切削刀具影响生产能力

文章来源:MM《现代制造》 发布时间:2016-04-13
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位于德克萨斯州休斯顿的CTG公司在处理周期性业务需求时,有一个简单的策略:公司随时准备并愿意迅速增加其产量。

位于德克萨斯州休斯顿的CTG公司在处理周期性业务需求时,有一个简单的策略:公司随时准备并愿意迅速增加其产量。因此,该公司为那些正在开发产品的客户提供了样机研究和短期制造工作,同时保持随时做出回应的姿态,即做好万全准备,以应对可能启动的任何产品。

当然,大多数工业部门都具有周期性,包括机械工厂通常服务的汽车、航空航天等行业。但是,CTG所服务的对象可谓最不稳定的部门:石油和天然气工业。由于各种变化中存在着快速性和和严苛性,企业不得不直接面对周期性的挑战,而公司在这方面已经找到的解决方案就是:支持新产品开发。公司优先考虑与从事设计工作(而不仅仅考虑制造层面)的客户开展合作。并不是所有设计产品都会进入市场,但它们当中有一些会,而且速度经常会很快。当这种情况发生时,已经在工序知识方面有所准备的CTG就会做出最显而易见的选择,将产品投入满负荷生产。

这个规则甚至可以运筹得更好。客户最近推出的闸阀产品线就属于这种情况。CTG自2012年以来,一直与该客户合作开发产品,但当油价第一次显示出疲软迹象时,机械工厂突然收到了在设备的核心加工400个大型不锈钢部件的订单。在某种程度上,由于铣削该零件需要较长周期,订单似乎需要超出CTG可供利用的数控加工能力。

公司购置了4台新的数控机床,其中包括两台立式加工中心,能够切削零部件,其速度超过机械工厂现有的立式机床。但即便是这样的扩张规模仍然是不够的,制造的步伐仍处于落后的水平。唯一的解决办法是:以某种方式,进一步减少周期,而要这么做的关键是切削刀具。

曾经试图生产橡胶垫片的公司现在生产用于改进油井的闸阀不锈钢组件,这里可以看到数十个零件正准备装运

机械工厂将高速进给铣刀导入了制造工序。在Parvaneh和来自刀具供应商Tungaloy的Elliott Frazier的共同努力下,CTG终于迈出了这一步。高速进给铣刀并不是利用每次走刀去移除更多的材料,相反,利用每次走刀去移除更少的材料,同时采用高速进给,在给定的时间跨度之内,取得更高的合格率。

据Parvaneh称,作为闸阀核心的加工零部件所面对的挑战是要求金属切削量的。虽然零部件大致呈箱形,但通常包括在零件必须被车削的中心线处体现精确的圆柱特征。因此,该部分开始作为一个棒材,接着开始加工,使其特征在加工车床上被车削出来。然后,这个特征在立式加工中心被用作周期的尺寸参考,在此加工中心,大部分的棒材均被铣削。

在该零件投入生产之前,CTG的金属加工能力并不是面向生产,因为机械工厂的大多数金属加工旨在制造公司自用的模具。最终用途的加工金属零件包括橡胶或聚四氟乙烯零件在内的一些子配件零部件。也就是说,相比于闸阀零部件,金属零件尺寸更小,且所需的加工更少。

他带着问题去找管理层,原因是如此之长的周期意味着机械工厂正面临着紧急情况。

高速进给铣刀运转的秘密在于径向薄铣。刀具在切削刀片上采用了一个角度或大半径曲线,以沿着镶嵌的剖面延展薄片和切削,从而散开切削的负荷。由于这种效果,与采用更为典型的切削刃口设计的刀具相比,这种刀具可实现更高的进给率。折衷方案是切削深度,CTG采用刀具的轴向深度为1 mm,因为在任何更大深度情况下,薄铣的好处就会消失殆尽。但就车铣某一给定材料数量的净周期而言,进给率的增加足以弥补深度。以往机械工厂车铣闸阀零件时的ipm(每分钟中断次数的效率)为30次。目前,在同一机床上车铣闸阀零件时的ipm为390次。对应于每个闸阀的VMC周期仅为45 min。

现在,大进给铣刀成为了CTG加工闸阀工件的基础。大进给刀具可对将棒材切削为箱状工件所需的所有坯料进行粗制,同时可进行螺旋插补,以磨铣零件的大孔。公司的机械师Leos Segura和Parvaneh联手为新的VMC创建了宏指令,使对应于尺寸和式样各异闸阀零件的数控程序能够在机床上得以生成,继而通过节省编程步骤而提升了效率。

由于高进给刀具的周期得到节省,CTG找到了它为满足闸阀加工要求所需的效率。据Jackson称,或许从中还可以得到一些其他东西,包括对公司下一步业务发展带来的启示。由于闸阀加工,有关金属加工只是满足公司自用模具的说法,已经成为了陈年往事。现在,大部分的金属加工业务都是制造和生产零件。由于闸阀项目的成功,数控金属加工已不再是公司的成本中心了,相反已经成为了利润中心。

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