Малые масштабы

Из-за длительного спада в нефтяной отрасли руководство компании Knust-Godwin LLC приняло решение о выходе на новые рынки. Необходимую поддержку обеспечили специалисты Sandvik Coromant.

Компания Knust-Godwin (входит в состав Schoeller Bleckmann Oilfield Equipment AG) специализируется на точной механической обработке. Штаб-квартира компании располагается в г. Кейти в 30 милях от Хьюстона, шт. Техас. Основным направлением деятельности Knust-Godwin является производство крупных деталей сложной конструкции для нефтепромыслового оборудования. Из-за начавшегося спада в этой отрасли руководство Knust-Godwin посчитало необходимым диверсифицировать клиентскую базу, чтобы сохранить жизнеспособность бизнеса в неблагоприятные периоды и обеспечить полную готовность к удовлетворению спроса в случае активизации нефтяной отрасли.
Помимо компонентов оборудования для нефтяной промышленности компания Knust-Godwin производит детали для полупроводниковой, медицинской, сейсмической и геофизической отраслей. Компания располагает самыми разнообразными возможностями — от обработки на 5-осевых токарных и фрезерных станках с ЧПУ до сверления пушечными сверлами, лазерной и электроннолучевой сварки, электроразрядной обработки и аддитивного производства. На производственном объекте компании площадью в 22 тыс. квадратных метров присутствуют станки, превышающие по своим размерам тягач с прицепом и способные сверлить отверстия глубиной до 9,5 метров, выполнять токарную обработку валов длиной около 6,4 метров и фрезеровать детали величиной до 11 метров в поперечнике. Среднестатистическая заготовка имеет длину в 1,5 метра, диаметр в 15 сантиметров (иногда гораздо больше), выполнена из сплавов инконель, хастеллой или аналогичного материала и может требовать пятьдесят, шестьдесят, а иногда и нескольких сотен часов механической обработки.

Тем не мене, руководство Knust-Godwin вполне серьезно отнеслось к предложению наладить производство деталей для наручных часов, несмотря на то, что диаметр таких деталей во многих случаях составляет менее 10 миллиметров.

Дело в том, что компания Knust-Godwin образовалась в результате слияния компаний Knust и Godwin, специализировавшихся на механической обработке деталей и долгое время работавших под Хьюстоном. Компания Godwin занималась механической обработкой общего характера, тогда как компания Knust изначально специализировалась на наручных часах. Позднее Knust и Godwin независимо друг от друга достигли больших успехов в сфере производства компонентов для нефтегазового оборудования и были приобретены компанией Schoeller Bleckmann Oilfield, которая объединила Knust и Godwin в единую компанию после начала спада в нефтегазовой отрасли.

Программист Камерон Берз (Cameron Birse) получил информацию о том, что в Портленде, шт. Орегон, существует стартап-компания VERO Watches, предлагающая высококачественные часы, и у этой компании возникли проблемы, связанные с качеством подгонки и чистовой обработки прототипов. VERO Watches приобретала услуги машинной обработки у местного подрядчика, которого необходимо было заменить. Берз сообщил об этой возможности менеджеру по продажам Дэвиду Прикетту (David Prickett), после чего в VERO Watches было направлено коммерческое предложение. Таким образом, по прошествии стольких лет, компания Knust-Godwin вернулась в сферу производства часов.

«Многие сотрудники не были знакомы с нашей предысторией, — рассказывает программист Крис Херст (Chris Hurst). — Один из старожилов взглянул на чертежи и сказал, что мы когда-то уже выпускали такие детали. Получается, мы возвращаемся к истокам».

Разумеется, за последние 50 лет технологии механической обработки кардинально изменились. В Knust-Godwin быстро поняли, что подход, применяемый к крупным компонентам, не эффективен при производстве мелких деталей. Херст и его группа были хорошо знакомы со сложностями, возникающими при обработке титановых сплавов и сплавов с высоким содержанием никеля, однако нержавеющая сталь марки 316, из которой изготавливаются корпуса для часов, хотя и имеет гораздо более лучшую обрабатываемость, всё же приводила к ускоренному выходу инструмента из строя — практическая возможность дальнейшего исполнения заказов оказалась под вопросом.

«Мы начали с двух партий опытных образцов, — рассказывает Херст. — Нужно было изготовить сам корпус часов, заднюю крышку, окантовку, подзаводную головку и несколько других деталей. Самая большая из них имела 32 миллиметра в поперечнике, тогда как диаметр наименьшей детали составил 4,5 миллиметра».

Большая часть деталей обрабатывалась на одном из принадлежащих Knust-Godwin универсальных центров DMU 125 monoBLOCK от производителя DMG MORI. Центр DMU обладает рабочим пространством в 870 кубических сантиметров, при этом максимальная масса детали на рабочем столе превышает 6 тыс. килограмм. Это очевидный «перебор», если речь идет об обработке мелких заготовок, и тем не менее мы выбрали именно эту машину из-за превосходной точности, а также из-за частоты вращения шпинделя в 10 тыс. оборотов в минуту.

По словам Херста, несмотря на высокий уровень технологического оснащения, компания уже с самого начала столкнулась с серьезными сложностями: «Я, в общем-то, не против сложных, интересных задач, — рассказывает Херст. — Мы давно привыкли к сложным заказам, от которых многое зависит. Но при обработке опытных образцов срок службы инструмента оказался чрезвычайно коротким. Производство крупной партии при таком износе стало бы для нас катастрофой. Во многих случаях ресурса инструмента не хватало даже для производства одной детали. Нужно было что-то менять».

Готовые опытные образцы получили высокую оценку в VERO Watches и вскоре в Knust-Godwin поступил заказ на 105 комплектов деталей для сборки часов. Было решено обратиться к Гранту Грегори (Grant Gregory) — специалисту Sandvik Coromant по обеспечению производительности.

Грегори порекомендовал ряд изменений. Цанговые патроны типа ER, посредством которых закреплялись концевые фрезы и сверла, были заменены на высокоточные гидропластовые патроны CoroChuck® 930. Благодаря этой замене удалось существенно замедлить износ инструмента и повысить безопасность. Изначально черновая обработка выполнялась при помощи твердосплавной концевой фрезы диаметром в 12,7 миллиметра. Эта фреза была заменена фрезой CoroMill® 390-07 со сменными пластинами из сплава GC1130. Вместо сферической концевой фрезы размерностью в 1,6 миллиметра применили фрезы CoroMill Plura из сплава 1630.

В результате ситуация кардинально изменилась. По словам Херста, изначально для промежуточной и чистовой обработки каждого корпуса часов требовались две сферические концевые фрезы — одна фреза стандартной длины и одна укороченная фреза. После перехода на сферическую фрезу Plura, устанавливаемую в гидропластовый патрон CoroChuck, ресурс инструмента увеличился до 80 деталей на одну концевую фрезу. «В это было трудно поверить, — вспоминает Херст. — Подача, скорость, глубина резания — все осталось прежним. Изменение заключалось только в том, что концевая фреза Plura выполняла 90 процентов чистовой обработки наружных поверхностей детали. Прирост производительности на каждый инструмент составил 8 тыс. процентов».

Фреза CoroMill со сменными пластинами обеспечила аналогичные результаты — черновая обработка всей партии из 105 деталей была выполнена при помощи одного комплекта пластин. Срок службы прочего инструмента также увеличился. Например, ресурс концевой фрезы диаметром в 0,813 миллиметра с плоским торцом, при помощи которой вырезалась канавка на внутренней поверхности подзаводной головки, увеличился на 400 процентов за счет перехода на патрон CoroChuck. «Это наименьший прирост. С другими инструментами удалось добиться более существенных улучшений, — отмечает Херст. — Мы уже давно думали о том, что качественный инструмент наверняка улучшит положение, но у нас никогда не было подобной возможности для прямого сравнения».

Разумеется, концевые фрезы Sandvik заметно дороже инструмента, применявшегося ранее, однако, по словам Херста, в пересчете на одну готовую деталь затраты снизились приблизительно в 16 раз и это без учета простоя и перебоев, вызванных необходимостью постоянно менять затупившийся инструмент.

Того же мнения придерживается и Берз: «Износ инструмента был для нас огромной проблемой. В этих деталях присутствует сочетание нескольких трехмерных поверхностей, поэтому каждая замена инструмента превращается в непростую задачу. Думаю, самую большую роль сыграл твердый сплав, но и гидропластовые патроны длинного исполнения, безусловно, оказали положительный эффект. Итоговый выигрыш просто огромен».

Поставка деталей от Knust-Godwin была выполнена в полном соответствии с условиями контракта. Увеличив срок службы инструмента и качество обработки поверхностей благодаря продуктам Sandvik Coromant, Херст и другие руководители планируют следующий заказ. «Хьюстонские компании, работающие в сфере механической обработки, никогда не уделяли внимания диверсификации, — отмечает Херст. — Все всегда работали на нефтяную отрасль. В условиях спада довольно сложно переориентироваться и добиться успеха на новом рынке. Этот заказ нас многому научил. Новый опыт — это всегда плюс. И даже если нам больше не придется выпускать детали для сборки часов, мы обязательно пересмотрим наш подход к выбору инструмента и держателей».