制造者的刀具间变成了专属的数控机床车间

　　【机床商务网栏目 成功案例】Ace冲压机械有限公司，这里所发生的一切都是生产加工，从刀具室到专用数控机床车间的转变既迅速又有影响力。公司占地7.6万平方英尺的主厂房里面，没有折膝式铣床和工作台，而是成排的冲床和金属板架。
 

　　在车间演练的过程中，金属重复的撞击声、液压的嗡嗡声和零件掉进垃圾桶的叮当声，使交谈沟通变得非常困难。高级工具制造商兼总经理Darin Sewell似乎很乐意回到自己工作区内相对安静的铣床上，因为在那里，说话沟通相对更方便。他在谈到支持制造业务的时候表示，“任何事情的发生，都事出有因，我们的工作就是找出原因。”“如果第一站发生了什么事，会影响到后一站吗?你必须了解整个系统——必须了解所有的东西是如何协同工作的，并且要了解整个系统的运行机制，才能完成一个完整的零件。”
 

 

　　不过，他表示，新机遇促使工具制造和制造领域之间的对比，显得不那么明显了。Sewell和他的团队配备了4台新的CNC VMCs，他们的任务是开发和维护一个快速、可重复的过程，就像在主设备中运行的过程一样。他说，“过去，我们在这里的工作，就为了是把事情做好。”
 

　　尽管重心发生了变化，但在与Sewell交谈后我们了解到，该公司投入生产CNC机加工的大资产已经到位。如果没有基本的刀具室教育(在这种情况下，经过多年的工程和制造工装、夹具和渐进式模具的开发)，Ace冲压可能永远不会获得其第一个大批量的CNC合同，设备投资也可能永远不会实现。他回忆道:““客户以前会去专门的数控机床厂，但我们的看法却截然不同。一开始我们有一台老的设备，但我们(加工零件)的方式更快、更一致。”
 

　　尽管如此，HMC和两款瑞士式车床已经改变了两家姊妹公司的运营业务。公司副总裁James Haarsma称，这七台新机床的零部件全部在18个月内安装完成，为公司的年收入带来了“强劲的增长”。
 

　　1927年，当John W. Hamme造了“影射者”(Insinkerator)这个词时，他肯定从未看过一部关于时间旅行的机器人大片，但他可能并不介意这种自然的联想。Insinkerator是他为自己公司所取的名字，Insinkerator公司位于仅几英里外的威斯康星州拉辛市(Racine)，几十年来一直从Ace Stamping公司购买冲压的垃圾处理部件。
 

 

　　然而，像固体骨一样坚硬的食物废料需要的不仅仅是压印的成分。在Insinkerator系统中，食物颗粒落在旋转的、板状的碎纸机叶片上，将它们扔进周围研磨环的凸起的内壁中。当碎纸刀片旋转时，食物垃圾会被磨碎的齿磨碎，食物垃圾会不断地从单元中冲出来，进入化粪池或污水系统。为了耐久性起见，这两个关键部件(研磨环和碎纸机叶片)是用高镍铁(NiHard)铸造的.尽管Sewell在50年代测量了洛氏硬度，但这些铸件必须经过精加工，以确保正确的装配和操作。曾经，当机械工厂为商业级的Insinkerator系统的部件而苦苦挣扎，或者完全拒绝工作时，该公司自己的冲压生产就受到了严重的影响，这一切变得太真实了。作为回应，该公司将威胁转化为机遇，让Sewell亲自动手生产零部件。Ace stamping的副总裁James Haarsma说:“我们不仅看到了直接收入的潜力，还看到了投入这项工作来支持我们自己的冲压生产线的潜力。”“把设备奉献给这份工作，让我们变得与众不同。”
 

　　然而，要证明任何投资的合理性，首先需要开发一个可靠的过程。这项任务几乎完全落在了Sewell的肩上。除了一种坚硬的材料，与原始铸件一起工作所固有的变化使这成为一项全职工作。尽管如此，事实证明，对公司为数不多的有经验的工具制造商之一进行临时调动是值得的。在三周内，这家工厂就开始批量生产磨轮和碎纸机刀片。当然，尺寸范围是相同的。现在，在这家工厂，每天可以生产大约200个零件，有四种不同的尺寸。
 

　　零件的几何形状并不复杂。对于当时厂里的主要设备——一台具有直观对话式编程界面的2011型VMC来说，苛刻的公差±0.0025英寸，并不足以带来太大的问题。生成加工操作的G代码——磨环的外径和ID铣削，碎纸机刀片的面铣削、钻孔和铰孔——只需导入CAD文件并按照CNC屏幕上的提示操作就可以了。然而，耐蚀性使NiHard对Insinkerator非常有用，这也使得合金很难被切割。在不损失太多时间和成本的情况下，高速加工在很大程度上取决于Sewell的能力，以确定正确的速度，进给和切削深度。然而，他的大部分时间都花在了另一个根本的问题上。“我们的第一个想法是，‘我们要怎么控制它？’”他回忆说。“我们怎么才能不只是准确地，而且可以重复地控制它呢？我们必须迅速改变。”
 

　　NiHard是“有弹性的”，他解释说，由于相对较薄的壁，研磨环铸件在加工过程中容易变形。此外，从铸件到铸件的尺寸差异可达1/16英寸或更多。如果装夹太用力或装错了位置，变形的零件ID会使加工后的装配不可能完成，假设铸件仍能装进第二个铣削工位。更糟糕的是，问题不会一下子就显现出来。
 

　　Sewell说，虽然他没有任何CNC加工背景，但多年来在工具室内进行的实验和解决问题对他很有帮助。回想起两周的工艺开发过程，他说，他的大部分时间都花在了“在设备上安装指示器”，以研究材料对测试切割的反应，以及“检查了大量有效但不够好的原型夹具”。后，他开发了一种序列，用于将ID铣削夹具战略性地固定到特定的扭矩水平。他说:“晚上回家后，我会在脑海中想象各种场景——‘我认为这样我们可以做得更好’或者‘让我们试试吧’——终，我们做到了。”“一旦我们有了良好的流程，我们就能制造出硬质刀具。”
 

　　他补充说，第一个磨环铸件的壁是整个零件家族中薄的。这使得它成为开发可重复的标准化设置过程的理想工具，尽管进行了一些调整，但也适用于更大、更宽容的铸件。
 

　　随着工艺的固化，管理层准备投资更多的时间在其数控设备的加工能力上。第一次购买的是Okuma Genos M 560 vmc。使用基本相同的G代码和设置，这台设备立即提高了30%的速度和进给。Sewell将这一切归功于一种严格的双列设计。与旧的VMC的30秒相比，芯片到芯片的工具更换时间不到5秒，这也显著提高了生产率，快速穿越速度也从275 ipm增加到超过1500 ipm。专属机械车间现在又多了3台虚拟机:另一台相同型号的虚拟机，以及两台Okuma MB-46V机器，所有这些机器都专门用于加工铸件。
 

　　不过，Sewell说，铸造过程固有的不精确性限制了该过程系统化的程度。结果证明，熟练的手工和工具室式的思维方式对于保持生产的平稳运行与开发过程的首要位置一样有价值。Sewell在谈到如何建立虚拟现实中心时说，“每个部分都是独特的，每个新人都必须有一种感觉，每种规模都有其独特之处，我们的员工需要知道如何来应对它。”定位插头夹了一倍。用Sewel的话来说，要同时定位和固定零件，而不“夹紧一个扭曲”，需要某种程度的本能。如果我们必须把它挤进去，它就会变得很紧，但如果它只是掉进去，它就太大了。”你就会知道它的大小是否合适。(这个手工过程)提供了一种快速定位，夹紧它，并确保正确的尺寸，而不必在三坐标测量机上每五分钟测量一次。我们只知道如果合适的话，我们就会去那里。”
 

　　Ace冲压继续扩展其加工范围。1990年，Ace Stamping在姊妹公司莎士比亚机床冲压(Shakespeare Machine Stamping)购买了两台新Tsugami 3025B-II瑞士式车床，重复了同样的战略:引进关键部件，以支持公司自己的制造操作，同时提供直接的收入来源。与此同时，Okuma MB-4000H HMC更换了一台老旧的设备，帮助另一家姊妹公司Heinrich vise恢复了活力。这些机器中有一部分是从莫里斯中西部公司购买的，该公司因其优质的服务、支持，受到了Sewell的高度赞扬。然而，即使是进的机械加工设备，有资源丰富、细心的经销商支持，也只能到此为止。与Ace重要的合同相比，NiHard casting应用软件不断地提醒人们，基础车间教育的价值，以及机床就是工具这一事实。
 

　　(原标题：Fabricator's Toolroom Becomes Captive CNC Machine Shop)