik Coromant zatrudnia obecnie 8000 pracowników i ma oddziały w 130 krajach. Firma stanowi część obszaru biznesowego Sandvik Machining Solutions w ramach ogólnoświatowej grupy przemysłowej Sandvik. Więcej informacji znajdą Państwo na stronie internetowej: POZNAŃ Hala 7A Stoisko 20 Zapraszamy! 16

17

18 JAKOŚĆ CZĘŚCI MASZYN Jakość części maszyn w aspekcie metodyki Sześć Sigma Sześć Sigma jest zrozumiałym i elastycznym systemem, którego celem jest osiągnięcie, utrzymanie i maksymalizacja sukcesu firmy. To dogłębne zrozumienie potrzeb potencjalnych klientów, zdyscyplinowane wykorzystanie faktów, danych pomiarowych oraz analizy statystycznej w celu ulepszenia i kreowania procesów biznesowych [8,12]. Skuteczne wdrożenie Sześć Sigma prowadzi do redukcji kosztów, zwiększenia produktywności, wzrostu udziału w rynku, utrzymania klienta, redukcji wad, zmiany kultury działania przedsiębiorstwa oraz rozwoju produktu. prof. nadzw. dr hab. inż. Tadeusz Sałaciński - Politechnika Warszawska Od chwili wstąpienia Polski do wspólnoty państw Unii Europejskiej sprawy jakości nabrały szczególnego znaczenia. Otwarcie granic dla ludzi, kapitału i towarów wywołało narastającą konkurencję firm. Wyroby o niskiej jakości i niezawodności przestawały znajdować nabywców. Upadło wiele molochów poprzedniego systemu gospodarowania. Ich miejsce zaczęły zajmować małe i średnie przedsiębiorstwa, które mogły zdecydowanie szybciej reagować na zmienne wymagania rynku i klienta. Jakość produktów stała się sprawą priorytetową w walce konkurencyjnej. Zaczęto wprowadzać nowoczesne metody, narzędzia i techniki projektowania, wytwarzania i dystrybucji wyrobów i usług, takie jak SPC, QFD, FMEA, Sześć Sigma i inne. Sześć Sigma jest praktyczną metodologią stosowaną w sterowaniu procesami produkcyjnymi, mającą na celu szybkie i zyskowne podwyższenie ich jakości. Sześć Sigma. Osiągnięcia [mln USD] 2,500 2,000 1,500 1, szacowany Koszty Korzyści Rys. 1. Porównanie kosztów poniesionych na jakość i uzyskanych korzyści w firmie General Electric po wdrożeniu metodyki Sześć Sigma (źródło: [3]) Początki ery Sześć Sigma nie są zbyt odległe. W latach osiemdziesiątych ubiegłego wieku zwrócono szczególną uwagę na możliwości jakościowe, jakie daje współczesna zaawansowana technika. Redukcję zmienności i rozrzutu procesów produkcyjnych (wytwórczych i usługowych) zaczęto traktować jako klucz do sukcesu w walce o klienta i jego satysfakcję. Prekursorem była firma Motorola, która w 1987 r. ogłosiła program Six Sigma, a w latach następnych zanotowała miliardowe oszczędności z tytułu jego realizacji. Kolejne firmy, które wdrożyły Sześć Sigma i odniosły sukces, to m.in. General Electric (rys. 1), ABB, Texas Instruments, Kodak, Xerox, Sony, Polaroid, Whirlpool, Sauer Danfoss. Koszty Koszty złej jakości Koszty uzyskania jakości 3S 4S 5S Jak redukcja zmienności i rozrzutu procesów produkcyjnych wpływa na koszty uzyskania satysfakcjonującego poziomu jakości, wyraźnie pokazuje wykres na rys. 2. Koszty jakości w wyniku wdrożenia metodyki Sześć Sigma (6S) są zdecydowanie niższe w porównaniu z koncepcją Trzy Sigma (3S, tzw. stara koncepcja Shewharta). Jakość 6S Rys. 2. Oddziaływanie metodyki Sześć Sigma na koszty jakości (źródło: [3]) 18

19 JAKOŚĆ CZĘŚCI MASZYN Co to jest Sześć Sigma? Sześć Sigma jest to metodologia eliminacji defektów, strat i wszelkich problemów związanych z jakością, bazująca na danych rzeczywistych, łącząca znane techniki statystycznego sterowania jakością (SPC) z innymi metodami statystycznymi oraz systematycznym szkoleniem całego personelu przedsiębiorstwa. Podstawą analizy procesów w tej metodologii jest parametr odchylenia standardowego sigma (oznaczany literą alfabetu greckiego σ) zwany również średnim odchyleniem kwadratowym, obrazujący wielkość rozrzutu (naturalnej zmienności) wartości cech charakteryzujących wyrób lub usługę. Matematycznie sigmę definiuje się wg wzoru (1). σ = N i= 1 ( x x) gdzie: x i - wynik pomiaru cechy i-tego produktu, _ x - wartość średnia z N pomiarów, N - liczność populacji generalnej (partii produktów) W praktyce liczy się nie odchylenie standardowe σ całej populacji (np. partii wyrobów), lecz odchylenie standardowe losowo pobranej próbki z populacji s (wzór 2). i N 2 (1) Rys. 3. Rozkład zmienności procesu wg koncepcji Shewharta; WD - wartość docelowa procesu, LSL i USL - odpowiednio dolna i górna granica tolerancji (opracowanie własne) częstość częstość LSL LSL -3σ _ x _ x WD +3σ USL USL x [mm] s = n i= 1 ( x x) i n 1 gdzie: x i - wynik pomiaru cechy i-tego produktu próbki, _ x - wartość średnia z n pomiarów n - liczność próbki. 2 (2) -6σ WD +6σ 1,5σ 3,4ppm x [mm] W dalszych rozważaniach używając pojęcia Sigma będziemy brać pod uwagę parametr wyrażony wzorem 2. Niepożądany rozrzut procesu jest tym większy, im większa jest wartość Sigma. Należy podkreślić, że Sigma charakteryzuje procesy o rozkładzie normalnym. Przed rozpoczęciem analizy należy więc zweryfikować postać rozkładu zmienności rozpatrywanej cechy (patrz dalej). Wg koncepcji Shewharta w granicach tolerancji powinien zawierać się proces o rozrzucie ±3σ (rys. 3). Nawet dla wycentrowanego procesu ( x _ = WD) uzyskuje się wówczas 2,7 wyrobów wadliwych na 1000 (2700 ppm). Dla wyrobów składających się z wielu części, frakcja wyrobów wadliwych rośnie wraz z iloczynem liczby części. Przykładowo dla wyrobu składającego się ze 100 części, z których każda wytwarzana jest w 8 operacjach, uzyskano by tylko 1150 wyrobów bez wad na Sytuacja taka jest nie do zaakceptowania. Zgodnie z metodologią Sześć Sigma w przedziale specyfikacji (tolerancji) powinien zawierać się proces o rozrzucie ±6σ. Przy wycentrowanym procesie (x śr leży w środku przedziału <LSL,USL>) poza niebezpieczne granice tolerancji wykraczałoby tylko 0, % wyrobów, czyli uzyskalibyśmy 2 wyroby wadliwe na 1000 mln. Jest to rezultat wręcz nieprawdopodobny. Praktycy doskonale wiedzą, że otrzymanie takiego procesu jest praktycznie niemożliwe. Na jego przebieg ma wpływ wiele czynników przypadkowych bądź systematycznych, które powodują, że proces podlega dryfowaniu Rys. 4. Graficzne zobrazowanie reguły Sześć Sigma (opracowanie własne) (przesunięciu krzywej rozkładu normalnego). Zgodnie z regułą Sześć Sigma zakładamy, że przesunięcie to wynosi maksymalnie ±1,5σ (wartość uzyskana z obserwacji praktycznych w firmie Motorola). Dla tak przesuniętego rozkładu procesu (rys. 4) poza granice specyfikacji wykracza 0,00034% wyrobów, czyli uzyskujemy 3,4 niezgodności na milion (3,4 ppm). Jest to blisko tysiąckrotnie mniejsza frakcja braków w porównaniu z koncepcją Shewharta. Taki proces jest wręcz doskonały, ale jego uzyskanie nie jest łatwe. Aby go zrealizować powstała koncepcja metodyki opartej na tzw. regule Sześć Sigma. Wdrażanie metodyki Sześć Sigma w przedsiębiorstwie produkcyjnym Aby skutecznie wprowadzić zasady strategii Sześć Sigma, należy stworzyć w organizacji odpowiednie warunki ramowe. W ich zakres wchodzi, m.in. powołanie pracowników i przyporządkowanie im odpowiednich funkcji. W projekty Sześć Sigma zaangażowani są specjaliści zwani Belts (Black Belt, Green Belt). Black Belts, czyli liderzy zespołu Sześć Sigma przechodzą ponad 150 godzin szkoleń, podzielonych na cztery partie tygodniowe i rozłożonych w ciągu czterech miesięcy. W trakcie tych intensywnych warsztatów technicznych zapoznają się oni z procesem DMAIC, przydatnymi narzędziami statystycznymi oraz rozwijają swoje umiejętności kierowania zespołem i zarządzania projektem. 19

20 JAKOŚĆ CZĘŚCI MASZYN W tygodniach pomiędzy comiesięcznymi warsztatami Black Belts uczą się poprzez działanie, pracując nad konkretnymi projektami i otrzymują fachowe wsparcie ze strony instruktora posiadającego certyfikat i uprawnienia Master Black Belt. W rezultacie kandydaci na Black Belts szybko się uczą, zaś projekty, w których biorą udział mają duże szanse na powodzenie. Black Belts zajmują się wyłącznie inicjowaniem, pilotowaniem i realizacją projektów mających na celu doskonalenie procesów w firmie. Green Belts to członkowie zespołu, którzy uczą się przyjętego modelu rozwiązywania problemów, kluczowych narzędzi do wspierania modelu oraz ról i odpowiedzialności członka zespołu. Celem szkolenia Green Belt jest przekazanie im umiejętności wspierania lidera zespołu w wypracowywaniu wyników projektu, do którego zostali przydzieleni. Członkowie zespołu projektowego realizują metodykę Sześć Sigma na bazie tzw. procesu DMAIC (ang. Define-Measure-Analyze-Improve-Control) [1,5], realizowanego w następujących etapach (rys. 5): 1. Definiuj (ang. Define) - Black Belt identyfikuje problem i określa jego zakres, 2. Mierz (ang. Measure) - specjalista mapuje wybrany proces, system czy zagadnienie, wykonuje odpowiednie pomiary oraz szacuje, w jaki sposób wybrane zagadnienia funkcjonują, 3. Analizuj (ang. Analyze) - w tym kroku Belt analizuje podstawowe przyczyny problemu, ustala relację między uzyskiwanymi kluczowymi miernikami wyników i przyjętymi wzorcami, 4. Usprawnij (ang. Improve) - tu wybiera się te cechy wyników uzyskiwanych, które należy poprawiać, 5. Kontroluj (ang. Control) - ta faza oznacza udokumentowanie nowego procesu i jego statystyczne monitorowanie; po pewnym czasie dokonuje się ponownie oceny wydajności procesu, po czym w zależności od wyników analizy specjalista wraca do poprzednich faz. Jeżeli metodyka Sześć Sigma realizowana jest na etapie projektowania nowego procesu produkcyjnego lub nowego produktu, wówczas stosuje się tzw. proces DMADV: Define - Measure - Analyze - Design - Verify [2] (rys. 5): 1. Definiuj (ang. Define) - zdefiniowanie celów projektu, jego znaczenia, zakresu, terminów i zasobów. Należy określić, co i dlaczego jest projektowane, a także użyć Tabela 1. Projekt Sześć Sigma i narzędzia go wspomagające (źródło: [9]) Rys. 5. Etapy realizacji metodyki Sześć Sigma na bazie procesu DMAIC i DMADV (źródło: [10,11]) odpowiednich narzędzi zarządzania jakością po to, aby się upewnić, że cele projektu są zgodne z wymaganiami klienta i strategią przedsiębiorstwa, 2. Mierz (ang. Measure) - zmierzenie oraz określenie potrzeb i wymagań klienta z zastosowaniem technik analitycznych umożliwiających transformację wymagań klienta w celu projektu, 3. Analizuj (ang. Analyze) - analiza dostępnych rozwiązań umożliwiających osiągnięcie celu, 4. Projektuj (ang. Design) - zaprojektowanie nowego produktu, usługi lub procesu, 5. Weryfikuj (ang. Verify) - zweryfikowanie przygotowania projektu i zdolności do zaspokojenia potrzeb klienta oraz efektywności projektu. Narzędzia wspomagające etapy typowego projektu Sześć Sigma zestawiono w tabeli 1. Przykład zastosowania metodyki Sześć Sigma w procesie wytwórczym Poniżej rozpatrzony zostanie przykład analizy procesu toczenia wałków w ramach projektu Sześć Sigma. Założony wymiar konstrukcyjny: ø20±0,02 mm. Górna granica tolerancji USL=20,02 mm, dolna granica tolerancji LSL=19,98. Wartość docelową określamy w połowie przedziału tolerancji: WD=20 mm (etap Define). Nacięto serię 40 wałków i zmierzono ich średnice (są to tylko dane dla potrzeb przykładu, aby analiza była w pełni wiarygodna należałoby rozpatrzyć reprezentatywną próbkę o liczności co najmniej 100). Wyniki pomiarów (oznaczonych symbolicznie Pomiary 1) zestawiono w tabeli 2 i przedstawiono graficznie za po- Etap projektu Opis postępowania Stosowane narzędzia Define Measure Analyze Improve Control Zdefiniowanie problemu, zlokalizowanie obszaru, w którym należy uruchomić projekt, zdefiniowanie cech krytycznych dla jakości (tzw. CTQ z ang. Critical To Quality) Dokładne zmierzenie kluczowego procesu, ustanowienie i zweryfikowanie systemu do pomiaru tegoż procesu. Wszystko to celem wyssania z badanego procesu dużej ilości użytecznych danych liczbowych, nadających się do dalszej obróbki statystycznej Dogłębna analiza danych celem odnalezienia najważniejszych czynników oddziałujących na zdefiniowaną (Define) cechę krytyczną Działanie w obszarze zidentyfikowanych czynników celem nadania im pożądanych wartości Zapewnienie stałości przyjętych rozwiązań Diagram przyczynowo skutkowy, QFD, Analiza Pareto Statystyki opisowe, MSA, badania wyrywkowe, analiza zdolności procesu, tabele liczności, wykresy szeregów czasowych Analiza wielowymiarowa, SPC, testy nieparametryczne, DOE, histogram, analiza regresji, korelacje DOE, MSA, karty zdolności procesu, analiza Pareto Karty przepływu procesu, monitorowanie zmienności, SPC, plany kontroli, instrukcje 20