ジョブショップ向けの CNC 装置: 多品種少量生産向けのフレキシブルマシンの選び方

ジョブショップは、私が一緒に仕事をするのに最も好きなタイプの顧客であり、単純な機械の推奨を与えるのが最も難しい顧客です。なぜなら、正しい答えは常に次のようなものだからです。「今日何を経営しているかではなく、来年どのような仕事を獲得しようとしているかによって決まります。」 私は 2013 年に SZGHTECH を設立して以来、CNC 機器を販売してきました。その間、求人ショップのオーナーが素晴らしい決断を下すこともあれば、苦渋の決断を下すことも見てきました。その違いはほとんどの場合、柔軟性を求めて購入したのか、それともその週に目の前にある仕事のために購入したのか、という 1 つのことに帰着します。

ジョブショップは何が違うのか — そしてなぜ標準的な機械選択のアドバイスが当てはまらないのか

ジョブショップは、固定の製品ラインという、ジョブショップにないものによって定義されます。ジョブショップは同じ部品を月に何千回も生産するのではなく、業界、材料、形状が異なる複数の顧客からの仕事を、場合によっては同じ週に受け付けます。中核となる運用モデルは多品種少量生産です。数十の部品番号、1 ～ 50 個の範囲のバッチ サイズ、完全に異なるセットアップ間での頻繁な切り替えが行われます。主要なパフォーマンス指標が部品ごとのサイクル時間である専用の生産ラインとは異なり、ジョブショップの存続は切り替え時間、つまり、1 つのジョブを終了してから次のジョブを実行するまでにどれだけ早く移行できるかにかかっています。これは根本的に異なる最適化問題であり、マシン選択に対して根本的に異なるアプローチが必要です。私は、自動車の Tier-1 サプライヤーに販売するのと同じロジックをジョブショップの機械を販売する際に使用することは決してありません。また、そのような販売員は顧客に不利益をもたらします。

ジョブショップの機械選択の 4 つの原則

原則 1: スループットよりも柔軟性を重視

ジョブショップの場合、10 種類の異なる部品を処理できる 1 台のマシンは、1 つの部品タイプにそれぞれ最適化された 10 台のマシンよりも価値があります。スループットは重要ですが、それはすでに仕事を獲得した後でのみです。今日購入するマシンは、次の四半期に見積もられるかまだ決まっていないジョブを処理する必要があります。

すべての Job Shop のお客様にお勧めします。何かに署名する前に、「このマシンは今後 12 か月以内に実際に受け取る可能性のある注文に対応できるでしょうか?」と自問してください。答えが「おそらく無理」であれば、見ているマシンが間違っています。問題は、「この機械は現在最も生産量の多い部品をどのくらいの速さで製造できるか?」では決してなく、「この機械はどのくらいの数の異なる部品を製造でき、オペレーターはどれくらい早くそれらの部品を切り替えることができるか?」ということです。

原則 2: セットアップを最小限に抑える — ターニング・ミリング・コンパウンドを最初に使用する

部品をある機械から別の機械に移動するたびに、ハンドリング時間、再固定時間、再測定時間、再調整エラーなどの税金を支払うことになります。 50 個の部品のバッチの場合、その税金は管理可能です。 5 個のバッチの場合、マージン全体を消費する可能性があります。

ターニング センターとライブ ツーリングおよび C 軸を組み合わせたターニング フライス複合機では、そのような税金がすべて不要になります。ワークホールディング セットアップ 1 台、機械 1 台、オペレーター 1 人。部品が完全またはほぼ完全に外れます。私は今でも、トルコのジョブショップのオーナーがコスト構造について話し合っていたときに言ったことを思い出します。「ファニー、私の最大のコストは機械ではありません。作業の合間に待機している部品です。」その意見は何年も私の中にあります。旋削加工コンパウンドは床面積を節約するだけではありません。これにより、明らかな項目に表示されないため、ほとんどのショップオーナーがわざわざ計測しようとしない待ち時間のカテゴリ全体が排除されます。

原則 3: スピンドル速度よりも ATC 容量が重要

多品種加工の場合、自動工具交換装置のツールステーションの数は、主軸速度や最大 RPM よりも重要な仕様です。スピンドル速度によって、切断速度が決まります。 ATC の能力によって、オペレーターがすべてを停止し、ジョブ間で手動でツールを交換する必要がある頻度が決まります。

ジョブショップで私が定期的に目にする最悪の無駄は、オペレータが各ジョブの終わりにマガジン全体を空にして、次のジョブのために完全にリロードすることです。 1 日あたり 15 の異なる部品番号を実行し、工具マガジンに 10 ステーションが収容されている場合、各シフトのかなりの部分を工具のロジスティクスに費やしていることになります。多品種の仕事を真剣に取り組むショップには、16 ステーションが最低限推奨されます。合理的かつ予算の範囲内で、多ければ多いほど良いのです。

原則 4: オペレーターがすでに知っているコントローラーを選択する

オペレーターのトレーニングコストは、ジョブショップの機器購入において最も一貫して過小評価されている隠れたコストです。不慣れなコントローラーを搭載したマシンは、チームが問題を解決するまで数週間にわたって十分に活用されないままになる可能性があります。その間、収益を上げていないマシンで借金を返済することになります。

オペレーターがファナックを知っている場合は、ファナックでマシンを購入してください。彼らがシーメンスを知っているなら、シーメンスを購入してください。コントローラーのブランド間の生産性の違いは実際にはありますが、わずかです。チームが知っているコントローラーとゼロから学習しているコントローラーの生産性の違いは、特に最初の 6 か月間で非常に大きくなります。会話型およびグラフィック プログラミング機能は利点です。オペレータが CAM オフィスではなく機械でプログラムを作成することが多いジョブ ショップでは、ガイド付きプログラミング インターフェイスにより部品ごとのセットアップ時間を大幅に短縮できます。

ジョブ ショップ向けのマシンタイプの推奨事項

シャフトおよびディスク加工用: ライブツーリングを備えた CNC ターニングセンター

ジョブショップの回転作業の大部分 (シャフト、フランジ、ブッシュ、コネクタ、継手) は、ライブ ツーリングと C 軸を備えたターニング センターでの 1 回のセットアップで完了できます。このカテゴリーに関して、SZGHTECH は世界中のジョブ ショップの顧客にとって主力となっている 2 つのモデルを提供しています。

SZGH-46Z は、フル C 軸と電動工具を備えた 45° 傾斜ベッド旋削フライス加工コンパウンドです。旋削、穴あけ、フライス加工、タッピングなど、ほとんどの回転部品を最初から最後まで再チャッキングすることなく処理できます。複数の顧客からシャフトとディスクの作業を定期的に受けている作業工場では、これが最初の購入として最もよく推奨されるマシンです。

SZGH-36Z は、当社のラインナップの中でよりコンパクトな旋削フライス加工コンパウンドです。設置面積が短く、エントリーコストが低く、同じコンパウンド原理を備えています。 CNC への取り組みを始めようとしていて、適切なサイズの高性能マシンを必要とする小規模な作業工場の場合、多くの場合、SZGH-36Z がより良い開始構成となります。容量は後からいつでも追加できます。チームの準備が整っていなかったマシンに過剰に投資したお金を取り消すことはできません。

フライス加工部品の場合: 16+ ATC を備えた 3 軸 VMC

ブラケット、ハウジング、プレート、治具などの角形のワークの場合、立型マシニング センターが最適なプラットフォームです。ジョブ ショップの場合、私は大型マシンよりも VMC650 を推奨する傾向にあります。その理由は、現時点ではご想像のとおりです。つまり、作業範囲のサイズよりも切り替えの柔軟性が重要です。

VMC650 は HIWIN ローラー ガイド レールを使用し、±0.005 mm の位置決め精度を保持し、16 ステーションの ATC を標準装備しています。 3,400 kg という重量は、小型部品から中型部品の間を定期的に移動するショップにとって大きすぎることなく、実際の剛性を備えています。 16 個のツールマガジンは、ジョブショップで使用するための重要な機能です。マガジンを定期的に管理することなく、意味のある部品の多様性をサポートするのに十分なツール容量です。さまざまな材料にわたる中程度の複雑さのフライス加工部品を実行するほとんどのジョブ ショップにとって、VMC650 は機能と操作の簡素性の間の最適な場所にあります。

VMC850 は 、最大 35 mm の HIWIN ローラー ガイド、精度 ±0.003 mm、および 24 ステーションの ATC までステップします。 4,500 kg という重量は、作業に定期的に大型の部品や公差が厳しい場合には適切な選択です。しかし、主に小型から中型の部品を扱う作業現場では、追加の容量によって付加価値が得られずにコストが増加することがよくあります。

旋削とフライス加工の両方が必要な複雑な部品の場合: ターンミルコンパウンド

部品に回転機能と角柱機能の両方がある場合、フライス加工されたキー溝を備えたシャフトや、偏心した穴とねじ穴を備えたフランジを考えてください。別個の機械とターンミル コンパウンドのどちらを選択するかは簡単になります。つまり、コンパウンドが優先されます。

SZGH-46Z または SZGH-36Z は、部品を旋盤からフライス盤に移すたびに蓄積される再位置決め誤差を排除します。許容範囲が厳しい作業の場合、エラーを除去するだけでも投資する価値があります。これらの混合機能部品を 50 個未満のバッチ サイズで実行するジョブ ショップの場合、経済計算では、2 台の別々の機械を購入して人員を配置するよりも、複合セットアップが有利になることがほとんどです。

大型または 5 面の部品を時々獲得するショップ向け: 4/5 軸アドオン

すべてのジョブショップが最初から 5 軸機能を必要とするわけではありません。私は、ほとんどのジョブショップが最初の CNC 投資を行うことを積極的に勧めません。しかし、求人ショップのビジネス開発の現実としては、いったん確立されると、ますます複雑な形状についての見積もりが受けられるようになります。インペラ、傾斜した穴、輪郭のある表面 - 同時の多軸動作または少なくとも 4 面へのアクセスを必要とする部品。

SZGH-850 4/5 軸は 、800×500 mm のワークゾーン、7.5 kW スピンドル、BT40 ツーリング、および 12 ステーション ATC を必要とするアドレスに対応します。これは、完全な 5 軸専用マシンのようなコストや操作の複雑さを必要とせずに、複雑な作業に対応できる有能なプラットフォームです。私の実際的なアドバイス: 3 軸 VMC を今購入し、2 ～ 3 年以内に複雑な作業を行う予定がある場合は、後で回転テーブルのアドオンを受け入れることができるモデルを選択してください。必要になる前に 5 軸を購入するのではなく、ドアを開けたままにしておく機械を購入してください。

素早い切り替え: CNC マシンの仕様に何を求めるか

転職のスピードがジョブショップの競争上の利点です。以下は、1 つのジョブの最後の部分から次のジョブの最初の良好な部分までの速度に最も直接的に影響する 5 つのマシン仕様です。

ATC ツール間時間。 これは、主軸が 1 つの工具を解放してから次の工具をクランプするまでの時間です。速いほど良いのは明らかですが、より重要な問題は、ATC の能力によってジョブ間の手動工具交換の頻度が減るかどうかです。マガジンが小さすぎるために 2 秒の工具交換を 40 回行わなければならない場合、4 秒の工具交換を 20 回行うよりも時間がかかります。

作業座標系 (WCS) のストレージ数。 コントローラは、少なくとも 6 つの作業座標系 (標準の G54 ～ G59 オフセット) と、理想的にはより拡張されたレジスタを保存できる必要があります。多くの異なる治具や部品ファミリーを運用しているショップの場合、座標系を保存して即座に呼び出すことができるため、オペレータは定期的な部品が戻ってくるたびに再測定する必要がなくなります。

工具長補正ストレージ。 同様に、現在マガジンにあるものだけでなく、多数の工具の工具長と直径のオフセットを保存できるため、オペレータはセットアップごとに最初から再測定するのではなく、プリセット工具データのライブラリを維持できることになります。

油圧/空圧によるクイックチェンジチャック機能。 ターニング センターでは、パワー チャックのジョーの変更がセットアップ時間に大きく影響します。標準のクイックチェンジジョーシステムをサポートする機械を使用すると、現在のジョブの実行中に次のジョブのチャック構成を事前に設定でき、操作間の無駄な時間を短縮できます。

コントローラーのプログラミング支援。 コントローラー上の会話型またはグラフィック プログラミング インターフェイスでは、オペレーターが最初から G コードを記述するのではなく、ガイド付きの質問に答えてプログラムを生成するため、「新しい部品の図面がある」から「機械が切削中」までの時間が大幅に短縮されます。機械オペレーターが頻繁に制御装置でプログラムを作成するジョブ ショップの場合、この機能は最初の部品の納品の迅速化に直接つながります。

「1 台のマシン vs 2 台のマシン」の決定

これは、ジョブショップのコンサルティングでの会話で最もよく聞かれる質問です。私の正直な答えはいつも、「それはあなたの部品がどのようなものであるかによる」です。

私が使用しているフレームワークは次のとおりです。

部品に回転機能と角柱機能の両方 (フライス加工された平面のあるシャフト、軸外の穴のある旋削部品) があり、典型的なバッチが 50 個未満の場合、経済的な比較では、ほぼ常にターンミルコンパウンドが勝利します。例外は、プリズム フィーチャがフルサイズの VMC 作業エンベロープを必要とするほど大きい場合です。適切に固定するために 650 mm のテーブルが必要なフライス加工されたハウジングは、ライブ ツーリング機能に関係なく、ターニング センターでは処理できません。その場合、2 台の機械が意味を持ちます。

部品が主に 1 つのタイプ (主に旋盤加工または主にフライス加工) である場合、その主なタイプに専用の機械を適合させ、もう一方には補助的な小型の機械を使用することが、多くの場合、より良い解決策となります。

ジョブショップ向けSZGHTECHラインナップ

全モデル: CE 認定、ISO 9001、リードタイム 20 ～ 35 営業日、12 か月保証。

よくある質問

Q1: 小規模な作業工場を始めるのに最適な CNC マシンは何ですか?

ほとんどの小規模な作業工場にとって、最初に最適な機械はコンパクトな旋削フライス加工コンパウンドです。私が最もよくお勧めするのは SZGH-36Z です。 1 つのセットアップで最も多様な回転作業を処理し、占有床面積を最小限に抑え、成長のためのプラットフォームを提供します。初日から主に部品のフライス加工を行う場合は、VMC650 が同等の出発点となります。いずれにせよ、まず柔軟性を求めて購入し、現在のオペレーターのスキル レベルと作業負荷が正当化できる以上のマシンを購入する誘惑に抵抗してください。

Q2: 工務店は旋削フライス複合機を購入するべきですか、それとも旋盤と VMC を別々に購入するべきですか?

部品に旋削とフライス加工の両方の機能が定期的に備わっており、バッチサイズが 50 個未満の場合、ほぼ毎回、複合機が経済的な比較で勝利します。セットアップ、転送処理、再配置エラーがなくなり、フロアスペースが解放されます。別個の機械を使用するケースが最も強力なのは、作業が明らかに 1 つのタイプ (主に旋削加工または主にフライス加工) によって占められている場合、またはフライス加工フィーチャーがターニング センターで対応できるよりも大きな作業範囲を必要とする場合です。

Q3: 多品種のジョブショップには ATC ツール ステーションが何台必要ですか?

意味のある部品の種類を扱うショップには、16 個が推奨される最小値です。ステーションが 16 未満の場合は、ジョブ間のツールを手動で管理するシフト時間が長くなりすぎます。部品の組み合わせが非常に多様である場合 (異なる材料、異なる形状タイプ、異なる公差)、24 ステーションは投資する価値があります。 VMC850 には 24 ステーションが標準装備されています。 VMC650 の 16 ステーション マガジンは、ほとんどのミディアム ミックス ショップにとって適切なバランスです。

Q4: オペレーターの経験が混在する現場にとって、最も習得しやすい CNC コントローラーは何ですか?

最も習得しやすいコントローラは、最も経験豊富なオペレータがすでに知っているコントローラです。ファナック、シーメンス、その他の主要なプラットフォームを問わず、マシン全体で単一のコントローラー ブランドを標準化することで、採用やクロストレーニング時のトレーニングのオーバーヘッドが大幅に削減されます。オペレータが CAM システムではなく機械でプログラムを頻繁に作成する店舗の場合は、会話型またはガイド付きプログラミング モードを提供するコントローラを探してください。これらにより、G コードの流暢性を構築中のオペレーターにとって、「受け取った図面」と「最初のチップ」の間のギャップが軽減されます。

Q5: ジョブ ショップは 1 台の CNC マシンだけで利益を上げて運営できますか?

はい、私がこれまでに協力した中で最も成功している小規模のジョブ ショップの多くは、1 台か 2 台のマシンを実行し、量ではなく応答性と品質で競争しています。重要なのは、予想されるあらゆる作業を処理できる十分な柔軟性を備えたマシンを選択し、切り替え時間の価格を正直に設定することです。少量のセットアップで過小な料金を請求するショップは、所有するマシンの数に関係なく、トラブルに見舞われます。作業内容が適切であり、工場が見積もりに関して規律を守っている場合、適切に選択された 1 つの旋削フライス加工コンパウンドまたは VMC で大きな利益を生み出すことができます。

Q6: ジョブショップ作業と専用プロダクションの場合、再現性はどの程度重要ですか?

ジョブショップでは再現性が非常に重要であり、おそらく専用の本番環境よりも重要です。多くの場合、プロセスを調整するために長いウォームアップ バッチを実行する余裕がないからです。ジョブ ショップが 8 つのパートからなるバッチを実行する場合、それらの 8 つのパートはパート 1 から正しく作成されている必要があります。 VMC650 の位置精度 ±0.005 mm、VMC850 の位置精度 ±0.003 mm は、セットアップ間で定期的な再認定を必要とせずに、この種の一貫性をサポートするように設計されています。

Q7: ジョブショップにおける CNC マシンへの投資の一般的な回収期間はどれくらいですか?

これは、時間当たりのマシン料金、使用率、ジョブの組み合わせによって大きく異なりますが、私がこれまで見てきたジョブショップでは、SZGHTECH 機器で最高の利益を上げており、通常、マシンが 70% 以上の使用率で稼働している場合、18 ～ 36 か月で回収に達します。最大の変数は切り替え効率です。優れた ATC 能力と使い慣れたコントローラを備えたマシンを選択するショップは、より早くフル稼働に達するため、回収率が圧縮されます。セットアップ時間を過小評価しているショップは、多くの場合、最初の 1 年間の稼働率が 40 ～ 50% に達しており、回収スケジュールが大幅に延びています。

Q8: ジョブショップでの使用に適した SZGHTECH マシンの納期はどれくらいですか?

当社の求人ショップのラインナップ全体の標準リードタイムは、注文確認から工場出荷準備完了まで 20 ～ 35 営業日です。すべてのマシンは CE 認定を受けており、12 か月の保証が付いています。新規顧客、需要の急増、または競合他社のマシンのダウンに対応して、新しい生産能力を迅速に確保する必要があるジョブ ショップの場合は、問い合わせ時に現在の生産スロットの空き状況についてアドバイスできます。連絡先 export02@szghtech.com または WhatsApp +86 18925223781 までお問い合わせください。現実的なタイムラインをご提供します。

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