Iga CNC-poe juht on seisnud silmitsi sama majandusliku mõistatusega. Vahetage tööriistu liiga sageli ja te põlete karbiidi läbi murettekitava kiirusega. Lükake tööriistad üle nende optimaalse kasutusea ja riskite, et osad, kahjustatud toorikud ja lõiketerad võivad puruneda. Kusagil nende äärmuste vahel asub magus koht, kus tootmiskulud osa kohta on viidud miinimumini. Selle tasakaalu leidmiseks on vaja mõista mitte ainult tööriista maksumust, vaid ka varjatud kulusid, mis on seotud iga tööriistavahetuse ja iga rikkega.
Lõikeriista otsene maksumus on arusaadav. Tahke karbiidist otsafrees maksab kolmkümmend kuni sada viiskümmend dollarit. Treitööriista sisestus võib olla kaheksa kuni kakskümmend dollarit. Neid numbreid on lihtne jälgida. Tööriistade tegelik hind sisaldab aga palju enamat. Iga kord, kui operaator peatab masina nüri tööriista vahetamiseks, koguneb spindli tühikäiguaeg. Tööriista vahetus võib võtta kaks kuni viis minutit. Masina hind sada dollarit tunnis maksab see jõudeaeg ligikaudu kolm kuni kaheksa dollarit vahetuse kohta. Lisage operaatori tööjõukulu ja see arv tõuseb. Lühikese tsükliga osade sagedased tööriistavahetused võivad hõlpsasti kahekordistada ühe detaili töökulusid.
Teisest küljest toob tööriista kasutamine pärast selle säästlikku eluiga kaasa erinevaid kulusid. Kulunud lõikur tekitab suuremaid lõikejõude, mis suurendab masina energiatarbimist ja ohustab läbipainde. Pinnaviimistlus halveneb, jättes osad tolerantsist välja. Kõige kallim tulemus on tööriista katastroofiline rike. Katkine otsfrees võib töödeldava detaili läbi raiuda, armatuuri hävitada või isegi masina spindlit kahjustada. Spindli vahetamine maksab kümneid tuhandeid dollareid ja päevi seisakuid. Isegi väike tööriistakatke, mis rikub üksiku kalli detaili, näiteks sepistatud titaanist kosmosekomponendi, võib säästa sadade tööriistavahetustega.
Optimaalne tööriista eluea tasakaalupunkt ei ole kindel arv. See sõltub partii suurusest, osa väärtusest, materjalist ja masina kasutamisest. Odavate alumiiniumosade suuremahuliseks tootmiseks eelistab matemaatika sagedast tööriistavahetust. Tööriista surumine, et säästa paar dollarit saja osa kohta, ei ole väärt riski, et purunenud tööriist peatab automatiseeritud raku. Paljud suuremahulised kauplused vahetavad tööriistu seitsekümmend protsenti oma hinnangulisest elueast, et luua ohutusvaru. Tööriistade maksumuse väikest kasvu kompenseerib katkematu tootmine.
Väikese mahu ja väärtuslike osade (nt meditsiinilised implantaadid või vormiõõnsused) puhul nihkub arvutus. Üks vanaraua osa võib olla väärt tuhandeid dollareid. Selles keskkonnas on tööriista konservatiivsed kasutusea piirangud mõistlikud. Poed kasutavad sageli tööriistade seiresüsteeme, mis mõõdavad spindli koormust või akustilist emissiooni, et tuvastada kulumine enne riket. Nad muudavad tööriistu pigem tegeliku seisundi kui suvaliste ajapiirangute alusel. Selline lähenemine võimaldab kasutada rohkem potentsiaali tööriistu ilma detailiga riskimata. Riistvara monitooringu investeering tasub end ära pärast paari salvestatud komponenti.
Lõigatav materjal mõjutab tugevalt optimaalset vahetussagedust. Alumiinium on andestav. Kulunud otsfrees tekitab juba ammu enne purunemist purse ja sahiseb, andes hoiatusmärke. Karastatud teras üle 50 HRC ei anna peaaegu mingit hoiatust. Kulunud keraamiline või CBN-i vahetükk võib ootamatult rikki minna, kahjustades töödeldavat detaili. Kõva treimise ja kõrge temperatuuriga sulamite puhul on konservatiivsed tööriistavahetusintervallid olulised. Mõned Inconeli käitavad kauplused vahetavad sisetükke pärast iga detaili, kuna selles materjalis purunenud tööriista hind ületab tunduvalt sisetüki hinda.
Oma rolli mängib ka partii suurus. Viiest osast koosneva sõidu puhul jaotatakse tööriistavahetuse maksumus vaid viiele tükile. Tööriistade kahekordne vahetamine selle töö käigus võib lisada kümme minutit jõudeaega, mis võib moodustada viiskümmend protsenti tsükli koguajast. Lühikeste käikude korral on sageli majanduslikult mõttekas kasutada tööriistu seni, kuni need näitavad selget kulumist, aktsepteerides pisut madalamat pinnaviimistlust, et vältida sagedasi peatusi. Viiesajast osast koosnevate katsete puhul lisab kaheminutiline tööriistavahetus iga viiekümne osa kohta vaid neli sekundit detaili kohta, mis on tühine lisakulu.
Automatiseerimine sunnib ümber hindama. Robotitöörakud ja kaubaaluste süsteemid sõltuvad järelevalveta tööst. Kui mõni tööriist südaööl katki läheb, võib masin jätkata tööd kuni hommikuni, tekitades tundideks vanaraua. Valgustite tootmisel tuleb tööriista eluiga seadistada piisavalt konservatiivselt, et üleöö töötamise ajal rikke tõenäosus oleks nullilähedane. Mõned kauplused kasutavad üleliigseid tööriistu, mille kõrval asuvasse taskusse on laaditud duplikaattööriist, nii et masin saab kulumispiiride saavutamisel automaatselt uuele lõikurile üle minna. See suurendab tööriistakulusid, kuid välistab üleöö rikete ohu.
Praktiline meetod optimaalse tasakaalu leidmiseks hõlmab kolme numbri jälgimist aja jooksul. Esiteks, keskmine tööriista tööiga minutites lõikeaja jooksul. Teiseks, tööriista maksumus, sealhulgas hoidiku amortisatsioon ja seadistamistöö. Kolmandaks, tööriista kulumisele omistatud vanaraua määr. Joonistage graafiku kogukulu detaili kohta, kuna tööriista vahetamise sagedus on erinev. Kõver on tavaliselt U-kujuline. Liiga sagedased muudatused suurendavad tööriistade ja tühikäigu kulusid. Liiga harvad muudatused suurendavad praagi ja ümbertöötlemise kulusid. Minimaalne punkt saavutatakse tavaliselt siis, kui tööriistu vahetatakse kuuskümmend kuni kaheksakümmend protsenti nende maksimaalsest võimalikust elueast. Tööriistade kulumise andmeid usuliselt registreerivad kauplused saavad neid numbreid iga tööriistamaterjali kombinatsiooni jaoks täpsustada.
Majanduslikkus sõltub ka tööriista ümberlihvimisest. Paljusid karbiidist otsafreese ja puure saab kaks või kolm korda ümber lihvida murdosa alghinnast. See muudab võrrandit dramaatiliselt. Ümberlihvimistööriista algkulud on madalamad, kuid selle kasutusiga võib olla veidi lühem. Lihvimistööriistade optimaalne vahetussagedus on tavaliselt lühem, kuna lisavahetuse kulutrahv on väiksem. Majasiseste tööriistade lihvimisvõimalustega kauplused saavad tööriistu sagedamini vahetada, ilma kulueelarvet suurendamata.
Lõppkokkuvõttes on parim tasakaalupunkt dünaamiline sihtmärk. Kui osade geomeetria, materjalid ja masina võimalused muutuvad, muutub ka optimaalne tööriistavahetussagedus. Kasumlikumad poed ei arva. Nad instrumenteerivad oma masinaid spindlikoormuse monitoride, tööriistade puuteseadete ja andmete kogumise tarkvaraga. Nad käsitlevad tööriista eluiga optimeeritava muutujana, mitte tööriistakataloogi fikseeritud reeglina. Optimaalse tasakaalu leidmine nõuab distsipliini, mõõtmist ja valmisolekut aeg-ajalt tööriistu lükata, et õppida, kus on tõeline piir. Preemiaks on madalam osa kogumaksumus ja vähem üllatusi poes.
