Изготовители инструментов и штампов — это высококвалифицированные ремесленники, работающие в обрабатывающей промышленности . [a] Изготовители инструментов и штампов работают в основном в инструментальных цехах — иногда буквально в одной комнате, но чаще в среде с гибкими, полупроницаемыми границами от производственной работы. Это квалифицированные ремесленники ( мастеровые ), которые обычно изучают свое ремесло посредством сочетания академических курсов и значительного периода обучения на рабочем месте, которое по сути является ученичеством . Они изготавливают приспособления , приспособления , штампы , формы , станки , режущие инструменты , калибры и другие инструменты, используемые в производственных процессах. [1]
Основные подразделения инструментальной и штамповой промышленности включают в себя:
Используя технические чертежи, разработанные изготовителем инструментов, инженерами или технологами, изготовители инструментов наносят конструкцию на исходный материал (обычно металл), затем вырезают его по размеру и форме с помощью станков с ручным управлением (таких как токарные , фрезерные , шлифовальные и координатно-шлифовальные станки ), электроинструментов (таких как шлифовальные станки и вращающиеся инструменты ) и ручных инструментов (таких как напильники и хонинговальные бруски).
Искусство и наука (в частности, прикладная наука ) тщательно перемешаны в их работе, поскольку они также находятся в инженерии . Инженеры-технологи и изготовители инструментов и штампов часто работают в тесном сотрудничестве как часть команды инженеров-технологов . Часто происходит смена карьеры, так как один человек может работать в обеих в разное время своей жизни, в зависимости от поворотов его конкретного образовательного и карьерного пути. Не было никакого кодифицированного различия между ними в течение 19-го века и в начале 20-го века; только после Второй мировой войны инженерия стала регулируемой профессией, определяемой исключительно университетской или колледжской степенью инженера. Обе карьеры требуют определенного уровня таланта как в художественных/ремесленных/творческих областях, так и в областях математики и науки.
С появлением вычислительной техники в производственных областях (включая ЧПУ , САПР , CAM и другие компьютерные технологии ) производители инструментов и штампов все чаще добавляют ИТ- навыки в свою повседневную работу. Сегодняшние производители инструментов и штампов, как правило, должны обладать всеми традиционными навыками, а также существенными цифровыми навыками; эти внушительные требования делают эту область сложной для освоения.
Хотя детали программ обучения различаются, многие производители инструментов и штампов начинают ученичество у работодателя, возможно, включая сочетание обучения в классе и практического опыта. Некоторые предыдущие квалификации в области базовой математики, науки, инженерных наук или дизайна и технологий могут быть ценными. Многие производители инструментов и штампов посещают 4-5-летнюю программу ученичества, чтобы достичь статуса подмастерья -инструментальщика и штамповщика. Сегодняшние трудовые отношения часто отличаются по названию и деталям от традиционной схемы ученичества, и термины «ученик» и «подмастерье» используются не всегда, но идея периода многолетнего обучения на рабочем месте, ведущего к овладению областью, по-прежнему применима.
В Соединенных Штатах производители инструментов и штампов, окончившие NTMA (Национальную ассоциацию по инструментальной и машинной обработке), прошли 4 года обучения в колледже, а также отработали 10 000 рабочих часов, чтобы завершить свое ученичество. Они также аккредитованы Министерством труда США.
Изготовитель приспособлений и оснастки входит в состав фракции изготовителя инструментов и штампов/инструментальщика. Стандартное отличие приспособлений от приспособлений заключается в том, что приспособление направляет инструмент для выполняемой операции, в то время как приспособление просто закрепляет работу. Иногда эти термины используются взаимозаменяемо. Изготовитель приспособлений и оснастки должен знать, как использовать ассортимент машин для создания этих устройств, например, иметь навыки сварки и в некоторых случаях знания деревообрабатывающего оборудования, конечно, с навыками обработки в инструментальном цехе.
Они часто консультируются с инженером по созданию устройств. Необходимы обширные знания различных материалов, помимо дерева и металла, таких как пластик. Они также могут создавать, проектировать и строить без инженерных планов/чертежей.
Производители приспособлений/фиксаторов получают практический опыт, контролируя и внося изменения, поскольку производственный процесс постоянно совершенствуется и проверяется инженерами. От них также может потребоваться вносить эти корректировки без помощи инженеров, в зависимости от размера компании. Некоторые приспособления и фиксаторы требуют электронного и пневматического привода, что также потребует знаний/обучения в этих областях.
Правильно изготовленные приспособления и оснастка сокращают отходы, обеспечивая идеальную подгонку деталей. Приспособления и оснастка могут быть размером с автомобиль или их можно держать в руке. Производственные потребности диктуют форму и функцию. Приспособления, оснастки и калибры необходимы для поддержания стандартов качества для повторяющихся требований к производству в малых и больших объемах.
Продолжающееся развитие компьютеризированных технологий проектирования и управления, таких как CAD/CAM , CNC , PLC и другие, ограничило использование приспособлений в производстве, однако все компьютерные станки нуждаются в каком-либо зажимном приспособлении для производственных циклов. Распространенным примером является то, что сверлильный кондуктор не нужен для направления сверл к центрам отверстий, если это делается на ЧПУ, поскольку это ЧПУ. Однако приспособления по-прежнему необходимы для удержания детали на месте для необходимой операции. В настоящее время приспособления необходимы во многих областях производства, но в основном для мелкосерийного производства.
Изготовление штампов — это подраздел инструментального производства, который фокусируется на изготовлении и обслуживании штампов . Это часто включает в себя изготовление пуансонов, штампов, штампов стальных линеек и наборов штампов. Точность имеет важное значение при изготовлении штампов; пуансоны и штамповые стали должны сохранять надлежащий зазор для точного изготовления деталей, и часто необходимо, чтобы компоненты были обработаны с допусками менее одной тысячной дюйма.
Изготовление инструментов обычно означает изготовление инструментов, используемых для производства продуктов. Обычные инструменты включают в себя формовочные ролики, режущие инструменты (например, резцы и фрезы ), приспособления или даже целые станки, используемые для производства, удержания или тестирования продуктов во время их изготовления. Из-за уникального характера работы изготовителя инструментов часто возникает необходимость изготавливать специальные инструменты или модифицировать стандартные инструменты.
Для выполнения всех вышеперечисленных видов деятельности может быть привлечен один человек, а его навыки и концепции пересекаются, поэтому изготовление инструментов и штампов часто рассматривается как одна область, а изготовление пресс-форм — как ее подвид (а не как совершенно отдельная область).
Инструментальный цех в первоначальном смысле слова — это помещение, где хранятся инструменты; [2] инструментальный склад. В крупных компаниях хранящиеся там инструменты должны быть проверены и выданы, и может быть назначен человек, который будет обслуживать эту зону. На заводе инструментальный цех относится к пространству, где изготавливаются и ремонтируются артефакты, в частности инструменты для использования на остальной части завода, приспособления для настройки и другие детали для помощи рабочим и, как расширение, для производства. В машиностроении и производстве деятельность инструментального цеха — это все, что связано с инструментально-штамповочным оборудованием в отличие от деятельности производственной линии.
Первоначально инструментальная комната была буквально в одной комнате , но, как и в случае с отделением неотложной помощи , этот термин был образно расширен как в существенном , так и в прилагательном смысле на все такие места и методы, используемые там, независимо от физического пространства. Первоначально название было стилизовано под инструментальную комнату или инструментальную комнату , но инструментальная комната теперь является нормой в машиностроении и обработке .
Простейшее значение слова «инструментальная комната» относится к хранению инструментов. Более широкое использование этого термина включает ссылку на пространство, где инструменты изготавливаются, ремонтируются, инвентаризируются и/или распределяются для использования на фабрике. Это расширение последнего значения отражает развитие большей систематизации в производстве. В течение 19 века постепенно развивалось разделение труда , при котором люди, которые изготавливали, ремонтировали, вели учет, хранили и извлекали инструменты, не обязательно были теми же людьми, которые использовали инструменты для выполнения самой производственной работы. Примеры такого разделения труда существовали и в предыдущие века, но большая часть производства осуществлялась на ремесленной основе, где не было необходимости в идее инструментальной комнаты, отдельной от остальной части мастерской.
Самый простой смысл, указанный выше, можно также передать с помощью слова toolcrib (иногда его называют tool-crib или tool crib ).
В машиностроении и производстве инструментальный цех — это все, что связано с инструментальными и штамповыми сооружениями и методами, в отличие от деятельности на заводе и производственной линии. Для людей, не знакомых с этими областями, чтобы понять специализированное использование, необходимо дать некоторые пояснения:
В общей области обработки существует грубое, но повторяющееся разделение между (a) инструментальной практикой и (b) производственной практикой (изготовление большого количества дублирующихся деталей). Это разница между самим производством и работой с инструментами и штампами, которая выполняется для поддержки производства. Анекдотические примеры подобных различий, вероятно, можно найти здесь и там на протяжении всей человеческой истории, но как широко распространенная часть «ткани» материальной культуры, это различие (и терминология, с помощью которой можно говорить о нем) развивалось со времен промышленной революции , и особенно с появлением оружейной практики и последующего массового производства .
Хороший, упрощенный способ подвести итог изменениям в идеях — сравнить изготовление определенного продукта в разные периоды времени. В 1750 году винтовка была сделана в мастерской ремесленником с использованием ручных инструментов, и если ему был нужен новый инструмент, вполне вероятно, что он сделал бы его сам, используя те же инструменты и методы, которые он использовал бы для изготовления своего продукта, винтовки (кузница, напильники , ножи для резьбы по дереву и т. д.). Этот тип мастерства все еще может быть выполнен сегодня, но он дорог с точки зрения квалифицированного рабочего времени на единицу продукции, и поэтому он подразумевает небольшой общий объем выпуска и высокую цену за единицу. Однако сегодня способ изготовления винтовок в больших количествах с низкой ценой за единицу — это сначала выполнить инструментально-штамповочную работу (работу в инструментальном цехе) (то есть изготовить или поручить кому-то другому изготовить станки, кондукторы и приспособления), а затем использовать эти специализированные инструменты для массового производства винтовок автоматизированным способом, который не требует методов инструментального цеха.
Другой пример, вместо сравнения разных столетий, просто сравнивает разные методы управления траекторией инструмента, которые можно выбрать сегодня: если вам нужно определенное расположение отверстия на каждой детали для вашего сверла , будете ли вы тщательно набирать его вручную много раз (один раз для каждой изготовленной детали) или вы будете тщательно набирать его вручную только один раз — при изготовлении кондуктора для сверления, чтобы быстро и легко направлять его при последующем сверлении?
Производство небольших партий часто представляло собой самую большую проблему для этого разделения методов. Когда требуется только небольшая партия продукции, будет ли кто-то (a) производить каждую деталь, используя «индивидуальные» методы (ручная работа или компоновка и обработка в стиле инструментального цеха), что увеличивает себестоимость единицы продукции; или (b) поддерживать капиталоемкое подразделение инструментального цеха-производства, что также увеличивает себестоимость единицы продукции по-своему? Другими словами, стоит ли тратить время на изготовление приспособления и стоит ли связывать доступность сверлильного станка , настраивая его для специального использования с этим приспособлением? Сверлильный станок может понадобиться завтра для другой детали с другой настройкой. Для 100 деталей затраты на изготовление приспособления и связывание доступности станка оправданы. Для 5 деталей, возможно, следует просто сделать каждую из 5, используя компоновку в стиле инструментального цеха и управление траекторией инструмента.
Эволюция ИТ и их интеграция в производство еще больше меняют вопросы и уравнения. Например, ЧПУ и робототехника проложили путь к быстрому прототипированию и мгновенному производству , что меняет разделение инструментального цеха и производства, предоставляя первоначальным инвестициям в инструментальный цех гибкость, позволяющую быстро и легко использовать их для любого дизайна продукта, при этом размер партии не имеет значения.
В крупных корпорациях может существовать четкое разделение труда между работой в инструментальном цехе и производственной обработкой, при этом для каждой из них требуются разные сотрудники, в то время как работа в цехе часто представляет собой сочетание работы в инструментальном цехе и производственной работы, поскольку для каждого проекта требуется и то, и другое, и одни и те же сотрудники могут «носить каждую шляпу» по очереди.