बहुउद्देशीय मशीन, एक स्पर्धात्मक पर्याय!

बाजारपेठेतील मागणीला त्वरित प्रतिसाद देणे जागतिक बाजारपेठेच्या स्पर्धेमध्ये आवश्यक झाले आहे. त्यामुळे विविध प्रकारचे यंत्रभाग, छोट्या संख्येने आणि कमीतकमी जागेत तयार करू शकतील अशा मशीनची मागणी आणि आवश्यकता तीव्रतेने भासत आहे. ही मागणी भरून काढण्यासाठी बहुउद्देशीय (मल्टी टास्किंग) मशीनचा पर्याय जोर धरत आहे. बहुउद्देशीय मशीन म्हणजे काय, त्याची बांधणी, उपयुक्तता आदी विविध बाबींवर अभ्यासपूर्ण भाष्य करणारा हा लेख.

उत्पादाची कमी किंमत, कमीतकमी प्रक्रिया वेळ आणि गुंतवणुकीवरील परतावा (ROI) या तीन आव्हानांच्या आधारावर विविध कारखाने जागतिक स्पर्धेत प्रवेश करीत आहेत. लवचिक असणे आणि बाजारपेठेतील मागणीला अधिकाधिक जलदपणे प्रतिसाद देणे जागतिक बाजारपेठेच्या स्पर्धेमध्ये आवश्यक झाले आहे. यामुळे विविध प्रकारचे यंत्रभाग, छोट्या संख्येने आणि कमीतकमी जागेत तयार करू शकतील अशा मशीनची मागणी आणि आवश्यकता तीव्रतेने वाढत आहे. उद्योग जगतासमोरील हे आव्हान आहे.

बहुउद्देशीय मशीन (मल्टी टास्किंग मशीन), प्रक्रिया अभियांत्रिकी (प्रोसेस इंजिनिअरिंग) आणि उच्च कार्यक्षमतेच्या यंत्रणपद्धती, या तिघांचे संयोजन हे या आव्हानावरील उत्तर ठरेल. बहुउद्देशीय मशीनमधील तंत्रज्ञानाच्या विकसनामुळे, मशीन शॉपच्या उत्पादकतेमध्ये पूर्वीपेक्षा वाढ झाली आहे. या मशीनमुळे कमीतकमी मानवी हस्तक्षेपासह क्लिष्ट यंत्रभागांचे एकाच सेटअपमध्ये यंत्रण करणे सहज शक्य होते. जागतिक स्पर्धेत स्वतःला सिद्ध करण्यासाठी जागतिक आव्हानांचा सामना करावयाचा असेल, तर छोट्या मशीन शॉपसाठी हा एक किफायती आणि स्पर्धात्मक पर्याय बाजारपेठेत उपलब्ध आहे.

बहुउद्देशीय (मल्टी टास्किंग) म्हणजे काय?

टर्निंग, मिलिंग, ड्रिलिंग, टॅपिंग, ग्राइंडिंग अशा अनेक यंत्रण प्रक्रिया एकाच मशीनवर एकत्रित करणे म्हणजे बहुउद्देशीय काम (मल्टी टास्किंग) होय. बहुउद्देशीय मशीनवर मिलिंग आणि टर्निंग या दोन्ही यंत्रण प्रक्रिया करून सर्वोत्तम कामगिरी मिळविता येते. जेव्हा एकाच मशीनमध्ये कोणतेही मिलिंग किंवा टर्निंगचे काम समाकलित (इंटिग्रेट) केले जाते, तेव्हा बऱ्याचदा दोनपैकी कोणते तरी एक काम दुसऱ्या कामाच्या तुलनेत वरचढ राहते. उदाहरणार्थ, कोणत्याही टर्न मिल सेंटरमध्ये मिलिंग यंत्रण प्रक्रियेच्या तुलनेत टर्निंग यंत्रण प्रक्रिया वरचढ असते. परंतु बहुउद्देशीय मशीनमध्ये आपल्याला दोन्ही कामांमधील सर्वोत्तम परिणाम मिळू शकतात. एकाच मशीनवर उच्च दर्जाचे आणि उच्च क्षमतेचे मिलिंग आणि/अथवा टर्निंग केले जाते आणि दोन्ही कामांमध्ये संतुलनसुद्धा ठेवले जाते.

थोडक्यात म्हणजे, कच्च्या मालापासून तयार यंत्रभागापर्यंत सर्व प्रक्रिया एकाच मशीनमध्ये पूर्ण केल्या जातात. बहुउद्देशीय मशीनमध्ये सेटअपसाठी खूप कमी वेळ लागतो. कमीतकमी वेळेत सेटअप करून उच्च अचूकतेचा आणि गुणवत्तेचा यंत्रभाग तयार करण्याची क्षमता या मशीनमध्ये असते. तसेच एकाच आवर्तनात (सायकल टाइम) यंत्रभागाचे फिनिशिंगदेखील पूर्ण केले जाते. वर उल्लेख केल्याप्रमाणे विविध प्रक्रियांचे एकत्रीकरण या मशीनमध्ये केले जाते. त्यामुळे कामाची स्थानेदेखील (वर्क स्टेशन) मर्यादित असतात. म्हणूनच वेगवेगळ्या कामांच्या स्थानांमुळे होणाऱ्या चुकादेखील कमी होतात. प्रक्रियेत असलेला साठा (इन्व्हेंटरी) मोठ्या प्रमाणात कमी केला जाऊ शकतो. त्यामुळे उत्पादकता, प्राविण्य आणि परिणामकारकतेसाठी बहुउद्देशीय ही आता एक अत्यावश्यक गरज झाली आहे.

ही मशीन हळूहळू विकसित झाली आहेत. सर्वप्रथम साधा लेथ, सी.एन.सी. लेथ, त्यानंतर बहुउद्देशीय लेथ आणि सरतेशेवटी सध्याचे बहुउद्देशीय मशीन असा या मशीन टूलच्या विकसनाचा प्रवास आहे. सुरुवातीला केवळ टर्निंग आणि मिलिंग अशा 2 क्षमता एकत्रित केलेले मशीन अशीच बहुउद्देशीय मशीनची ओळख होती. नंतर टर्न मिल सेंटरपासून ते Y अक्ष, सब स्पिंडल, स्वयंचलित हत्यारधारक (ऑटोमॅटिक टूल चेंजर, ATC) आणि B अक्ष असलेल्या मशीनसाठीही मल्टी टास्किंग हा शब्द वापरला जाऊ लागला.

सध्या आपल्याकडे लेथ आधारित आणि मशीनिंग सेंटर आधारित, असे मल्टी टास्किंग मशीन टूलचे दोन प्रकार आहेत. मिलिंगची क्षमता हा या दोघांतील मुख्य फरक आहे. नियंत्रक (कंट्रोलर) तंत्रज्ञानात झालेल्या प्रगतीमुळे यातील धोकासदृश असणाऱ्या घटकांवर काम करून ते दूर केले आहेत. यामुळे मशीन चालविताना ऑपरेटरला अतिरिक्त सुरक्षितता मिळते. तसेच ऑपरेटरला या मशीन वापरणे सहज शक्य आणि सोपे (यूजर फ्रेंडली) झाले आहे.

मशीनची संरचना आणि बांधणी

चित्र क्र. 1 : लेथ आधारित बहुउद्देशीय मशीनची प्रातिनिधिक संरचना

लेथवर आधारित बहुउद्देशीय मशीनच्या प्रातिनिधिक संरचनेत (चित्र क्र. 1) तीन रेखीय अक्ष (X, Y आणि Z), टर्निंग स्पिंडलचा एक रोटरी C अक्ष आणि Y अक्षाभोवती फिरणारा एक रोटरी B अक्ष, असे एकंदर 5 अक्ष असतात. याव्यतिरिक्त, जर मशीनमध्ये दुसरे टर्निंग स्पिंडल असेल, तर त्याचा रोटरी अक्ष आणि Z दिशेत फिरणारा स्पिंडलचा Z अक्षही असतो. शिवाय, जर मशीनला दुसरा टरेट असेल, तर टरेटच्या Z आणि X अक्षाच्या हालचालीसुद्धा या मशीनमध्ये जोडल्या जातात. अशी संरचना असलेल्या बहुउद्देशीय मशीनद्वारे केल्या जाणाऱ्या यंत्रणाचे प्रातिनिधिक उदाहरण चित्र क्र. 2 मध्ये दाखविले आहे.

चित्र क्र. 2 : लेथ आधारित बहुउद्देशीय मशीनद्वारे केल्या जाणाऱ्या यंत्रणाचे प्रातिनिधिक चित्र

चित्र क्र. 3 : लेथ आधारित बहुउद्देशीय मशीनवर तयार होणारे प्रातिनिधिक यंत्रभाग

मशीनिंग सेंटर आधारित बहुउद्देशीय मशीनची प्रातिनिधिक संरचना चित्र क्र. 4 मध्ये दाखविली आहे. रोटरी टेबल असलेले हे आडवे (हॉरिझाँटल) मशीनिंग सेंटर आहे. या मशीनमध्ये टर्निंग कामासाठी गोल फिरण्याची गती (रोटेशनल स्पीड) वाढविलेली असते. मिलिंग स्पिंडलमध्ये बसविलेल्या, B अक्षाच्या दिशेत हलू (स्विंग) शकणाऱ्या विविध टूलद्वारे विविध यंत्रण प्रक्रिया केल्या जातात.

चित्र क्र. 4 : मशीनिंग सेंटर आधारित बहुउद्देशीय मशीनची प्रातिनिधिक संरचना

उपयुक्तता

चित्र क्र. 5 : मशीनिंग सेंटर आधारित बहुउद्देशीय मशीनद्वारे केल्या जाणाऱ्या यंत्रणाचे प्रातिनिधिक चित्र

एकाच मशीनमध्ये टर्निंग आणि मिलिंग संकल्पना समाकलित म्हणजेच एकत्रित करणे, हा या मशीन विकसनामागचा हेतू आहे. गुंतागुंतीचे आणि अवघड यंत्रण करण्यासाठी विशेष क्षमता एकत्रित करण्याच्या टप्प्यावर हे विकसन पोहोचले आहे. त्याचबरोबर यंत्रणासाठी लागणारा वेळ कमी करण्याचेदेखील मुख्य आव्हान यामध्ये होते. या मशीनमधील एकत्रीकरणाच्या संकल्पनेद्वारा ते साध्य झाल्याने, यंत्रणपद्धती अत्यंत कार्यक्षम झाली. वेगवेगळ्या मशीनवर वेगवेगळी कामे करताना सेटअपसाठी लागणारा वेळ अधिक होता, तो या मशीनमध्ये परिणामकाररित्या कमी झाला. यंत्रभाग पूर्ण करण्यासाठी समर्पित मशीन (प्रत्येक यंत्रणासाठी) वापरल्यास आणि बहुउद्देशीय मशीन वापरल्यास लागणाऱ्या सेटअपची आणि वेळेची तुलना चित्र क्र. 6 आणि 7 मध्ये दर्शविली आहे.

चित्र क्र. 6 : समर्पित मशीनवर यंत्रणासाठीचा सेटअप

बहुउद्देशीय मशीन वापरल्याने कच्च्या मालाच्या पुरवठ्यापासून ते तयार उत्पादापर्यंत पोहोचण्यासाठी लागणारा वेळ (लीड टाइम) कमी होतो. तसेच, समर्पित (डेडिकेटेड) मशीनसाठी वैयक्तिक ऑपरेटरची आवश्यकता असते. त्यामुळे मनुष्यबळावर अवलंबून राहण्याचे प्रमाण वाढते. बहुउद्देशीय मशीनला मर्यादित, परंतु कुशल मनुष्यबळाची आवश्यकता असते. नावाप्रमाणेच हे मशीन टर्निंग, मिलिंग, हेलिकल मिलिंग, 5 अक्षीय ऑपरेशन, टर्न मिल ऑपरेशन, हॉबिंग, ब्रोचिंग, ग्राइंडिंग, लेझर, अॅडिटिव्ह हायब्रिड इत्यादी विविध यंत्रण प्रक्रियेसाठी सक्षम आहे.

चित्र क्र. 7 : बहुउद्देशीय मशीनवर यंत्रणासाठीचा सेटअप

बहुउद्देशीय मशीन वापरल्याने मिळणारे फायदे

· यंत्रभाग एकाच मशीनवर पूर्ण केला जातो. त्यामुळे प्रक्रिया सुलभ आणि सहज होते.

· लीड टाइम किंवा सेटअप वेळेत लक्षणीय घट होते.

· अचूकतेमध्ये सुधारणा होते आणि सूक्ष्म (क्लोजर) टॉलरन्ससुद्धा मिळविता येतात.

· मानवी चुकांमध्ये घट होते.

· प्रक्रियेचे संनियंत्रण (मॉनिटरिंग) चांगले होते.

· क्षमता, लवचिकता, उत्पादकता आणि नफा यांच्यात वाढ होते.

· यंत्रभाग, फिक्श्चर, टूल आणि श्रम यांचा खर्च कमी असल्याने स्पर्धात्मक किंमत

· शॉप फ्लोअरवरील जागेचा कार्यक्षम वापर होतो.

· 'मागणीनुसार उत्पादन' ही संकल्पना साकारता येऊ शकते.

कोणत्याही मशीनच्या बाबतीत सर्वसाधारणपणे अशी धारणा असते की, फायदा मिळवायचा असेल, तर काहीतरी तडजोड करावीच लागते. अधिक क्षमता मिळविण्याचा प्रयत्न केला, तर आपल्याला अनेकदा दृढतेवर (रिजिडिटी) तडजोड करावी लागते. पण बहुउद्देशीय मशीनचा पर्याय उपलब्ध झाल्यापासून अशी तडजोड करावी लागत नाही. किती प्रमाणात (यंत्रभागांची संख्या) उत्पादन करावयाचे आहे, त्यावरून पूर्वी मशीनची निवड केली जायची. कारण हा घटक मशीनची किंमत, आकार आणि टिकाऊपणाच्या थेट प्रमाणात असायचा. परंतु, बहुउद्देशीय मशीनमध्ये उत्पादकतेशी तडजोड न करता लवचिकता वाढविता येते. त्यामुळे किंमत कमी ठेवण्याच्या निकषावरही एक समाधानकारक उपाय मिळू शकतो. बहुउद्देशीय मशीन सानुकूलित (कस्टमाइज्ड्) यंत्रभागांच्या निर्मितीसाठी अतिशय योग्य आहे.

बहुउद्देशीय मशीनमध्ये दोन किंवा अधिक पारंपारिक स्वतंत्र मशीनची कार्ये एकत्रित केली जातात. कामांच्या संयोजनामुळे, कार्यवस्तू अनेक मशीनवर हलविताना उद्भवू शकणाऱ्या त्रुटी आणि प्रक्रियेमध्ये असणारी इन्व्हेंटरी, दोन्ही कमी होतात. पूर्वी प्रत्येक मशीनवर थोडी थोडी इन्व्हेंटरी असायची, ती या बहुउद्देशीय मशीनमध्ये अजिबात राहत नाही. बहुउद्देशीय मशीनमुळे कमी खर्चात अधिक परिणामकारकता साध्य करता येत असल्यामुळे, लहान आणि मध्यम आकाराच्या कारखान्यांमध्ये अशा मशीन उपयुक्त ठरू शकतात. जोपर्यंत ग्राहकांना उच्च कार्यक्षमता हवी आहे, तोपर्यंत बहुउद्देशीय मशीनची उत्क्रांती भविष्यात चालू राहील आणि त्यातून उत्पादकतेमध्ये आणखी सुधारणा होईल अशी आशा आहे.

9879571116

ambrish.nasit@jyoti.co.in
अंबरीश नसीत 'ज्योती सी.एन.सी. ऑटोमेशन लि.' मध्ये साहाय्यक व्यवस्थापक (टेक्निकल सपोर्ट) आहेत. एस.आर.ई.झेड. अभियांत्रिकी महाविद्यालय (राजकोट) येथे गेली 5 वर्षे ते अध्यापन करीत असून 'मॅन्युफॅक्चरिंग प्रोसेस II' हे पुस्तक त्यांनी लिहिले आहे.