增加硬質(zhì)合金加工過程中的靈活性

寂靜天花板

堪薩斯州航空航天領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)部件制造商Dynamic NC in Rose Hill，對(duì)如何控制成本有深入的理解。通過使用先進(jìn)技術(shù)帶來的工藝優(yōu)化，已經(jīng)幫助這家公司實(shí)現(xiàn)了有競(jìng)爭(zhēng)力的成本控制，這是贏得新訂單時(shí)必須具有的。
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$ \7 g; ^1 W% M; T* X7 [! ^最近，Dynamic NC 成功投標(biāo)了加工硬質(zhì)金屬（13-8不銹鋼）5軸結(jié)構(gòu)部件，這必須購買設(shè)備來處理進(jìn)行加工。由于航空航天工業(yè)領(lǐng)域固有的壓力，針對(duì)這個(gè)訂單的機(jī)床需要成本低廉。公司尋找到了能提供合適方案的設(shè)備。
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“我們做了大量的研究來確定如何降低成本。”Dynamic NC運(yùn)營總監(jiān)Kyle Gakeler 說。“在硬質(zhì)金屬加工應(yīng)用中，不僅希望技術(shù)能實(shí)現(xiàn)更大的靈活性，還希望設(shè)備能夠幫助我們的成本保持低位運(yùn)行。通過改進(jìn)工期，延長易損耗的刀具壽命，提高設(shè)備可靠性，以及減少人工勞動(dòng)，。”

航空航天領(lǐng)域市場(chǎng)高混、小批量的生產(chǎn)需求，要求制造商自始至終要具有以工藝為導(dǎo)向的思維。這意味著，持續(xù)的工藝研究和開發(fā)是必不可少的，這驅(qū)動(dòng)著對(duì)靈活的技術(shù)解決方案的需求。Dynamic NC 總裁Jim Gibbs 說，“我們對(duì)純粹基于價(jià)格和規(guī)格的設(shè)備比較不太感興趣。我們想知道的是實(shí)際的長期性能，相關(guān)的成本，以及工藝靈活性。這和機(jī)床的功能無關(guān)，而和我們能使用機(jī)床做什么有關(guān)系。”
6 q9 }* G9 w, ^  _% J據(jù)Gibbs 所說，“在我們這個(gè)行業(yè)，他們習(xí)慣于說，‘物美、價(jià)廉、快捷——選兩個(gè)’。但是現(xiàn)在你不能再這樣做了。為了使成本更有效益，你必須同時(shí)三者兼?zhèn)洹Ｎ锩溃�意味著品質(zhì)，這是必須要包括的；快捷和價(jià)廉，這兩者缺一不可。因?yàn)槟懔慵�生產(chǎn)得越快，就越便宜。我們需要一種能完成這些任務(wù)的機(jī)床設(shè)備。”
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Dynamic NC 工程總監(jiān)Mike Jones，表示同意。“我們相信一分錢一分貨。確定無疑的是，我們可以在另一種機(jī)床上花費(fèi)更少的錢，但是那種設(shè)備會(huì)是更勞動(dòng)密集型的，需要運(yùn)行更長的時(shí)間，工藝也不再有效率。所有這些轉(zhuǎn)化成了高昂的成本，這會(huì)導(dǎo)致簽約的合同減少，更小的盈虧底線。把錢花費(fèi)在更高性能的機(jī)床上，這些機(jī)床能以更短的周期時(shí)間生產(chǎn)出高品質(zhì)的部件來，這對(duì)我們來說更有意義。要消滅所有的后顧之憂——關(guān)于浪費(fèi)、勞動(dòng)力、維修、停工期、機(jī)床安裝、維修保養(yǎng)等，這些隱形成本因素在購買前都應(yīng)被考慮到總的購買成本里面去。但有很多公司不像我們一樣提前考慮這些因素。”

8 i& S; L2 i$ r7 p$ T: _6 C; Y新技術(shù)降低了成本
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7 x5 _% ?- A  L% {; |, w8 g! G2013 年，Dynamic NC 購買了Makino a92 臥式加工中心和F9 立式加工中心，把硬質(zhì)金屬應(yīng)用引入到了生產(chǎn)環(huán)境中，同時(shí)也擴(kuò)展了當(dāng)前的功能。這次經(jīng)驗(yàn)，以及Makino 在威茨塔（Wichita）地區(qū)的表現(xiàn)，這些因素在公司購買新設(shè)備做出決策時(shí)起到了作用。

“通過我們之前的加工經(jīng)驗(yàn)，以及一部分人在以前公司已經(jīng)使用過Makino MAG 系列和T2 水平加工中心進(jìn)行過工作， 所以我們對(duì)Makino 已經(jīng)很熟悉了。我們覺得T1 五軸銑床能夠交付我們?cè)谶@單生意中所需要的品質(zhì)和可靠性。”Gibbs說。“早在2014 年，我們就購買了北美地區(qū)售出的前兩臺(tái)T1 機(jī)床，運(yùn)用到了我們的5 軸架構(gòu)組件硬質(zhì)金屬加工中。”

Dynamic NC 非常喜愛T1，因?yàn)樵摍C(jī)床的硬度、穩(wěn)定性，以及運(yùn)動(dòng)構(gòu)造設(shè)計(jì)，這為其工藝流程設(shè)計(jì)和勞動(dòng)力需求提供了極大的靈活性。155°的傾斜軸和深型腔列，為直徑多達(dá)1500 毫米部件提供了完整的5 軸銑削能力。Z 軸行程和能力，達(dá)到超過表格指標(biāo)的能力，已經(jīng)被證明是對(duì)所有公司來的應(yīng)用來說，都是通用的。
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“T1 充滿了靈活性。”Jones 說，“部件操作便捷性對(duì)我們來說，極其有幫助。生產(chǎn)部件時(shí)，我們一直在考慮運(yùn)動(dòng)學(xué)，因?yàn)檫@會(huì)讓我們變得更有效率。它展示了機(jī)器如何加工部件，訪問部件特征更多的選項(xiàng)。機(jī)床的活動(dòng)范圍有助于減少安裝調(diào)試次數(shù)。這不僅僅削減了勞動(dòng)力的需求，同時(shí)我們也意識(shí)到在減少部件移動(dòng)的情況下，能得到更精確的加工部件。”

3 Y, u7 _( g1 o* H9 V! \由于公司的工藝導(dǎo)向型企業(yè)文化，Dynamic NC 在應(yīng)用中檢查刀具，以及如何最優(yōu)地使用工具來優(yōu)化加工工藝。工程師們意識(shí)到，與硬質(zhì)金屬加工相關(guān)的成本并不昂貴。因此，工具壽命對(duì)于實(shí)現(xiàn)降低部件成本的目標(biāo)至關(guān)重要。
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" x1 B0 ?# W, J/ }* }& h) h“很多人用分鐘來衡量刀具壽命，但是我們用小時(shí)或者天來衡量。”Gakeler 說。“由于T1 的剛度和主動(dòng)阻尼系統(tǒng)，我們發(fā)現(xiàn)，即使在硬質(zhì)金屬加工和粗加工過程中，我們能更好地預(yù)測(cè)刀具壽命。我們還能完成很多加工，而這些在競(jìng)爭(zhēng)廠家的機(jī)床上卻不可能做到。即使在部件粗加工掩埋“1”立銑刀時(shí)，也不會(huì)有任何震動(dòng)。”

T1 設(shè)備的剛性設(shè)計(jì)、馬力和操作便捷性，已經(jīng)允許Dynamic NC 實(shí)現(xiàn)無限制地切割硬質(zhì)材料。Gibbs 把他們的硬質(zhì)金屬加工過程比作外科醫(yī)生做手術(shù)一樣，用精確的方式，得到高效、精確的結(jié)果。
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# W' D" @6 Y$ U. u& p% o  W“T1 的結(jié)構(gòu)為夾具和其他機(jī)器部件提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。使用這種水平的穩(wěn)定性，我們發(fā)現(xiàn)切割鈦就像切黃油一樣。”Gakeler 說。

+ c" a! j9 _6 z; p( y; Z' H該機(jī)床的高壓、大容量的主軸冷卻液在管理切割區(qū)域同樣必不可少，這能夠有效冷卻刀具，同時(shí)排屑，防止再次切割。
不管刀具的型號(hào)如何，T1 都能把冷卻液注入到深腔中。”Jones 解釋說。“在所有應(yīng)用場(chǎng)合，這些特征都導(dǎo)致了刀具壽命的極大改進(jìn)。”
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他補(bǔ)充說：“在最近的襟翼導(dǎo)軌測(cè)試中，使用T1 我們已經(jīng)縮減了50% 的周期時(shí)間，刀具壽命提高了5、6 倍甚至更多，加工勞動(dòng)減少了80%。在其他應(yīng)用場(chǎng)合，我們也看到了類似的結(jié)果。”

2 [- j9 Q' z. V6 _" o/ W5 G' D  E. L: t這些工藝特性已經(jīng)幫助Dynamic NC 在硬金屬應(yīng)用領(lǐng)域，成為行業(yè)低成本領(lǐng)導(dǎo)者。

+ A! E5 P. U3 C9 ?2 `, m2 J“ 對(duì)我們來說， 這并不關(guān)系到刀具壽命或者生產(chǎn)效率。”Gakeler 說。“這關(guān)系到產(chǎn)品的全部成本，非常重要。哪些因素構(gòu)成了產(chǎn)品成本？資本支出、勞動(dòng)力，以及貨損成本。我們力求最小化這些因素。產(chǎn)品中我們需要品質(zhì)第一，但是最低的成本也很重要。如果我購買了一臺(tái)高端機(jī)器，可以使得在5 分鐘，而不是20 分鐘生產(chǎn)出部件，那么這臺(tái)機(jī)器性價(jià)比就是最高的。”

推進(jìn)整套部件
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* W  }( q4 A+ h* {7 h% E為了尋找過去在硬質(zhì)金屬部件中曾經(jīng)達(dá)到的相似水平的靈活性，Dynamic NC 購買了兩臺(tái)MAG3.EX 5 軸水平加工中心，對(duì)結(jié)構(gòu)鋁合金進(jìn)行加工。
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- w: \# w! I/ d' m) D3 t“MAG3.EX 設(shè)備幫助我們?cè)趶?fù)雜整片鋁航空部件方面，具有得天獨(dú)厚資源。”Gakeler 說。“我們已經(jīng)能夠降低加工的總成本，包括人工勞動(dòng)、周期時(shí)間，以及加工成本。我們實(shí)現(xiàn)了速度、精確性、排屑、33,000 主軸轉(zhuǎn)速。很多機(jī)床看起來有整套部件，但是主軸轉(zhuǎn)速卻不及這種機(jī)床。”
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/ `$ Q) S7 O2 q4 V9 Q2 ^Gibbs 表示同意：“我把這比作賽車。整個(gè)車就是一個(gè)系統(tǒng)，需要整套部件才能讓汽車快速奔跑。如果系統(tǒng)中某個(gè)部件壞了，汽車就不能快速行駛了。MAG3 擁有這一切因素沒有任何限制。我相信這是Makino 擁有的最能干的鋁合金機(jī)器。我們買回來了，我們一直期待著使用該機(jī)器能加工到何種程度。”
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Dynamic NC 以未來增長為導(dǎo)向，這些機(jī)床帶來的已經(jīng)看見的成功，導(dǎo)致公司計(jì)劃在T1 和a92 設(shè)備上增加自動(dòng)托盤處理系統(tǒng)，并再購買兩臺(tái)T1 機(jī)床。在不久的將來，公司還打算在現(xiàn)在的MAG3.EX 上安裝MMC2 托盤處理系統(tǒng)，增加第三個(gè)MAG 系列機(jī)床。

& m3 P! |6 i5 A1 {% T“這項(xiàng)技術(shù)讓我們不僅僅全面削減成本，而且成為一種資源，讓我們的客戶可以信賴我們。”Gibbs 解釋說，“對(duì)Dynamic NC來說，最重要的是為周邊關(guān)注我們的人建立一種信譽(yù)——不管他們是客戶、同仁，或者是本地社區(qū)。對(duì)于我們，這意味著我們所做的事情有意義，讓每天都有價(jià)值。”