在一个加工车间里，共有6台30号锥度机床，它们不只是用于钻孔加工，而且还应用于二次加工操作。这种占地面积较小的设备也用于加工全部由钛合金制成的零件和其他具有挑战性的材料。

有些设备的加工方法是您意想不到的，我喜欢参观访问使用这类设备的加工车间。Fairview Machine公司就是其中之一（图1）。这个坐落在Massachusetts州Topfield市的加工车间拥有很多台经久耐用的3轴、4轴和5轴Matsuura公司加工中心。能够看到这类设备用于钛合金、不锈钢和其他这类特殊材料的强力铣削加工，然而，其中6台小巧玲珑的Fanuc RoboDrills机床更为引人注目，他们正在全面地加工由同类合金工件中挑选出来的一部分工件。

图1  Fairview Machine机械公司的实践证明，现代的30号锥度加工中心能够加工通常被认为更适合于在40号锥度机床上加工的零件

当然，对这类材料的加工，Matsuura公司的30号锥度机床并没有采用强力切削的方法。该公司的副总裁兼总经理David Snow先生指出，如果适当地应用，这类占地面积较小的机床（许多车间只将其应用于钻削、攻螺纹或二次加工操作）完全有能力全面地加工具有挑战性的工件材料。

当难以铣削的材料在其RoboDrill机床上加工时，Snow先生始终对该车间应用的某些专利技术守口如瓶。然而在最近的一次访问中，他介绍了该车间在过去几年中使用其30号锥度机床的发展情况，并重点介绍了在其结构小巧的机床上，如何有效地生产加工这类选择性零件的方法。

30号锥度机床的应用

Fairview公司创建于1962年，为政府部门和各工业界的客户们提供精密的生产服务。如今，该企业的业务基本上可划分为国防和医药工作两大部分，其各自所占的比例为60%和40%。Snow先生说，在车间中流动加工的钛合金和铝合金材料占90%。其余加工的材料主要是塑料和不锈钢。虽然该公司的56名员工主要从事铣削加工的业务，但该公司除了其他各种辅助加工设备以外，还拥有7台Nakamura-Tome数控车床和几台Fanuc公司的EDM线切割机床，从而进一步完善它的生产制造能力。

该车间的第一台RoboDrill机床是一台5轴联动机床，购置于2001年，其主要的机床供货商是Methods机床公司。引进RoboDrill机床的主要目的是对该车间承揽的医疗器械专用零件进行二次雕刻和攻螺纹加工。在当时，这一加工车间还没有一台小型数控机床可为其大型加工设备提供具有支持功能一类的服务。不久之后，Fairview机械公司为30号锥度机床找到了二次加工业务，例如一些相对较小的铸件，需要在该车间的一台大型5轴机床上加工。Snow先生说，每个铸件都需要进行一些钻削加工和轻度的铣削加工操作，在大型机床上完成这一铸件的加工约耗时14min，而采用RoboDrill机床可以在6min之内完成，这主要是因为该机床的工作范围较小，横向进给的速度较快和刀具的更换时间较短。这一机床的使用解放了大型机床，使它们能够应用于更适合其加工能力的工作。

现在，该车间共有6台RoboDrill机床，其中包括4轴、5轴和托盘交换式机床。然而，目前这些机床的适用范围不只是局限于二次加工操作。

全面加工

在过去几年中，30号锥度的机床制造商增加了机床的设计刚性，从而使其生产的加工设备不仅仅限于钻削和攻螺纹的加工操作。Snow先生说，当RoboDrill机床使用刚性极好的刀具和夹具进行轻度走刀切削时，其加工平台具有足够的刚性，甚至可加工一些钛合金和不锈钢合金。从某种意义上来说，这一车间在铣削加工大型铝合金元件时，他们应用了航空航天工业加工车间通常使用的高速加工原则。在高速进给的钛合金和不锈钢零件加工中，他们一般使用短粗的圆头槽铣刀，尽可能减少刀具的长度，可最大程度地帮助提高刀具的刚性。按照Snow先生的说法，采用轻度切削加工，也可以减少导入材料中的内应力，这样加工以后的薄壁零件不会扭曲变形。他说，车间在采用RoboDrill机床加工时，通常可以将公差尺寸保持在0.0005in（1in=25.4mm）的精度。

Snow先生将所有机床的主轴转速上限定为12000r/min，即使某些RoboDrill机床的转速可高达15000r/min。他之所以这样做，主要有两个原因。第一个原因是，他不想冒主轴过早磨损的风险。第二个原因是，将主轴的转速限制到12000r/min以后，就不必使用平衡刀柄了。

除了机床的设计及其所使用的刀具之外，对整个系统的刚性而言，夹具是第三个关键因素。该加工车间创建的大部分夹具设备都应用于它的所有机床之中。Snow先生说，使所有零件的座表面保持完全的平整是非常重要的，只有这样才能让卡具完全卡紧零件，使它们在加工过程中没有机会扭曲或移动（图2）。

图2  该车间正在一台30号锥度的机床上全面加工这些步枪瞄准器元件

卡具的结构如图3所示，这是该加工车间设计的一个很好实例，适合于一个典型钛金属零件在RoboDrill机床上的加工。该卡具可固定卡紧12个步枪瞄准器的小型元件—每个卡具面可卡紧三个元件—适合于长期的无人化加工作业（图3）。每次调试装卡后，其5轴定位系统也可以让该机床铣削加工更多的零件。Snow先生解释说，当工件的调试设置和零件的搬运次数降低到最低限度时，就可进一步提高机床的加工精度。

图3  该车间设计了这一卡具，利用其5轴定位的功能，并通过分度器，尽可能减少调试设置的次数，延长无人化加工操作时间

新增机遇

加工车间可以多种方式从30号锥度的机床中获得好处。与较大型的机床相比，这些机床往往具有更高的节能效益，其所使用的刀具费用较低，更易于维护。这些机床的整体结构紧凑，这是Fairview公司所特别赞赏的另一优点，因为该车间能够扩展其厂房的潜力非常有限。无论如何，该车间加工的许多零件比一个面包盒还要小，因此，当一台小型机床的加工精度足以生产这些零件的时候，就没有理由为这样的应用目的而浪费车间内的生产空间。低成本的机床也使得Fairview机械公司能够更积极地开展原型生产工作，因为它不再需要为一次性的项目配置一台大型机床（图4）。

图4  采用30号锥度机床平台的一个明显优势是其占地面积较小。Fairview公司的厂房扩展潜力十分有限，因此其必须尽最大努力发挥其现有车间面积的利用率

Snow先生建议，加工车间是否可以考虑将他们目前在大型设备上加工的某些较小工件放到一台低成本的30号锥度的机床上加工，这样其效率可能会更高一些。采用这种措施不但能够提高加工车间的利润，而且还可以让大型机床解放出来，物尽其用。