1 Wyposażenie i metody

1.1 Źródła danych i ramy pomiarowe

Dane operacyjne zebrano z dzienników zmian fabrycznych (styczeń–wrzesień 2025), wyników diagnostyki obrabiarek oraz dzienników automatycznych kontroli. W celu zapewnienia powtarzalności ocena oparta była na ustalonych oknach pomiarowych: próbkowanie wykorzystania przez 60 minut, pomiar czasu pełnego cyklu obróbczego oraz kontrola wymiarów z użyciem wzorców. Parametry środowiskowe — temperatura, stężenie chłodziwa, obciążenie wrzeciona — rejestrowano w celu zachowania spójnych warunków pomiarowych.

1.2 Spis wyposażenia i klasyfikacja

1.2.1 Systemy frezarek CNC

Zakład obsługuje pionowe centra obróbcze 3-osiowe i 5-osiowe wyposażone we wrzeciona wysokoszybkie o zakresie od 12 000 do 20 000 obr./min. Każdy stanowiący jednostkę system posiada zintegrowane moduły sondujące umożliwiające pomiary w trakcie procesu. Magazyny narzędziowe mają od 20 do 60 pozycji, co pozwala na szybkie przejścia między obróbką złożonych elementów.

1.2.2 Platformy tokarskie CNC

Systemy tokarskie obejmują tokarki z podwójnym wrzecionem i konfiguracje wieżowe z napędem, zaprojektowane do obróbki jednoczesnej. Podajniki prętów umożliwiają ciągłą obróbkę materiału ze stali nierdzewnej, aluminium oraz tytanu o średnicy do 65 mm.

1.2.3 Sprzęt pomocniczy i kontrolny

Systemy pomocnicze obejmują automatyczne zmieniacze palet, ramiona ładujące robotów oraz jednostki recyklingu chłodziwa. Weryfikacja wymiarów opiera się na maszynach pomiarowych CMM, precyzyjnych porównywaczach optycznych oraz przenośnych, przegubowych ramionach pomiarowych.

1.3 Modelowanie przepływu pracy i powtarzalność

1.3.1 Mapowanie przepływu procesu

Kroki procesu — wczytywanie programu, przygotowanie oprzyrządowania, toczenie zgrubne, półwykańczające, wykańczające, usuwanie zadziorów oraz kontrola — zostały naniesione na standardowy schemat przepływu pracy. Każdy etap został opatrzony znacznikiem czasowym i zarejestrowany za pośrednictwem cyfrowego interfejsu MES w celu zapewnienia powtarzalności.

1.3.2 Model symulacji mocy produkcyjnej

Symulacja w czasie dyskretnym modelowała czas pracy wrzeciona, czas przygotowania oraz interwały inspekcji. Dane wejściowe obejmowały rzeczywiste rejestry trwałości narzędzi oraz zweryfikowane czasy cyklu maszyn. Model został zaprojektowany tak, aby można go było powielać, stosując identyczne parametry czasowe i stany maszyn.

2 Wyniki i Analiza

2.1 Wydajność przepływu

2.1.1 Czas cyklu obróbki

Dane wskazują, że zastosowanie obróbki 5-osiowej zmniejsza częstotliwość przeustawiania przedmiotów, co przekłada się na średnią poprawę czasu cyklu o 18–23% w porównaniu do wcześniejszych procesów opartych wyłącznie na obróbce 3-osiowej. Automatyczne sondowanie skraca czas korekty offsetów o około 12 sekund na jedno sprawdzenie.

2.1.2 Wykorzystanie sprzętu

Zmierzone wykorzystanie wrzeciona w trzech zmianach osiąga poziom 78–84%, co przewyższa typowe normy branżowe o 6–8 punktów procentowych. Jednostki załadunkowe z robotami stabilizują wykorzystanie podczas serii małoseryjnych, gdzie ręczne załadunki zazwyczaj wprowadzają zmienność.

2.2 Dokładność i powtarzalność wymiarowa

Średnie odchylenie wymiarowe pozostaje w granicach ±0,008 mm wśród 500 zarejestrowanych komponentów. Dane inspekcji optycznej potwierdzają, że spójna optymalizacja ścieżki narzędzia zmniejsza rozproszenie wykończenia powierzchni, szczególnie w obudowach aluminiowych i wałach precyzyjnych.

2.3 Porównanie z normą branżową

Opublikowane w latach 2019–2023 badania obróbki skrawaniem wskazują średnie współczynniki wykorzystania małych partii w zakresie 65–76%. Obserwowany wynik z 2025 roku odzwierciedla wpływ zsynchronizowanego harmonogramowania i integracji osi wielokrotnych, zgodnie z najnowszymi ustaleniami dotyczącymi cyfrowych operacji fabrycznych.

3 Dyskusja

3.1 Czynniki wpływające na skrócenie czasu cyklu

Skrócenie czasów cyklu wynika przede wszystkim ze skonsolidowanych ścieżek narzędzi, mniejszej liczby ręcznych regulacji oraz szybszej kontroli w trakcie procesu. Ulepszone profile przyspieszenia wrzeciona również przyczyniają się do ogólnego wzrostu efektywności.

3.2 Ograniczenia

Wyniki dotyczące pojemności są wpływane przez specyficzną mieszankę produktów zakładu, która głównie obejmuje części ze stopów aluminium i stali nierdzewnej o średnim stopniu złożoności. Wyniki mogą się różnić w przypadkach intensywnego cięcia lub materiałów wymagających dłuższego czasu stabilizacji chłodziwa.

3.3 Znaczenie praktyczne

Stałe wykorzystanie oraz stabilna wydajność wymiarowa sugerują, że systemy wieloosiowe w połączeniu z obsługą robotyczną mogą wspierać zarówno produkcję wysokiej precyzji, jak i produkcję o dużej mieszance. Dane przepływu pracy mogą kierować przyszłymi decyzjami dotyczącymi standaryzacji oprzyrządowania oraz integracji automatycznej kontroli.

4 Wnioski

Ocena operacyjna z 2025 roku pokazuje, że skoordynowane modernizacje sprzętu oraz cyfrowe mapowanie przepływu pracy znacząco poprawiają spójność obróbki i produktywność na poziomie fabryki. Skrócenie czasu cyklu, lepsze wykorzystanie oraz stabilne wyniki wymiarowe potwierdzają wartość zintegrowanych systemów wieloosiowych. W przyszłości możliwe będzie badanie dodatkowej automatyzacji procesów odkrażania i końcowej kontroli w celu zwiększenia przepustowości w okresach szczytowej produkcji.