一个快速、灵活和具有成本效益的生产环境,对于汽车行业所需的高速度生产是十分必要的。这就是为什么连杆制造商Metaldyne公司决定从传统的专用生产线设备升级到一个全自动的、高产的马扎克机加工单元的原因。该加工单元的灵活性使制造商能够适应各种不同款式连杆的生产,紧随发动机和连杆的设计步伐,甚至承担其他厂商无法涉足的领域。
Metaldyne公司在印第安纳州的工厂生产大量的断面分裂式和粉末冶金锻造的连杆,此类连杆相比传统落锻加工的性能更好。虽然新型的、先进的粉末混合材料使连杆在切削过程中比较“加工友好”,但生产连杆会给机床造成损失,尤其是在全年无休的高产环境中。
Metaldyne公司的大部分连杆具有所谓梯形(TP)端部的特点。要在安装活塞的连杆销子端部两侧加工出这些6°、10°或12°的角。它们重量较轻并有额外的间隙,以便汽车制造商可以使用较粗的销子安装活塞,油耗小、马力大的小型、高压、直接喷射、涡轮式发动机便是这样的。
随着市场上对这类发动机的需求增加,Metaldyne公司带有TP端部的连杆订单也在增加。据公司工艺工程师Greg Cunningham称,为了完成第一份TP端部的订单,厂里指定了现有的专用系统,并实现了满负荷生产。“我们的专用机床全力投入生产,而最重要的是,第二个项目交货期非常紧,甚至连重新安装另一套专用系统的时间都没有。”Cunningham先生说。
Metaldyne公司不能为安装另一套专用机床消耗时间,便决定与机床制造商马扎克公司及其在印第安那州的经销商Shelton公司合作,安装由两台相同的Mazak Horizontal Center Nexus(HCN)400-II加工中心和一台独立的发那科机器人组成的一套自动化高产加工单元。马扎克公司在四个月内便交付了两台卧式加工中心(HMC)。“这么短的交货时间,再加上机床的强大功能和灵活性,绝对证明了我们选择马扎克的决定是对的。”Cunningham先生说。
每台HMC所提供的快移速度在0.8g的加速度时达到2362in/min(1in=25.4mm),数控旋转工作台在1.5s内旋转90°,并有精确的四轴分度和加工,其最小的一步为0.001°。除了双托盘交换能力外,每台机床提供的X、Y和Z轴行程分别为22.1in、24.8in和25.2in。此外,该机床还为Metaldyne公司提供了便于实现其连杆公差要求(0.0002in)所必需的可重复性和精度。
Cunningham先生表示,HCN 400-IIs所具备的速度、动力和刚性,都是满足粉末冶金连杆加工的苛刻要求所必需的。Metaldyne公司还可以在这台HMC上用短短数小时时间改变加工连杆的类型,而不再像专用设备那样需要几天时间。自动化单元还有一个好处,如果公司专用设备出现故障或生产难题时,可以用它来解决。“马扎克很理解我们的生产目标。”Cunningham先生说,“马扎克并不仅仅因为我们引进了一台机床而设置它,而是准确地知道我们所想要达到的目标,并为此策划了一套完整的加工单元解决方案来帮助我们实现这一目标。”
“马扎克和Shelton的工程师与Metaldyne公司合作,确保夹具能安全固定工件以及尽快方便地实现工件类型转变。”Cunningham先生说,“他们还在安装之前验证了这一自动化过程的可靠性。”此外,马扎克还做编程以便Metaldyne公司拥有一个能立即投产的完整系统,Matrix Nexus CNC属于“用户友好”型系统,所以Metaldyne公司可以方便地进行自主编程。
在加工单元内,马扎克HMC都设置在内侧角,这样一台机器人便可以为两台机床装卸工件。加工单元的运行完全无人值守,但需要配备一位员工进行质量控制,定期检查,以确保工件进给正确,同时避免由于工件定位不当而引起的报警。
根据连杆的尺寸,HCN 4000-IIs可使用三种不同尺寸的刀片,Z轴直线插切一次完成TP角加工。该机床专为加工各种尺寸的连杆配备了大量工装以及工装套件,用时4s的一次性插切操作。Cunningham先生预计Metaldyne公司还将继续实现增长。
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