末端加工转塔缩短循环时间
Grand Haven Steel Products (Grand Haven, Michigan) 加工车间的轴工作标准程序历来是软车削,将零件送出进行硬化,然后研磨至最终公差。车削应用的要求并不高,因为车间通常只需要在其八台 CNC 车床中的任何一台上保持 ±0.002 英寸,并将精度留给磨床。但是,如果他们可以硬转动某些零件,那么就有很大的机会来提高效率。所以在 1997 年,公司从 Hardinge Inc.(纽约州埃尔迈拉)购买了一台 Conquest T-51 数控车床(2 英寸棒料,10 英寸卡盘容量),主要是为了完成这项任务。据制造工程经理 George Stahl 介绍,在该车间的首批工作之一中,该车间能够在要求的 0.0003 英寸公差范围内对 40 Rc 轴进行关键的开槽操作。
一年之内,该车间发现需要进一步提高生产率,于是购买了第二台 Hardinge,即 Conquest T-42(1 5/8 英寸棒材,8 英寸卡盘容量)。与第一台机器不同,T-42 配备了一个“冲压炮塔”,这是一个用于执行中心端加工操作的二级六工位炮塔。这种机床配置的一大优势在于它允许同时执行内径和外径操作,例如,主刀塔用于车削,而第二刀塔用于钻孔或攻丝。
并发 ID/OD 操作最明显的优势是它们可以大大减少周期时间。例如,在一个案例中,该零件是一个整体法兰轴,需要外圆车削加上一个需要钻孔、攻丝和倒角的孔。当所有这些操作必须按顺序完成时,零件孔侧的总循环时间为 70 秒。然而,当零件移至 T-42 时,可以同时执行 ID 和 OD 操作,循环时间缩短至仅 46 秒。这将平均产量从之前的每小时 26 个零件提高到现在的每小时 48 个零件。
但正是机器结构的刚性足以处理硬车削,并且具有更大的处理 ID/OD 操作的灵活性,以及高效的工件夹持,才为 Grand Haven 提供了真正提高生产力的工艺能力。在上述工件的情况下,凹槽的临界直径通过统计过程控制进行监控。控制上限为 -0.00015 英寸的标称值,控制下限为 -0.00045 英寸(总带宽为 0.0003 英寸),该功能保持在可控范围内。这种精度使 Grand Haven 能够消除后续的磨削操作,从而大大降低了制造零件的成本。
工件夹持与这种能力有很大关系。像许多商店一样,Grand Haven 的第一个想法是在三爪卡盘中容纳除非常小的零件外的所有零件。但它发现,还有其他选择可以在某些情况下提供更好的结果。例如,在 T-42 上运行的首批作业之一需要保持 ±0.0003 英寸的直径公差,从前到后的最大跳动为 0.0005 英寸,并且在硬化 400 系列不锈钢的关键直径上具有 32 rms 的光洁度。
实现这些功能在开始时始终被证明是困难的。检查显示,三爪卡盘中的零件没有始终如一地稳定。根据 Hardinge 的建议,用一个 16c 的定长夹头代替了卡爪卡盘。这使得加工可以在更靠近主轴面的地方进行,从而改善了跳动和表面光洁度。此外,夹头还允许零件以更高的转速运行,以实现更高效的加工。最后,死区长度系统使零件长度得到更严格的控制。
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