制造者的刀具間變成了專屬的數(shù)控機(jī)床車間

　　【機(jī)床商務(wù)網(wǎng)欄目 成功案例】Ace沖壓機(jī)械有限公司，這里所發(fā)生的一切都是生產(chǎn)加工，從刀具室到專用數(shù)控機(jī)床車間的轉(zhuǎn)變既迅速又有影響力。公司占地7.6萬平方英尺的主廠房里面，沒有折膝式銑床和工作臺，而是成排的沖床和金屬板架。
 

　　在車間演練的過程中，金屬重復(fù)的撞擊聲、液壓的嗡嗡聲和零件掉進(jìn)垃圾桶的叮當(dāng)聲，使交談溝通變得非常困難。高級工具制造商兼總經(jīng)理Darin Sewell似乎很樂意回到自己工作區(qū)內(nèi)相對安靜的銑床上，因?yàn)樵谀抢铮f話溝通相對更方便。他在談到支持制造業(yè)務(wù)的時候表示，“任何事情的發(fā)生，都事出有因，我們的工作就是找出原因。”“如果第一站發(fā)生了什么事，會影響到后一站嗎?你必須了解整個系統(tǒng)——必須了解所有的東西是如何協(xié)同工作的，并且要了解整個系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制，才能完成一個完整的零件。”
 

 

　　不過，他表示，新機(jī)遇促使工具制造和制造領(lǐng)域之間的對比，顯得不那么明顯了。Sewell和他的團(tuán)隊(duì)配備了4臺新的CNC VMCs，他們的任務(wù)是開發(fā)和維護(hù)一個快速、可重復(fù)的過程，就像在主設(shè)備中運(yùn)行的過程一樣。他說，“過去，我們在這里的工作，就為了是把事情做好。”
 

　　盡管重心發(fā)生了變化，但在與Sewell交談后我們了解到，該公司投入生產(chǎn)CNC機(jī)加工的大資產(chǎn)已經(jīng)到位。如果沒有基本的刀具室教育(在這種情況下，經(jīng)過多年的工程和制造工裝、夾具和漸進(jìn)式模具的開發(fā))，Ace沖壓可能永遠(yuǎn)不會獲得其第一個大批量的CNC合同，設(shè)備投資也可能永遠(yuǎn)不會實(shí)現(xiàn)。他回憶道:““客戶以前會去專門的數(shù)控機(jī)床廠，但我們的看法卻截然不同。一開始我們有一臺老的設(shè)備，但我們(加工零件)的方式更快、更一致。”
 

　　盡管如此，HMC和兩款瑞士式車床已經(jīng)改變了兩家姊妹公司的運(yùn)營業(yè)務(wù)。公司副總裁James Haarsma稱，這七臺新機(jī)床的零部件全部在18個月內(nèi)安裝完成，為公司的年收入帶來了“強(qiáng)勁的增長”。
 

　　1927年，當(dāng)John W. Hamme造了“影射者”(Insinkerator)這個詞時，他肯定從未看過一部關(guān)于時間旅行的機(jī)器人大片，但他可能并不介意這種自然的聯(lián)想。Insinkerator是他為自己公司所取的名字，Insinkerator公司位于僅幾英里外的威斯康星州拉辛市(Racine)，幾十年來一直從Ace Stamping公司購買沖壓的垃圾處理部件。
 

 

　　然而，像固體骨一樣堅(jiān)硬的食物廢料需要的不僅僅是壓印的成分。在Insinkerator系統(tǒng)中，食物顆粒落在旋轉(zhuǎn)的、板狀的碎紙機(jī)葉片上，將它們?nèi)舆M(jìn)周圍研磨環(huán)的凸起的內(nèi)壁中。當(dāng)碎紙刀片旋轉(zhuǎn)時，食物垃圾會被磨碎的齒磨碎，食物垃圾會不斷地從單元中沖出來，進(jìn)入化糞池或污水系統(tǒng)。為了耐久性起見，這兩個關(guān)鍵部件(研磨環(huán)和碎紙機(jī)葉片)是用高鎳鐵(NiHard)鑄造的.盡管Sewell在50年代測量了洛氏硬度，但這些鑄件必須經(jīng)過精加工，以確保正確的裝配和操作。曾經(jīng)，當(dāng)機(jī)械工廠為商業(yè)級的Insinkerator系統(tǒng)的部件而苦苦掙扎，或者完全拒絕工作時，該公司自己的沖壓生產(chǎn)就受到了嚴(yán)重的影響，這一切變得太真實(shí)了。作為回應(yīng)，該公司將威脅轉(zhuǎn)化為機(jī)遇，讓Sewell親自動手生產(chǎn)零部件。Ace stamping的副總裁James Haarsma說:“我們不僅看到了直接收入的潛力，還看到了投入這項(xiàng)工作來支持我們自己的沖壓生產(chǎn)線的潛力。”“把設(shè)備奉獻(xiàn)給這份工作，讓我們變得與眾不同。”
 

　　然而，要證明任何投資的合理性，首先需要開發(fā)一個可靠的過程。這項(xiàng)任務(wù)幾乎完全落在了Sewell的肩上。除了一種堅(jiān)硬的材料，與原始鑄件一起工作所固有的變化使這成為一項(xiàng)全職工作。盡管如此，事實(shí)證明，對公司為數(shù)不多的有經(jīng)驗(yàn)的工具制造商之一進(jìn)行臨時調(diào)動是值得的。在三周內(nèi)，這家工廠就開始批量生產(chǎn)磨輪和碎紙機(jī)刀片。當(dāng)然，尺寸范圍是相同的。現(xiàn)在，在這家工廠，每天可以生產(chǎn)大約200個零件，有四種不同的尺寸。
 

　　零件的幾何形狀并不復(fù)雜。對于當(dāng)時廠里的主要設(shè)備——一臺具有直觀對話式編程界面的2011型VMC來說，苛刻的公差±0.0025英寸，并不足以帶來太大的問題。生成加工操作的G代碼——磨環(huán)的外徑和ID銑削，碎紙機(jī)刀片的面銑削、鉆孔和鉸孔——只需導(dǎo)入CAD文件并按照CNC屏幕上的提示操作就可以了。然而，耐蝕性使NiHard對Insinkerator非常有用，這也使得合金很難被切割。在不損失太多時間和成本的情況下，高速加工在很大程度上取決于Sewell的能力，以確定正確的速度，進(jìn)給和切削深度。然而，他的大部分時間都花在了另一個根本的問題上。“我們的第一個想法是，‘我們要怎么控制它？’”他回憶說。“我們怎么才能不只是準(zhǔn)確地，而且可以重復(fù)地控制它呢？我們必須迅速改變。”
 

　　NiHard是“有彈性的”，他解釋說，由于相對較薄的壁，研磨環(huán)鑄件在加工過程中容易變形。此外，從鑄件到鑄件的尺寸差異可達(dá)1/16英寸或更多。如果裝夾太用力或裝錯了位置，變形的零件ID會使加工后的裝配不可能完成，假設(shè)鑄件仍能裝進(jìn)第二個銑削工位。更糟糕的是，問題不會一下子就顯現(xiàn)出來。
 

　　Sewell說，雖然他沒有任何CNC加工背景，但多年來在工具室內(nèi)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)和解決問題對他很有幫助。回想起兩周的工藝開發(fā)過程，他說，他的大部分時間都花在了“在設(shè)備上安裝指示器”，以研究材料對測試切割的反應(yīng)，以及“檢查了大量有效但不夠好的原型夾具”。后，他開發(fā)了一種序列，用于將ID銑削夾具戰(zhàn)略性地固定到特定的扭矩水平。他說:“晚上回家后，我會在腦海中想象各種場景——‘我認(rèn)為這樣我們可以做得更好’或者‘讓我們試試吧’——終，我們做到了。”“一旦我們有了良好的流程，我們就能制造出硬質(zhì)刀具。”
 

　　他補(bǔ)充說，第一個磨環(huán)鑄件的壁是整個零件家族中薄的。這使得它成為開發(fā)可重復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)置過程的理想工具，盡管進(jìn)行了一些調(diào)整，但也適用于更大、更寬容的鑄件。
 

　　隨著工藝的固化，管理層準(zhǔn)備投資更多的時間在其數(shù)控設(shè)備的加工能力上。第一次購買的是Okuma Genos M 560 vmc。使用基本相同的G代碼和設(shè)置，這臺設(shè)備立即提高了30%的速度和進(jìn)給。Sewell將這一切歸功于一種嚴(yán)格的雙列設(shè)計(jì)。與舊的VMC的30秒相比，芯片到芯片的工具更換時間不到5秒，這也顯著提高了生產(chǎn)率，快速穿越速度也從275 ipm增加到超過1500 ipm。專屬機(jī)械車間現(xiàn)在又多了3臺虛擬機(jī):另一臺相同型號的虛擬機(jī)，以及兩臺Okuma MB-46V機(jī)器，所有這些機(jī)器都專門用于加工鑄件。
 

　　不過，Sewell說，鑄造過程固有的不精確性限制了該過程系統(tǒng)化的程度。結(jié)果證明，熟練的手工和工具室式的思維方式對于保持生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行與開發(fā)過程的首要位置一樣有價(jià)值。Sewell在談到如何建立虛擬現(xiàn)實(shí)中心時說，“每個部分都是獨(dú)特的，每個新人都必須有一種感覺，每種規(guī)模都有其獨(dú)特之處，我們的員工需要知道如何來應(yīng)對它。”定位插頭夾了一倍。用Sewel的話來說，要同時定位和固定零件，而不“夾緊一個扭曲”，需要某種程度的本能。如果我們必須把它擠進(jìn)去，它就會變得很緊，但如果它只是掉進(jìn)去，它就太大了。”你就會知道它的大小是否合適。(這個手工過程)提供了一種快速定位，夾緊它，并確保正確的尺寸，而不必在三坐標(biāo)測量機(jī)上每五分鐘測量一次。我們只知道如果合適的話，我們就會去那里。”
 

　　Ace沖壓繼續(xù)擴(kuò)展其加工范圍。1990年，Ace Stamping在姊妹公司莎士比亞機(jī)床沖壓(Shakespeare Machine Stamping)購買了兩臺新Tsugami 3025B-II瑞士式車床，重復(fù)了同樣的戰(zhàn)略:引進(jìn)關(guān)鍵部件，以支持公司自己的制造操作，同時提供直接的收入來源。與此同時，Okuma MB-4000H HMC更換了一臺老舊的設(shè)備，幫助另一家姊妹公司Heinrich vise恢復(fù)了活力。這些機(jī)器中有一部分是從莫里斯中西部公司購買的，該公司因其優(yōu)質(zhì)的服務(wù)、支持，受到了Sewell的高度贊揚(yáng)。然而，即使是進(jìn)的機(jī)械加工設(shè)備，有資源豐富、細(xì)心的經(jīng)銷商支持，也只能到此為止。與Ace重要的合同相比，NiHard casting應(yīng)用軟件不斷地提醒人們，基礎(chǔ)車間教育的價(jià)值，以及機(jī)床就是工具這一事實(shí)。
 

　　(原標(biāo)題：Fabricator's Toolroom Becomes Captive CNC Machine Shop)