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设备升级的选择-新型CNC瑞士螺纹机床 |
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作者：Leo Rakowski |
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四年前，Precision-Tek公司的主要生产设备是二十四台瑞士自动螺纹机床，这种机床长于加工相对简单、有较大长径比的回转体零件。然而，根据公司经理Pflum先生介绍，大部分此类工作已转往国外。渐渐地，公司发现对较复杂零件进行报价时，往往需要横面钻孔、攻丝、铣削和其它类似的加工，公司不得不采用第二道加工工序来完成。Pflum先生回忆说。“我们毫无竞争力，我们的报价包括加工零件所需的附加设备、加工工艺和额外的零件处理费用。当我们接着与客户洽谈时，他们会告诉我们报价比其它公司高20%到30%。” 
子轴（右）和主轴（中）分开、独立的刀具使同时加工有了可能，也缩短了生产周期
有一些零件太复杂，以至于公司不得不谢绝报价。但是，Pflum先生将这些复杂零件存档。随着这类文档的不断增加，事实表明他缺少用来竞争多数情况下非常有利可图的定单的设备。确切地说，Precision-Tek公司需要多轴CNC瑞士螺纹机床，这种机床能够在一次装夹中完成整个零件的加工，以达到避免昂贵的二次加工的目的。这意味公司必须立即进行两方面的技术提高: 首先，由原来的凸轮驱动的瑞士机床向CNC瑞士机床转变; 其次，需要将原来基本的两轴瑞士机床提升为五轴和六轴机床。
与原有的凸轮驱动的瑞士机床相比，CNC机床体现了它重要的优点。例如，原有的瑞士自动机床通常需要花两到三天来安装和设置：凸轮必须设计和加工，工具必需准备和安装。相比之下，CNC瑞士机床能在几小时内安装完毕，这使得它非常适合于样板工件和小批量产品的加工。而且，在瑞士自动机床上，必须经常修磨刀具，以满足使用的尺寸要求，而CNC瑞士机床的刀具通常是即插即用型，能被快速地安装和方便地维修。
Precision-Tek公司调查了市场上的多轴CNC瑞士机床，认为产自Star CNC Machine Tool Corp.(Roslyn Heights,New York) 的SA-16R CNC瑞士型自动车床提供了最大的棒料尺寸和背面加工能力的组合，最适合工厂现有的和潜在的加工工作组合。这种五轴（X，Y，Z，A 和B）机床有一个带有同步旋转导套的功率为2.2千瓦，转速12，000转/分的主轴。主轴上的工具包括可容纳六把车刀和三把旋转刀的一个刀位组。这些刀具可用于横向钻孔、铣削和攻丝等操作。
带有一个交流电机、转速为8000转/分的一个子轴正好位于主轴的对面，一个带有四把刀朝前、四把刀朝后的四轴附属装置旋进主轴和子轴之间的位置，以使这些刀具能在主轴和/或子轴上分别或同步做诸如钻孔、镗孔、攻丝等内径尺寸加工。
SA-16R型CNC机床前、后面加工工具的安装
CNC瑞士机床不仅仅能够在一次装夹中加工完成一个复杂零件，它还允许许多操作同时进行，这样就充分减少了加工零件所需的总时间。例如，当一组刀位中的一个或几个刀具正在加工主轴中的棒料的外径尺寸时，前面所描述的四轴附件能同时对工件的正面进行钻孔和攻丝。或者当十字钻单元正对主轴上的棒料（静止）进行钻孔和攻丝时，四轴附件能在子轴上对零件的背面同时进行钻孔和攻丝。
对主轴和子轴的旋转和纵向运动的同步控制，允许棒料被置于中心之间来加工，这样，与其它加工方式相比，减少了切断毛刺。
CNC瑞士机床一成为主导，Precision-Tek公司在短期产品加工上就更具竞争力。“现在，客户不会再为一个新产品下50，000或100，000件的定单，”Pflum先生解释说。“他们想先看看250件的样品怎么样，而且，他们不愿支付工具费用。”
“如用凸轮机床加工，你需要加工一系列的凸轮，你需要预先负担花费。”他强调说，“如果设计有更改，你还需要重新加工凸轮。安装凸轮自动设备须花费很长的时间：每一把刀具在机床上必须对中。因此当客户拿到加工的零件时，好几天甚止几周已经过去了。”
“相比而言，我们可以用CNC瑞士机床来更快地工作，”他继续阐述道：“无需加工凸轮，刀具更换简单，在工具和安装支出方面，我们只需要少量的前期投资，而且，如果客户对零件设计作了更改，我们只需根据零件设计更改情况对加工程序稍作改动。”
Precision-Tek公司的第一台CNC瑞士机床在购买后的一年内满负荷运行。为能加工更大直径的零件，以及更快的加工速度，购买另一台Star公司的机床，型号为SR-20R 的六轴CNC瑞士自动车床。
与第一台机床相比，可能最重要的区别在于新机床有更多的工具容纳能力，它包括全部的C轴和分开并独立的前、后工作单元，它使得工件前后端的操作能够单独进行。前后端的操作能被执行而无需任何等待或干涉，有助于达到可能的最短加工周期。
第一台机床有一个端工作附件，用来对前后两端进行加工，SR-20R型机床提供了对前后端分别进行加工的、独立的单元。一个单独的刀位组，包含六把回转刀具、四把端面加工刀具和四把横向钻孔加工刀具，用来在主轴上处理前端加工。刀位组也可容纳可选附件，以用来进行偏心的正面钻孔、以及铣削、开槽和其它操作。一个含有四把静止（或旋转）刀具的刀具块用来服务于子轴。
第二种机床更大的工具容纳能力能更加均匀地平衡主轴与子轴，可执行所有的背面的加工操作而无需延长零件的生产周期。作为投资CNC瑞士机床的成果，Precision-Tek公司的业绩明显地快速上升。三个月后的一段时期内，当众多企业面临发展放缓，定单取消的时候，Precision-Tek公司定购了它的第三台CNC瑞士机床，另一种型号的SA-16R。
Pflum 先生估计，在CNC瑞士机床上通过一次装夹而完成加工的零件，与传统的需经过二次加工的零件相比较，可节约5%到35%的加工费用。更低的花费使他可以提供更有竞争力的报价，也因此为公司带来更多的定单。
在CNC机床上加工零件不仅更便宜，而且在许多方面显得更好。“CNC机床上加工的零件的一致性比在凸轮机床上加工的零件更好，表面精度也更好，”他补充道，“在瑞士自动机床上，一旦你加工了凸轮，你就会有相应的表面精度，除非你重新加工凸轮。你可以用不同的凸轮来更新机器，以此来调节表面精度，但是它们非常的昂贵。在我们的CNC瑞士机床上，我们可以任意改变转速和进给速度以获取加工零件所需的精度。”
每台机器配备了一个自动的料斗，可在下班后执行无人监控的工作
瑞士自动机床一般要花费两到三天来装夹和进入生产。而对于CNC机床，有更快的周转期，如果程序已被准备好，而且加工所需刀具也已齐备 ，那么它能够在一天或更短的时间内转向另一项新工作。为下一项工作任务而进行快速设置的能力提高了工厂的灵活性，少量的样件定单可以很快、方便地完成，小批量的工件加工在经济上变得更为可行。这对于有兴趣与供货方建立及时供货关系的客户来说是一个重要的考虑因素。
因为在CNC瑞士机床上加工的零件在一次安装中完成加工，它们的加工质量具有一致性。“由工厂工人处理的零件越多，产生错误的可能性就越大，”Pflum先生提示道：“当我们进行零件的二次加工时，总是存在这样的风险: 机床操作人员把工件装反或安装时掉下一个零件并被划伤，或加工时遗忘了一道工序。诸如此类的任何事情，都可能导致错误，生成不合格品。”
Precision-Tek公司的三台CNC瑞士机床中的任何一个都配备了一个LNS Hydrobar 料斗，该料斗能在无需操作人员干涉的情况下，根据棒料直径的大小，自动地连续载入20到40根棒料。这使CNC机床能够长时间持续运行，而无须停下来装载物料。（相比而言，公司的每台瑞士自动机床必须由操作者手工装料，而且一次只能装一根料。）
Precision-Tek公司通常轮班工作，只有确定的、详细的、合格的工作才允许下班后在CNC瑞士机床上设置无人化加工。公司一般不会考虑进行一个无人化加工工作，除非加工物料是黄铜、低碳钢或其它免加工材料。首先，运行任务2、3天以观察刀具的磨损，甚至观察切屑在刀具周围的堆集方式，以确保它们不会阻挡切削液进入切削区。一旦公司开始运作无人化加工任务，操作者早晨上班的第一件事就使看一看机床是否在指定的方式下运行。在进行无人化工作时，必须考虑刀具的磨损。
公司在CNC机床上安装了一个相同的备用刀具。当第一把刀具经过数千次的切削，磨损得利害，不能再通过偏移来补偿磨损，控制开关就会启动备用刀具，以使机床持续加工零件。
Pflum 先生对CNC瑞士机床的热心丝毫没有影响他对瑞士自动机床的重视程度。在用自动机床做了近三十年的加工后，他认为目前仍没有更有效的方式来加工大批量的、具有大的长径比的相对简单的零件。实际上，他认为他具有两个加工领域的最好设备。瑞士自动机床可用来加工大批量的不太复杂的零件；而CNC瑞士机床用来加工样板中的复杂零件和小批量的零件。
在Precision-Tek公司，CNC瑞士机床与瑞士自动机床远非竞争关系，它可使瑞士自动机床更有效地完成它们做得最好的工作。Pflum先生解释说：“任何大批量的工作自动安排给瑞士自动机床加工，客户提前知道工作是如何开展的；事实上，他知道他要为在瑞士自动机床上进行的工作付一次性的工具费用。”但是，在我们准备在瑞士自动机床上生产之前，先在一台CNC瑞士机床上试做，运用CNC机床的灵活性，我们试验各种不同的进给速度和转速，直到我们为各种切削方式找到最佳的参数组合。只有当我们优化了切削参数后，我们才指定刀具和加工凸轮以在瑞士自动机械上进行加工，当需要加工的产品有一百万件或五十万件时，如果我们能在每一个零件的加工上节约一到两秒，那么我们就能节省大量的时间。而且避免用原来验证过的转速和进给量推测出初始的切削参数。生产开始得比较顺利，避免了重新加工凸轮的化费和延长期，用这种方式使用CNC瑞士机床，利大于弊。(end)
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(11/5/2004) |
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