ACCELERATION, The Key to Productivity and Efficiency in Waterjet Cutting

ACCELERATION, The Key to Productivity and Efficiency in Waterjet Cutting​

Article by MEGA Tech Magazine, Sep-Oct'18

การเร่งความเร็ว กุญแจสำคัญเพื่อการเพิ่มผลผลิตและประสิทธิภาพในงาน Waterjet Cutting​

 

ในเดือนตุลาคม ปี 1997 (พ.ศ. 2540) Andy Green ขับรถ Thrust SSC บนเส้นทางยาว 1 ไมล์ที่ทะเลทราย Black Rock เพื่อทำสถิติโลกของความเร็วบนท้องถนนอย่างเป็นทางการด้วยอัตรา 763 ไมล์ต่อชั่วโมง ในเดือนมิถุนายน 2017 (พ.ศ. 2560) Lewis Hamilton ทำความเร็วสูงสุดที่ 197 ไมล์ต่อชั่วโมงเมื่อเขาชนะการแข่งขัน Canadian Grand Prix Formula One World Championship ในเมือง Montreal หากคุณใช้คณิตศาสตร์อย่างง่าย คุณอาจสรุปว่า Green และรถ Thrust SSC ของเขาน่าจะชนะการแข่งขันใน Montreal ได้อย่างง่ายดาย เพราะเขาทำความเร็วได้มากถึงเกือบสี่เท่าเมื่อเทียบกับ Hamilton ซึ่งในความเป็นจริงแล้ว มันไม่ได้ง่ายดายอย่างนั้น เพราะ Green มีเส้นทางตรงระยะสั้น ในขณะที่ Hamilton ต้องหมุนพวงมาลัยหลายสิบครั้งในแต่ละเที่ยวที่เขาขับวนรอบในสนาม ซึ่งเขาขับไป 70 เที่ยว

 

คุณอาจสงสัยว่า แล้วมันเกี่ยวอะไรกับ Waterjet Cutting? คำตอบถือ มันเกี่ยวข้องทุกอย่าง

 

เป็นเวลาหลายปีมาแล้ว ที่ผู้ผลิต waterjet พยายามใช้ความเร็วในการตัดด้วยวิธีเดิมๆ ซึ่งนิยามในแบบจำนวนนิ้วที่ตัดได้ต่อนาที เพื่อใช้เป็นตัววัดเปรียบเทียบเครื่องจักรต่าง ๆ หากจะว่ากันตามธรรมเนียมแล้ว เครื่อง waterjet ที่ตัดได้ 700 นิ้วต่อนาที ถือว่าเหนือกว่าเครื่องที่ตัดได้ 500 นิ้วต่อนาที แต่ไม่ค่อยมีใครเอ่ยถึงระยะที่ต้องรอกว่าจะทำให้ได้ความเร็วดังกล่าว ในการประยุกต์ใช้งานกับโลกของความเป็นจริง โรงงานส่วนใหญ่ไม่ค่อยมีความจำเป็นที่จะต้องตัดชิ้นงาน 700 นิ้วเป็นเส้นตรง (เปรียบเสมือนกับเส้นทางของ Andy Green) เครื่อง waterjet ส่วนใหญ่ต้องตัดชิ้นงานในรูปทรง ซึ่งต้องอาศัยการเริ่มต้นและหยุดอย่างต่อเนื่องเพื่อให้เกิดเส้นโค้งและมุม (เหมือนกับกรณีของ Hamilton ในการแข่งขัน Grand Prix)

 

ความแตกต่างระหว่างการเร่งความเร็วและความเร็วคืออะไร

 

หากมาเทียบเคียงกับ waterjet cutting คำว่า speed (ความเร็ว) นิยามได้ว่า ระยะทางที่มากที่สุดที่เครื่องจักรสามารถทำได้ในระยะเวลาที่กำหนด แน่นอนว่า การวัดดังกล่าวทำให้คุณได้เห็นความเร็วพื้นฐานของเครื่องจักร แต่สิ่งที่สำคัญกว่านั้น อย่างที่เราได้เอ่ยถึงในการเปรียบเปรยเรื่องขับรถแข่งก็คือ เครื่องจักรสามารถแตะความเร็วสูงสุดได้เร็วแค่ไหน

 

Acceleration (การเร่งความเร็ว) ใน waterjet cutting นิยามได้ว่า การเปลี่ยนแปลงความเร็วในระยะเวลาที่กำหนด กล่าวคือ เราสนใจว่า เครื่องจักรสามารถดำเนินการจากสภาวะหยุดนิ่ง ไปยังสภาวะความเร็วสูงสุด และกลับไปสู่สภาวะหยุดนิ่งได้เร็วแค่ไหน จริงอยู่ที่เครื่องจักรที่สามารถตัดได้ 700 นิ้วต่อนาทีสามารถเคลื่อนไหวได้ในอัตราดังกล่าว แต่การตัดโดยใช้ abrasive waterjet เครื่องจักแทบจะไม่มีทางได้ตัด 700 นิ้วต่อนาทีเลย ในที่สุดแล้ว ความเร็วสูงสุดจึงมีค่าเพียงเล็กน้อยเมื่อเปรียบเทียบต้องนำมาใช้เปรียบเทียบประสิทธิภาพของเครื่อง waterjet

 

ตัวเลขที่เหมาะสมมากกว่า ก็คือ อัตราการเร่ง ในอุตสาหกรรมยานยนต์ มาตรการเร่งโดยทั่วไปคือเวลาที่ใช้เมื่อเริ่มจาก 0 ถึง 60 mph ในกรณีของ waterjet cutting มาตราที่ใช้มักจะเป็น gravity หรือ g-rating และอัตรา g-rating สำหรับเครื่อง waterjet ส่วนใหญ่ในปัจจุบันจะอยู่ที่ 0.02g ถึง 0.05g ส่วนเครื่องจักรที่มีความสามารถสูงกว่านี้ บางรุ่น เช่น รุ่นที่มาจาก Flow Waterjet จะทำงานที่ 0.1 g-rate ซึ่งถือว่า เร็วกว่าระบบ waterjet ทั่วไปประมาณสองถึงสี่เท่า การเร่งความเร็วถือเป็นสิ่งสำคัญในร้านค้าที่การตัดต้องอาศัย waterjet ในการเพิ่มความเร็วและลดความเร็วเมื่อถึงบริเวณขอบรัศมีแคบ หรือในกรณีที่ตัดเป็นสี่เหลี่ยม เครื่องจักรต้องลดความเร็วจนดูเหมือนมันหยุดนิ่งสนิท หัวตัดจึงเคลื่อนไหวด้วยความเร็วสูงสุดและต่ำสุดในบริเวณชิ้นส่วนของงานที่การเร่งความเร็วและการลดความเร็วสามารถส่งผลต่อระยะเวลาการทำงานในส่วนนั้น

MACH 500 acceleration

ประโยชน์ของการเร่งความเร็วที่มีอัตราเร็วกว่า

 

เป้าหมายหลักของโรงงาน คือ ลดเวลาที่ใช้ตัดชิ้นส่วนด้วยเครื่อง waterjet machine ซึ่งทำให้เกิดค่าใช้จ่ายต่อชิ้นต่ำกว่าเดิม การเร่งความเร็วที่มีอัตราเร็วกว่า สามารถทำให้คุณนำชิ้นส่วนเข้าและออกจากเครื่องจักรได้เร็วกกว่า และเพิ่มผลิตผลในการทำงาน แถมยังช่วยเพิ่มจำนวนชิ้นงานที่เครื่องจักรของคุณสามารถตัดได้ต่อวันอีกด้วย

 

การตัดที่มีประสิทธิภาพกว่าเดิม และเร็วกว่าเดิม ช่วยลดการใช้งานของฟุ่มเฟือย และยังช่วยลดค่าใช้จ่ายโดยรวมของเครื่องจักรอีกด้วย ประสิทธิภาพจะช่วยลดค่าใช้จ่ายต่อชิ้น และทำให้คุณแข่งขันในตลาดได้มากขึ้น

 

เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่อง waterjet รุ่นอื่น ๆ  เครื่อง Mach 500 และ Mach 700 จาก Flow สามารถลดเวลาในการตัดได้ถึงเฉลี่ยเกือบร้อยละ 20 นั่นหมายความว่า ใช้น้ำ ใช้สารกัดกร่อน และใช้อุปกรณ์สิ้นเปลือง น้อยลงไปร้อยละ 20 สำหรับบริเวณชิ้นงานที่ต้องความละเอียด เมื่อเครื่องจักรต้องหยุดและทำงานทันทีบ่อยครั้ง จะพบว่า ประหยัดค่าใช้จ่ายฟุ่มเฟือยไปได้มาก คุณสามารถเพิ่มผลผลิตของงาน โดยนำค่าใช้จ่ายที่ประหยัดได้ไปยังลูกค้า และเสริมธุรกิจอื่น ๆ หรือไม่ก็ปล่อยให้มันที่เส้นฐานด้านล่างของบัญชี เพื่อเพิ่มกำไรเบื้องต้น จะว่ากันไปแล้ว ความเร็วสูงสุด และอัตราการเร่ง ต่างเป็นตัวกำหนดว่า คุณจะตัดชิ้นงานได้เร็วแค่ไหน เนื่องจากโครงการของคุณใหญ่ไม่ได้ตัดเส้นตรงยาว ๆ ฉะนั้น อัตราการเร่งจึงเป็นสิ่งที่สำคัญมากที่สุดในการผลิตชิ้นงาน

MACH 500 & 700

Mach 500&700

In October of 1997, Andy Green drove his Thrust SSC car on a one mile track in the Black Rock Desert to set the current official world land-speed record of 763 miles per hour. In June of 2017, Lewis Hamilton reached a top speed of 197 miles per hour in winning the Canadian Grand Prix Formula One World Championship in Montreal. Using simple math, you might conclude that Green and his Thrust SSC could have easily won in Montreal since he reached a top speed almost four times as fast as Hamilton, right? Obviously, it’s not that simple. Where Green had a short, straight line track, Hamilton had to negotiate a dozen turns each of his 70 trips around the circuit.​

 

You may be wondering: but what does it have to do with waterjet cutting? EVERYTHING.

 

For years, waterjet manufacturers have been using raw cutting speed defined in inches cut per minute as a measure to compare different machines. Traditionally, a waterjet that cuts 700 inches per minute was considered superior to one that cut 500 inches per minute. But there’s rarely been a mention about how long it takes to get to that top speed. In real world applications, most shops rarely have the need to cut 700 inches in a straight line – like Andy Green’s straight-ahead track. Most waterjet machines need to cut shapes which require constant starting and stopping to navigate multiple curves and corners – like Hamilton in his Grand Prix race.

 

What’s the difference between acceleration and speed?

 

When it comes to waterjet cutting, speed is typically defined as the maximum amount of distance that the machine can travel over a given period. While it is true that such a measurement provides you with the raw speed of the machine, what’s more important, as we saw in our car racing analogy, is how quickly a machine can reach that top speed.

 

There’s no question that you should consider machine speed when choosing a waterjet, but keep in mind that not every project will involve a four-foot long straight cut. In fact, in the typical job shop, very few of your cuts will fit that description. Most will involve navigating the geometry of going into and coming out of corners and curves. This means the machine will be continually starting and stopping throughout the process. That’s where acceleration becomes more important than raw speed.

 

Acceleration in waterjet cutting is defined as the change in speed over a period of timehow quickly the machine can go from a sitting stop to full speed then back down to a full stop. It is accurate that a machine touted as cutting 700 inches per minute can move at that rate. While cutting with an abrasive waterjet, however, the machine will rarely - if ever - cut at 700 inches per minute. In the end, the top speed number is of very little value when comparing the effectiveness of various waterjet machines.

 

A much more relevant number is the acceleration rate. In the automotive industry, the common acceleration metric is the time it takes to get from 0 to 60 mph. In waterjet cutting, the metric most often used is the gravity or g-rating. The typical g-rating range for most waterjet machines today is 0.02g to 0.05g. Some of the more advanced machines, like those from Flow Waterjet, operate at a 0.1 g-rate – nearly two to four times faster acceleration than typical waterjet systems. Acceleration is crucial in a job shop where most cuts require the waterjet to constantly accelerate and decelerate as it hits tight radius turns or in the case of square cut, nearly comes to a complete stop. The cutting head is moving between those low and maximum speeds around the part where acceleration and deceleration can make the most time-saving impact.

 

The benefits of faster acceleration

 

The primary goal of any shop is to reduce the time it takes to cut a part with a waterjet machine which results in a lower cost per part. Faster acceleration helps you get parts on and off the machine quicker and increases your productivity. It also boosts the number of parts your machine can cut in a day.

 

Faster, more efficient cutting also decreases the use of consumables, further reducing the overall cost of your machine. That efficiency reduces your cost per part and makes you more competitive in your market.

 

In comparisons to other waterjet machines, Flow’s Mach 500 and Mach 700 were able to decrease cutting time by an average of almost 20 percent.That means 20 percent less water, abrasive, and other consumables. With intricate parts where the machine needs to stop and start more frequently, the savings are even greater. You can take advantage of this increased productivity by passing on the savings to your customers and winning more business, or let it drop to the bottom line to increase your profit margin. In the end, the top maximum speed and the rate of acceleration determine how quickly you can cut a part. Since most of your projects do not involve long, straight cuts, acceleration becomes the most important part of that equation.

 

© 2018 Advance Industry Media Plus Co., Ltd. All Rights Reserved.​​

Advance Industry Media Plus Co., Ltd.
1104/339 Pattanakarn Road Suanluang, Suanluang, Bangkok, 10250 Thailand

Tel. +66 2136 1406-7

Fax. +66 2187 2899

www.aimplus.co.th   

info@aimplus.co.th​

Ms. Khemruji Pruankaewmanee

Tel: +66 2 136 1406-7
Email: khemruji@aimplus.co.th​

aimplus.co.th

Reader voices

Advertisers

Subscribe

ADVERTISE WITH US 

LINKS

FOLLOW US ON SOCIAL MEDIA

megatech magazine, industry 4.0 manufacturing, business matching
megatech magazine, industry 4.0 manufacturing, business matching
megatech magazine, industry 4.0 manufacturing, business matching
www.thaisheetmetal.com