事实证明,钛金属并不完全是那么难以加工的材料,至少从ADEX公司(位于美国南加利福尼亚州的Greenville镇)的角度来看,是可以这样认为的。ADEX公司是一家专业金属加工车间,其加工的主要材料包括镍基合金、雷内合金和瓦斯帕洛伊变形镍基耐热合金等。在过去的一年中,当6-4号钛金属工件开始成为该车间重要的一部分加工业务时,它应用了与其他航空航天合金材料相同的加工方法。因此,对其而言,钛金属算是一种相对比较容易加工的材料。
精益加工
Jason Premo先生是ADEX公司的共同合伙人并兼首席执行官。ADEX公司采用现代化加工设备,其工作重点是不断地改进生产工艺,提高加工竞争能力,反应迅速地提供高价值的硬质合金零件。这项工作往往包括精益生产管理的两种不同含义。精益生产及其效率,这两者对ADEX公司的成本优势和其文化建设是至关重要的。这是精益生产管理的其中一个含义。同时,Premo先生说,这对其报价的加工业务利润率本身也往往含有“精益求精”的含义。在其车间最近达到的、可比较的加工性能水平基础上来估算价格。
Premo先生以此为据,建立某种预期,在该项业务工作运行期间,发现和进一步改进生产工艺,以达到更高的性能水平。
这些性能水平往往超越了刀具手册中规定的水平。在最近的一个涉及6-4号钛金属零件的加工实例中,该车间设计了一种生产工艺,并作出了一份报价,希望某种立铣刀能够持续加工5个工件。但结果是,该刀具却持续加工了155个工件,于是该刀具供应商同意回收了ADEX公司最终不需要使用的所有刀具。
ADEX公司的工程技术人员说,就这种高性能刀具的潜力而言,没有任何一种品牌的刀具能够达到如此独特的水平。该车间用于铣削加工钛金属的刀具至少来自于6家刀具公司。为了充分发挥这些刀具的潜力,该车间在切削过程中,尽可能使刀具与材料的接触路径保持恒定,避免进给方向发生突然变化。ADEX公司在执行该刀具路径策略前后所取得的经验表明,在硬质合金加工过程中,这些切削方向的变化,正是造成刀具寿命缩短的根本原因。
节约调试时间
车间加工钛金属和有效加工其他硬质合金的另一部分额外配置与夹具系统有关。在市场中,该公司提供的批量加工服务规模往往是很小的,因此工件在机床上的调试和装卸必须尽快完成。在其加工中心上加工生产时,ADEX公司采用Jergens球锁刀具系统,以便快速、准确地将其夹具卡紧就位。不过,即使有了这套系统,任何零件调试装卡的次数也要尽量保持最少。在加工钛金属时,使刀具上的负荷保持稳定,也将会对发挥其优势作出贡献。
该车间最近承接的一个钛金属零件加工业务可以为我们提供一个例证。一架军用直升机的尾桨轮毂至少需要在一台加工中心上进行6次调试装卡。这是因为14in2(1in=25.4mm)的零件平直度允差只有0.002in。以前,该零件通常先采用粗加工方式,再在两面进行半精密加工,去除粗加工遗留下来的翘曲度,然后是精密加工。ADEX公司的工程师们在做这一加工业务的报价时,假设他们的加工工艺也采用同样的方式,
造成翘曲度的,是切削过程中的高切削力,在这些切削力之中可能包含使刀具负荷保持稳定的ADEX编程刀具路径。以前那种典型的粗加工高峰切削力方式已经一去不复返了。事实上,ADEX公司加工工艺中的切削力均值较低,但不影响加工效率,这是因为高进给速度弥补了切削深度不足的问题。起初,在半精密加工之前,ADEX公司的员工们希望找到一个允差保持在0.020in左右的翘曲度。相反他们发现,粗加工以后没有造成很大的翘曲度。因此,现在该车间在一个零件的加工周期中,首先要完成一个侧面的全部加工,然后将零件翻转过来,再完成另一面的加工。中心孔的精密镗削加工操作甚至是在另外的机床上完成的。该“精益加工件”的报价具有很大的优势,因为该车间赢得了这一加工业务,而且继续实现了比以前报价具有更高效率的加工工艺。
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