通过采购低端机床来节省成本,看起来像是降低制造成本的简单解决方案。但是,这种策略对于总部位于Salina Kansas的阀门供应商Vortex并不奏效。该公司意识到,糟糕的性能并不能使其提前节省成本,因此其与位于密歇根州特洛伊市的Seco公司签订合同寻求帮助。新的Seco机床通过减少刀具库存并缩短周期时间帮助Vortex公司节省资金,也改善了零件整体表面精加工效果。
Vortex公司在干散货行业是以按订单进行设计的方式运营的,每年生产和销售7000~10 000个阀门,每个阀门重量为10 lb~10 t(1 lb=0.45 kg)不等。据Vortex公司表示,导致公司处于这种高组合、低产量局面的原因之一就是应用参数实际是无限的。经常的情况是标准产品被修改,以提高性能和使用寿命,使其用于某一特定应用。实际上,改装的阀门占该公司业务的50%左右。这些阀门用于食品加工厂、飞机和矿山。
图1 Vortex公司目前是Seco公司的战略合作伙伴,这意味着Seco公司是Vortex公司机床的首选供应商,作为回报,Vortex公司可获得在新产品上的支持、培训和早期测试
在阀门生产中,Vortex加工许多不锈钢和铝零件,尺寸从0.250 in2到长度超过144 in(1 in=25.4 mm)。根据零件复杂度,机械加工周期时间可以短至30 s,也可以长至3 h。在任一给定日期,在加工车间内50个工作站周围同时可循环3000多个任务订单。
在其早期阶段,Vortex公司外包了所有其阀门组件加工工作。1991年,该公司安装了首台数控机床刀具,自那时起,就逐步将零件加工转移到室内进行。这样做能够立即提供更好的工艺控制,但Vortex公司最近认识到这些加工作业迫切需要优化,尤其是在刀具方面。
Vortex公司没有像过去那样订购目录中那些没有供应商提供具体应用支持的低端刀具,而是找到Seco公司。这家切削刀具提供商立即评估了该工厂十几种加工作业,很快就转向为具有高级几何形状和涂层的不同切刀和刀片。因此,该工厂将所有其高速钢刀更换为Seco公司的Niagara硬质合金端铣刀,用于仿形切削和成型铣削。其还配备有Seco公司的可编址/插入的切线车刀、多方向转动(MTD)切槽和切断刀片以及SecoPoint刀具库存管理装置。
图2 据制造副总裁Monty Leach表示,Vortex公司经常更换工件加紧装置和设置,从机械加工角度来说,其零件特征和几何形状非常复杂,并且差异巨大。该工厂是按订单立项的方式运营的,为干散货行业制造阀门
图3 在过去,Vortex利用直角铣头中的HSS端铣刀对密相式阀门的铸铝部件进行钻孔。现在,其使用Niagara公司的整体硬质合金端铣刀改进表面精加工并提高切削速度
图4 Niagara 公司的整体硬质合金端铣刀改善此款密相式阀门的表面精加工效果
Seco公司帮助优化的第一台机床为Hurco立式加工中心,配备有直角刀头,经过选定可加工用于密相式阀门的铸铝零件。Vortex公司特别加装了直角刀头,对某一圆形零件(使用端铣刀)进行钻孔和仿形切削加工。最终,该工厂的HSS端铣刀被证明是一个巨大的绊脚石。
“利用HSS刀具,我们无法达到必要的刀具寿命或周期,并且表面精加工效果也很糟糕。”机床编程师Jason Bates说到。“Seco建议使用Niagara整体硬质合金端铣刀。这些刀具改善了零件表面精加工效果,并提高了切削速度和加工跨距,将零件加工周期缩短近60%。这种生产上的改进消除了为了保持与生产同步,而打算加入的第二台机床的必要。而且,Niagara刀具成本虽然高,但仍然完美达到了我们的零件成本预期。”
Vortex公司的Niagara端铣刀采用一种超细晶粒、硬质合金原材料,该原料是一种真正的亚微米晶碳化钨合金,被分类为C1~C4范围。因此,这类刀具能结合强度和粗糙度,用于加工铝、不锈钢、钛和特殊合金材料。
Seco还帮助Vortex公司优化一台车削中心上的切槽和切断作业。在一种应用中,Vortex公司需要对镀铬气缸主轴进行螺纹、切槽和铣削加工,该主轴被感应淬火至Rc 58~60,加工为生片。切割该零件硬化表面被证明是非常困难的,Vortex公司原来的刀片在切槽作业中每个切削刃只加工了五个零件。
改为使用Seco公司的MDT刀片用于切槽和截断作业后,该公司能稍微提高进给,但最大的提升在于刀具寿命。现在其每个刀片刃可切削50个零件。因此,Vortex公司转而使用Seco公司的MDT刀片,用于所有切槽作业。
Seco MDT系统包括用于外部径向、外部轴向和内部加工的刀架和刀片。这类刀具非常适合各种应用,包括具有许多不同直径、复杂断面和凹槽的零件的车削。对于Vortex公司的复杂零件,一个Seco MDT刀具经常能代替多个标准和专用刀具。
延长刀具寿命帮助Vortex公司减少其整体刀具库存,目前Vortex工厂中应用的SecoPoint刀具管理系统正是这样做的。据工厂主管Mike Beus表示,该工厂目前将刀具订单量减少约50%,只是因为其能更好地跟踪刀具使用。SecoPoint系统一次能从一个位置分配多个刀具。目前,整箱的刀片不再在工厂各个工作站平台处被闲置。
“在使用SecoPoint之前,我们只能依靠感觉通过推测估计每周所需的刀片数量,希望能订购足够的刀片,但不会太多。现在,我们可以准确知道已经使用了多少刀具以及需要记录多少。” Beus说到。
据Vortex公司称,如果其没有使用Seco公司的高级刀具技术和应用支持,其永远也不会真正从室内加工作业受益。对于Vortex公司,这种支持是以Seco公司的技术专家Troy Jacobson提供咨询的形式而体现的,该专家经常花一整天观察机械师旁的加工作业,判断Vortex公司可能如何做出改进。他每周至少会来一次,帮助以及确保工厂对加工任务使用正确的刀具。
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