增加硬質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域的結構部件制造商Dynamic NC in Rose Hill，對如何控制成本有深入的理解。通過使用先進技術帶來的工藝優化，已經幫助這家公司實現了有競爭力的成本控制，這是贏得新訂單時必須具有的。

, ?( _1 b/ B* r8 I3 c最近，Dynamic NC 成功投標了加工硬質金屬（13-8不銹鋼）5軸結構部件，這必須購買設備來處理進行加工。由于航空航天工業領域固有的壓力，針對這個訂單的機床需要成本低廉。公司尋找到了能提供合適方案的設備。
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) ^2 O4 F" F, o2 {7 q“我們做了大量的研究來確定如何降低成本。”Dynamic NC運營總監Kyle Gakeler 說。“在硬質金屬加工應用中，不僅希望技術能實現更大的靈活性，還希望設備能夠幫助我們的成本保持低位運行。通過改進工期，延長易損耗的刀具壽命，提高設備可靠性，以及減少人工勞動，。”

! p) Y6 Q: o4 P# g! ?航空航天領域市場高混、小批量的生產需求，要求制造商自始至終要具有以工藝為導向的思維。這意味著，持續的工藝研究和開發是必不可少的，這驅動著對靈活的技術解決方案的需求。Dynamic NC 總裁Jim Gibbs 說，“我們對純粹基于價格和規格的設備比較不太感興趣。我們想知道的是實際的長期性能，相關的成本，以及工藝靈活性。這和機床的功能無關，而和我們能使用機床做什么有關系。”
據Gibbs 所說，“在我們這個行業，他們習慣于說，‘物美、價廉、快捷——選兩個’。但是現在你不能再這樣做了。為了使成本更有效益，你必須同時三者兼備。物美，意味著品質，這是必須要包括的；快捷和價廉，這兩者缺一不可。因為你零件生產得越快，就越便宜。我們需要一種能完成這些任務的機床設備。”

8 j; G) q% p( r/ ]7 W8 H* j+ IDynamic NC 工程總監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床上花費更少的錢，但是那種設備會是更勞動密集型的，需要運行更長的時間，工藝也不再有效率。所有這些轉化成了高昂的成本，這會導致簽約的合同減少，更小的盈虧底線。把錢花費在更高性能的機床上，這些機床能以更短的周期時間生產出高品質的部件來，這對我們來說更有意義。要消滅所有的后顧之憂——關于浪費、勞動力、維修、停工期、機床安裝、維修保養等，這些隱形成本因素在購買前都應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。”
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1 k2 _5 R! k+ F! P5 C9 A' L# r' ?新技術降低了成本

2013 年，Dynamic NC 購買了Makino a92 臥式加工中心和F9 立式加工中心，把硬質金屬應用引入到了生產環境中，同時也擴展了當前的功能。這次經驗，以及Makino 在威茨塔（Wichita）地區的表現，這些因素在公司購買新設備做出決策時起到了作用。

“通過我們之前的加工經驗，以及一部分人在以前公司已經使用過Makino MAG 系列和T2 水平加工中心進行過工作， 所以我們對Makino 已經很熟悉了。我們覺得T1 五軸銑床能夠交付我們在這單生意中所需要的品質和可靠性。”Gibbs說。“早在2014 年，我們就購買了北美地區售出的前兩臺T1 機床，運用到了我們的5 軸架構組件硬質金屬加工中。”
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Dynamic NC 非常喜愛T1，因為該機床的硬度、穩定性，以及運動構造設計，這為其工藝流程設計和勞動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，達到超過表格指標的能力，已經被證明是對所有公司來的應用來說，都是通用的。
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“T1 充滿了靈活性。”Jones 說，“部件操作便捷性對我們來說，極其有幫助。生產部件時，我們一直在考慮運動學，因為這會讓我們變得更有效率。它展示了機器如何加工部件，訪問部件特征更多的選項。機床的活動范圍有助于減少安裝調試次數。這不僅僅削減了勞動力的需求，同時我們也意識到在減少部件移動的情況下，能得到更精確的加工部件。”

& c) f5 ]& d$ I: @* k/ T由于公司的工藝導向型企業文化，Dynamic NC 在應用中檢查刀具，以及如何最優地使用工具來優化加工工藝。工程師們意識到，與硬質金屬加工相關的成本并不昂貴。因此，工具壽命對于實現降低部件成本的目標至關重要。

. B; I; k- r# F  A4 B“很多人用分鐘來衡量刀具壽命，但是我們用小時或者天來衡量。”Gakeler 說。“由于T1 的剛度和主動阻尼系統，我們發現，即使在硬質金屬加工和粗加工過程中，我們能更好地預測刀具壽命。我們還能完成很多加工，而這些在競爭廠家的機床上卻不可能做到。即使在部件粗加工掩埋“1”立銑刀時，也不會有任何震動。”

8 a" z/ c, n) I" jT1 設備的剛性設計、馬力和操作便捷性，已經允許Dynamic NC 實現無限制地切割硬質材料。Gibbs 把他們的硬質金屬加工過程比作外科醫生做手術一樣，用精確的方式，得到高效、精確的結果。

) P* g: K( S) O+ t( l* O+ B“T1 的結構為夾具和其他機器部件提供了堅實的基礎。使用這種水平的穩定性，我們發現切割鈦就像切黃油一樣。”Gakeler 說。

: a3 l4 c; `5 `# g' |該機床的高壓、大容量的主軸冷卻液在管理切割區域同樣必不可少，這能夠有效冷卻刀具，同時排屑，防止再次切割。
. a$ R" b# H4 |& M不管刀具的型號如何，T1 都能把冷卻液注入到深腔中。”Jones 解釋說。“在所有應用場合，這些特征都導致了刀具壽命的極大改進。”
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他補充說：“在最近的襟翼導軌測試中，使用T1 我們已經縮減了50% 的周期時間，刀具壽命提高了5、6 倍甚至更多，加工勞動減少了80%。在其他應用場合，我們也看到了類似的結果。”

這些工藝特性已經幫助Dynamic NC 在硬金屬應用領域，成為行業低成本領導者。
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“ 對我們來說， 這并不關系到刀具壽命或者生產效率。”Gakeler 說。“這關系到產品的全部成本，非常重要。哪些因素構成了產品成本？資本支出、勞動力，以及貨損成本。我們力求最小化這些因素。產品中我們需要品質第一，但是最低的成本也很重要。如果我購買了一臺高端機器，可以使得在5 分鐘，而不是20 分鐘生產出部件，那么這臺機器性價比就是最高的。”

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為了尋找過去在硬質金屬部件中曾經達到的相似水平的靈活性，Dynamic NC 購買了兩臺MAG3.EX 5 軸水平加工中心，對結構鋁合金進行加工。
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“MAG3.EX 設備幫助我們在復雜整片鋁航空部件方面，具有得天獨厚資源。”Gakeler 說。“我們已經能夠降低加工的總成本，包括人工勞動、周期時間，以及加工成本。我們實現了速度、精確性、排屑、33,000 主軸轉速。很多機床看起來有整套部件，但是主軸轉速卻不及這種機床。”
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Gibbs 表示同意：“我把這比作賽車。整個車就是一個系統，需要整套部件才能讓汽車快速奔跑。如果系統中某個部件壞了，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器。我們買回來了，我們一直期待著使用該機器能加工到何種程度。”
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Dynamic NC 以未來增長為導向，這些機床帶來的已經看見的成功，導致公司計劃在T1 和a92 設備上增加自動托盤處理系統，并再購買兩臺T1 機床。在不久的將來，公司還打算在現在的MAG3.EX 上安裝MMC2 托盤處理系統，增加第三個MAG 系列機床。
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“這項技術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Dynamic NC來說，最重要的是為周邊關注我們的人建立一種信譽——不管他們是客戶、同仁，或者是本地社區。對于我們，這意味著我們所做的事情有意義，讓每天都有價值。”