增加硬质合金加工过程中的灵活性

寂静天花板

堪萨斯州航空航天领域的结构部件制造商Dynamic NC in Rose Hill，对如何控制成本有深入的理解。通过使用先进技术带来的工艺优化，已经帮助这家公司实现了有竞争力的成本控制，这是赢得新订单时必须具有的。
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3 V' i( Q! q5 {最近，Dynamic NC 成功投标了加工硬质金属（13-8不锈钢）5轴结构部件，这必须购买设备来处理进行加工。由于航空航天工业领域固有的压力，针对这个订单的机床需要成本低廉。公司寻找到了能提供合适方案的设备。

“我们做了大量的研究来确定如何降低成本。”Dynamic NC运营总监Kyle Gakeler 说。“在硬质金属加工应用中，不仅希望技术能实现更大的灵活性，还希望设备能够帮助我们的成本保持低位运行。通过改进工期，延长易损耗的刀具寿命，提高设备可靠性，以及减少人工劳动，。”

: c) Y6 H) l) Q3 n) y航空航天领域市场高混、小批量的生产需求，要求制造商自始至终要具有以工艺为导向的思维。这意味着，持续的工艺研究和开发是必不可少的，这驱动着对灵活的技术解决方案的需求。Dynamic NC 总裁Jim Gibbs 说，“我们对纯粹基于价格和规格的设备比较不太感兴趣。我们想知道的是实际的长期性能，相关的成本，以及工艺灵活性。这和机床的功能无关，而和我们能使用机床做什么有关系。”
4 ^/ W* q, w, z. x" p4 |据Gibbs 所说，“在我们这个行业，他们习惯于说，‘物美、价廉、快捷——选两个’。但是现在你不能再这样做了。为了使成本更有效益，你必须同时三者兼备。物美，意味着品质，这是必须要包括的；快捷和价廉，这两者缺一不可。因为你零件生产得越快，就越便宜。我们需要一种能完成这些任务的机床设备。”

) y1 F+ j9 Q* D" H. dDynamic NC 工程总监Mike Jones，表示同意。“我们相信一分钱一分货。确定无疑的是，我们可以在另一种机床上花费更少的钱，但是那种设备会是更劳动密集型的，需要运行更长的时间，工艺也不再有效率。所有这些转化成了高昂的成本，这会导致签约的合同减少，更小的盈亏底线。把钱花费在更高性能的机床上，这些机床能以更短的周期时间生产出高品质的部件来，这对我们来说更有意义。要消灭所有的后顾之忧——关于浪费、劳动力、维修、停工期、机床安装、维修保养等，这些隐形成本因素在购买前都应被考虑到总的购买成本里面去。但有很多公司不像我们一样提前考虑这些因素。”
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. T' ^* G4 y6 t* k$ H! `8 w& G0 p- L新技术降低了成本
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2013 年，Dynamic NC 购买了Makino a92 卧式加工中心和F9 立式加工中心，把硬质金属应用引入到了生产环境中，同时也扩展了当前的功能。这次经验，以及Makino 在威茨塔（Wichita）地区的表现，这些因素在公司购买新设备做出决策时起到了作用。

“通过我们之前的加工经验，以及一部分人在以前公司已经使用过Makino MAG 系列和T2 水平加工中心进行过工作， 所以我们对Makino 已经很熟悉了。我们觉得T1 五轴铣床能够交付我们在这单生意中所需要的品质和可靠性。”Gibbs说。“早在2014 年，我们就购买了北美地区售出的前两台T1 机床，运用到了我们的5 轴架构组件硬质金属加工中。”

! ~  N  \# t& S( a$ PDynamic NC 非常喜爱T1，因为该机床的硬度、稳定性，以及运动构造设计，这为其工艺流程设计和劳动力需求提供了极大的灵活性。155°的倾斜轴和深型腔列，为直径多达1500 毫米部件提供了完整的5 轴铣削能力。Z 轴行程和能力，达到超过表格指标的能力，已经被证明是对所有公司来的应用来说，都是通用的。

“T1 充满了灵活性。”Jones 说，“部件操作便捷性对我们来说，极其有帮助。生产部件时，我们一直在考虑运动学，因为这会让我们变得更有效率。它展示了机器如何加工部件，访问部件特征更多的选项。机床的活动范围有助于减少安装调试次数。这不仅仅削减了劳动力的需求，同时我们也意识到在减少部件移动的情况下，能得到更精确的加工部件。”

& z1 z/ P0 d) \1 N, K" k由于公司的工艺导向型企业文化，Dynamic NC 在应用中检查刀具，以及如何最优地使用工具来优化加工工艺。工程师们意识到，与硬质金属加工相关的成本并不昂贵。因此，工具寿命对于实现降低部件成本的目标至关重要。
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“很多人用分钟来衡量刀具寿命，但是我们用小时或者天来衡量。”Gakeler 说。“由于T1 的刚度和主动阻尼系统，我们发现，即使在硬质金属加工和粗加工过程中，我们能更好地预测刀具寿命。我们还能完成很多加工，而这些在竞争厂家的机床上却不可能做到。即使在部件粗加工掩埋“1”立铣刀时，也不会有任何震动。”

0 ^+ z* Y9 C$ v+ C2 {: pT1 设备的刚性设计、马力和操作便捷性，已经允许Dynamic NC 实现无限制地切割硬质材料。Gibbs 把他们的硬质金属加工过程比作外科医生做手术一样，用精确的方式，得到高效、精确的结果。

+ K, n. H& w; u2 P- u& O9 O“T1 的结构为夹具和其他机器部件提供了坚实的基础。使用这种水平的稳定性，我们发现切割钛就像切黄油一样。”Gakeler 说。
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该机床的高压、大容量的主轴冷却液在管理切割区域同样必不可少，这能够有效冷却刀具，同时排屑，防止再次切割。
不管刀具的型号如何，T1 都能把冷却液注入到深腔中。”Jones 解释说。“在所有应用场合，这些特征都导致了刀具寿命的极大改进。”
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" `7 W* b- f/ J0 }: L他补充说：“在最近的襟翼导轨测试中，使用T1 我们已经缩减了50% 的周期时间，刀具寿命提高了5、6 倍甚至更多，加工劳动减少了80%。在其他应用场合，我们也看到了类似的结果。”

这些工艺特性已经帮助Dynamic NC 在硬金属应用领域，成为行业低成本领导者。

“ 对我们来说， 这并不关系到刀具寿命或者生产效率。”Gakeler 说。“这关系到产品的全部成本，非常重要。哪些因素构成了产品成本？资本支出、劳动力，以及货损成本。我们力求最小化这些因素。产品中我们需要品质第一，但是最低的成本也很重要。如果我购买了一台高端机器，可以使得在5 分钟，而不是20 分钟生产出部件，那么这台机器性价比就是最高的。”

推进整套部件
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为了寻找过去在硬质金属部件中曾经达到的相似水平的灵活性，Dynamic NC 购买了两台MAG3.EX 5 轴水平加工中心，对结构铝合金进行加工。
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“MAG3.EX 设备帮助我们在复杂整片铝航空部件方面，具有得天独厚资源。”Gakeler 说。“我们已经能够降低加工的总成本，包括人工劳动、周期时间，以及加工成本。我们实现了速度、精确性、排屑、33,000 主轴转速。很多机床看起来有整套部件，但是主轴转速却不及这种机床。”

' f; z* ]- _  J% K- aGibbs 表示同意：“我把这比作赛车。整个车就是一个系统，需要整套部件才能让汽车快速奔跑。如果系统中某个部件坏了，汽车就不能快速行驶了。MAG3 拥有这一切因素没有任何限制。我相信这是Makino 拥有的最能干的铝合金机器。我们买回来了，我们一直期待着使用该机器能加工到何种程度。”
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Dynamic NC 以未来增长为导向，这些机床带来的已经看见的成功，导致公司计划在T1 和a92 设备上增加自动托盘处理系统，并再购买两台T1 机床。在不久的将来，公司还打算在现在的MAG3.EX 上安装MMC2 托盘处理系统，增加第三个MAG 系列机床。

“这项技术让我们不仅仅全面削减成本，而且成为一种资源，让我们的客户可以信赖我们。”Gibbs 解释说，“对Dynamic NC来说，最重要的是为周边关注我们的人建立一种信誉——不管他们是客户、同仁，或者是本地社区。对于我们，这意味着我们所做的事情有意义，让每天都有价值。”