曲面中的艺术

作者：Scott Rathburn

欢迎访问e展厅 展厅 1 加工中心/FMS展厅 车铣加工中心, 铣削加工中心, 钻铣加工中心, 镗铣加工中心, 五轴加工中心, ... 冥冥之中，Mike Bramlage似乎注定要成为一名机械工程师。毕竟，他生长在俄亥俄州Dayton —— 一个加工工厂颇为集中的地方，而且，他的父亲是一位经验丰富的精密工具制造师。 像许多父亲一样，父亲Bramlage 一直希望儿子能够追随自己的脚步。他并未强求，但当时机成熟之时 ——儿子Mike 在选择事业时不知所措 —— 他便顺势建议儿子去做模具加工师傅的学徒。于是，儿子Mike 便踏上了父亲所选的道路。 白天在师傅严格监督下实际操作，晚上在荧光灯下刻苦学习，Mike 很快就掌握了机床加工的基本知识。那时课程安排极其详细：如何选择材料、选择速度和进给量、刀具切削的动力学原理，以及操作手动铣床、车床和磨床，这样一份细致入微的课程表着实让Mike 吃了不少苦头。 学至半途，这位初出茅庐的机械工程师便收拾好行囊奔赴洛杉矶寻找温暖怡人的气候。刚刚到达洛杉矶城的那段时间，Mike 凭借手艺周旋于当地各个加工车间之间，不断在实践中提升技艺并深入学习。机床加工是Mike 唯一知道的东西。 在位于Costa Mesa 的一家模具制造厂工作了半年后，Mike 应朋友之邀去了得克萨斯州Houston。不幸的是，当Mike 抵达Lonestar State 时石油业骤然萧条，因此机械工程师的工作寥寥无几。为了谋生，只要是Mike 能做的工作，无论是什么他都会做。 一段时间后，Mike 重新回到美国西海岸，这一次他去了更西面的圣地亚哥。同样为了谋生，他做了一名机械操作工。Mike 很讨厌操作手动机床。 直到邂逅CNC，Mike 才开始喜欢自己的职业。“我一直都在盼望，多年来我都在操作手动机床，”他感叹说，“后来我去为一个新的老板工作，他教我使用CNC。真是翻天覆地的变化，一切都变得更有趣了。” “因为我总是乐此不疲地工作 —— 包括整个周末—— 所以他每周都会让我操作新的机床，”Mike 回忆说，“当然，学会所有跟操控有关的东西是我必须要做的。我曾经操作过Mazak, Burgmaster, Okamoto 和Milacron 品牌的机床，我第一次操作的机床是 Burgmaster 牌的。” 那家工厂位于加利福尼亚州圣地亚哥东面的Santee，专门从事工艺要求较高的航天工业零部件的加工。“我们要掌握四轴和五轴等高难度操作，”Mike 声明说，“我们加工各种部件，车间里的机床似乎时刻都准备着接受更有难度的考验。”据Mike 介绍，老板往往会推掉简单的工作而一心专注于其它人不愿意做的高难度加工。这样的观念深深地影响了Mike, 并让他获益终生。 在接下来大约12 年的时间里，Mike 一直在这家航空工业零部件制造厂工作，在扩充知识和提高技术的同时，他几乎掌握了现存所有CNC 机床的操作方法。最终他迷恋上了自己的职业，再也不讨厌机床加工了。 但喜欢自己所从事的工作还远远不够，Mike 希望学习更多。于是，他又在一家专门从事通信和电子行业相关加工的工厂找了一份夜里上班的工作。他们同意教Mike 编程。“我的唯一目的就是学习，”Mike 解释道，“曾经我只是一个手动机床操作工，我有幸学习了如何使用CNC 机床，但是，我还想学习到更深的层面。”Mike 同时承认，他接受第二份工作还另有原因：“一直以来我都想拥有自己的工厂，我的目标是购买属于我自己的机床。” 几乎操作过所有的机床后，Mike 深知如何判别一台机床的好坏，而且他十分了解自己想做的工作。像航天工业零部件制造厂的老板一样，Mike 希望接受挑战，从事有难度的加工工作。为达到这样的目的，他需要挑选性能足够优越的机床。“你无法预想将会加工什么样的工件，”Mike 向我们阐述着他的理由，“因此我需要寻找全能型的机床。” 由于刚刚起步，因此价格对于Mike来说很关键。“我同时从事两份工作长达三年之久，就是为了攒钱买机床，”Mike告诉我们，“当我积攒了一些钱后，我看中了Haas（哈斯）和Fadal（法道）机床，因为我只能买得起他们。” 幸运的光环再次戴在了Mike 头上，在Mike 工作期间，他夜晚工作的那家工厂购买了这两个品牌的机床，因此他有机会全面对比两种机床。“我认为，”Mike 向我们说明，“Fadal（法道）机床只适合加工铝合金。我们约定俗成地只用0.5 英寸或更小的端铣刀。后来他们又购买了Haas（哈斯）机床，简直是天壤之别，在操作Haas（哈斯）机床一个小时后，我确定这就是我要买的机床。” 不久Mike 就购买了Haas（ 哈斯）VF-3 立式机床， 开始独立经营。他辞去了白天的工作，但夜晚照常上班，这样他在增加收入的同时也建立了客户基础。那台VF-3 立式机床安装在1100 平方英尺的车间中，Mike 开始为他之前的老板做代理加工。就这样，MB Manufacturing and Tooling Corporation 在加利福尼亚州Santee 诞生了。 大约一个月后，Mike 的朋友Chris Miller ——在航天工业零部件制造厂和Mike 共事的编程员—— 推荐Mike 与洛杉矶专门制造直升机售后零部件的一家公司合作。其中的一个零部件 —— 旋翼组件 —— 由硬质钛合金加工而成。这家公司需要有人帮助他们对钛合金坯料进行粗加工，而且要在很短时间内完成。 这让Mike 进退维谷。从一开始，Mike 建立MB Manufacturing and Tooling Corporation 的目的就是接受富有挑战性的工作，按时交货并且令客户完全满意。加工直升机钛合金组件完全符合Mike的标准，但他仅有的一台机床正用于加工其它部件。如果Mike 想坚持他按时交货的原则，只有一个解决方法：再购买一台机床。 同一周的周六，Mike 联系了Machining Time Savers公司的Mike Flower（ 当地Haas（ 哈斯） 经销商，现在是圣地亚哥HFO），并向他讲述了情况。Flower 告诉Mike，如果他急需机床的话，VF-2 有现货并且下周就可以送抵工厂。Mike 坚定地说：“好的，就这样。”于是周三他就收到了这台新机床。 Mike 告诉我们，整个周末他都在担心机床是否能够胜任这样的工作，“我曾经听到过一些关于老式Haas（哈斯）机床的谣言，我真的不知道它是否能够加工质地坚硬的钛合金。”稍后他便意识到那些担忧完全是多余的。 钛合金这单工作将MB 推向了成功， 让Mike 事业的发展大大超出了预期。事实上，由于加工量过大，Mike 辞去了夜晚那份工作。“简直像爆炸了一样，”Mike兴奋地说，“我从早忙到午夜，甚至更晚。车间里的每个夜晚我都不想错过。” 这个直升机部件叫作钛合金根基固定件，该组件包含两片“手掌”，它们将主旋翼叶片牢牢固定在转子上。上下两片“手掌”均由规格为8.5x9x1.5 英寸的钛合金坯料加工而成。 起初，签约内容只要求Mike 将钛合金坯料进行粗加工，即用直径1.25 英寸的粗加工端铣刀将坯料切削掉50%。这项工作完成了整个加工过程中切削力度最大的步骤。 Mike 很幸运，这位客户曾经遇到过工厂无法按时交货的问题，因此当Mike 提供的初加工工件充分满足客户需求时，客户非常高兴。不久之后，Mike 便接到合同，负责加工整个部件以及这位客户制造的其它直升机零部件。 那些零部件让Mike 的两台Haas（哈斯）机床整整忙碌了一年，收入总额达200，000 美元 —— 对于一个刚刚成立不久的公司而言，这是个不错的成绩。 看着这些数字，Mike 觉得如果自己能够持续接到新订单的话，车间里就应该再安装一台机床。“事实证明，我的主要客户总是源源不断地给我带来新的工作，”Mike庆幸道。因此，他又购置了一台VF-2，在接下来的一年中，销售总额增长到500，000 美元，是原来的两倍多。 为保持这样的势头，Mike 已经开始关注Haas（哈斯）生产线，并酝酿着再购新机了。“我相信再购买一台Haas（哈斯）机床是有百利而无一害的，”他胸有成竹地说，“下一步我计划购买一台配备交换工作台的四轴卧式机床HS-1RP。相信那将让我步入一个新阶段，而且规模也会有所扩张。” 随着公司的蓬勃发展，MB Manufacturing and Tooling Corporation 搬进了面积达4，300 平方英尺的新厂房。 公司现在拥有的设备有：三台Haas（哈斯）立式加工中心（一台VF-3 和两台VF-2），一台Haas（哈斯）四轴转台，一台小型Brown & Sharp CMM（布朗和夏普三坐标测量机），一台手动铣床和一台手动车床。据Mike 介绍，厂房仍有足够的空间可以放置更多机床，而且这些机床都会派上用场。 今年年初，经过大约一年苦口婆心地劝导，Mike终于说服了哥哥Matt Bramlage 和他一起并肩作战。和Mike 一样，Matt 高中时就成为了一名机床操作工；在Mike 独自创业前，兄弟二人也在同一家航天工业零部件制造厂共事。有着如此多相同的经历，两人的工作准则和意愿不谋而合：挑战自我。 MB 的编程工作全部交由Mike 的朋友Chris Miller 负责，最初直升机零部件加工那单工作就有他的鼎力相助。每天下班后，Chris 都会在家中专心编程，这让他的生活更加充实。对于这样的安排，Mike 是这样解释的：“我认为聘请Chris 在下班时间担任编程工作可以大大提高成本效率。机床运行时我可以赚钱，但如果我坐在那里编程却一分钱都赚不到。他可以编写程序并用邮件发给我，而我只要将这些程序载入机床便能够开始加工了。” 这样的安排恰如其分，因此Mike 能够继续信守按时交货的承诺。目前，Mike 工作量的75% 都是加工直升机零部件，另外的25% 则由源源不断的上门买卖填补。“我真的很幸运，” Mike 心满意足地说，“我根本不需要出去找订单。” MB 的主要工作还是加工钛合金根基固定件。Mike 分四个步骤加工它们。第一步，用夹具水平（0度角）夹持钛合金坯料，然后用1.25 英寸的粗加工端铣刀铣出这对“手掌”的最初轮廓。在其中一片“手掌”上钻两个孔，并且使用1 英寸的精加工端铣刀在该片“手掌”上进行平面铣。然后将该工件转移到另一个夹具上。 使用第二个夹具倾斜5 度夹持该工件（此程序在Mike 未购买此产品的许可已停止工作转台前编写完成），加工第二片“手掌”。然后重复前面的操作 —— 钻孔并进行平面铣。接着用1 英寸的牛鼻子刀加工两片“手掌”的轮廓，并分粗加工和精加工两个步骤加工边缘。 第三步，翻转工件并重新装夹（0 度角），加工工件的反面。通过螺栓孔固定后，使用0.5 英寸的端铣刀将两片“手掌”分开。此时，一片“手掌”的加工即已完成。在此之后，将另一片“手掌”转移到第四个夹具上，并使用1 英寸的精加工端铣刀进行最终的平面铣。最后经过去毛刺处理，零部件就可以发给客户了。 Mike 不愿透露每个加工循环的实际时长，但表示每天他们大概可以加工12 对。当然，一天只是相对而言的。Mike 从不遵循朝九晚五这种常规的工作时间表，他总是工作一整天，然后回家吃晚饭并和家人小聚一下。当孩子们酣然入睡后，他又会返回车间继续工作。 虽然Mike 短暂休息了一下，但他的Haas（哈斯）机床却没有偷懒。回家前，Mike 确认机床已经装载好坯料后，会将机床设置为全自动运行模式。Haas（哈斯）立式加工中心配有可编程冷却液喷嘴，在执行加工程序过程中，它们将会随时调整以确保最佳冷却效果，因此完全不需要操作人员现场监督。“每天晚上回家前，”Mike告诉我们，“我都会将三台Haas（哈斯）机床装载好并启动全自动运行。我完全不用担心会出现断刀或冷却不当等问题，因为Haas（哈斯）机床的性能真的是太棒了。” MB 意识到优化刀具和加工程序将给公司带来额外收益。就加工钛合金根基固定件而言，Mike 对比了很多品牌的端铣刀，也和多位制造商工程师讨论过速度和进给等问题，最后他终于找到了最佳组合。 “我最中意的品牌是OSG，”Mike 说，“同样是1.25英寸的端铣刀，但它却技压群雄，加工效率能达到其它品牌刀具的两倍。对于OSG 刀具而言，加工50% 到75% 的切削宽度、0.75 英寸的切削深度完全没有问题。Haas（哈斯）机床更能牢牢抓住这些刀具，保证每一把端铣刀的加工质量。” 对担忧Haas（哈斯）机床在切削钛合金方面性能的人，Mike 想对他们说：“在长达两年之久的时间里，那些机床一直在加工钛合金。我一直用1.25 英寸的端铣刀进行切削，Haas（哈斯）机床一直在不间断地加工着那些工件，到现在为止，无数把废旧的端铣刀就堆在那里。”“回头看看，”Mike 意味深长地说，“对我来说这真的是一件大事情，如果Haas（哈斯）机床的性能没有宣传的那样优秀的话，那我就死定了。现在看来，我的选择无疑是正确的。” MB Manufacturing and Tooling Corporation 的业绩仍旧节节攀升，现在Mike 一定非常庆幸他成为了一名机械工程师。相信他的父亲一定也会为此感到自豪。

文章内容仅供参考 (投稿) (9/3/2011)