多任务处理对当今商店的影响

各种多任务机床配置的可用性使车间能够为其特定应用选择组件和功能的最佳组合。

多任务机床技术的不断进步正在使车间的生产力达到前所未有的水平。能够在单一设置中生产最复杂的零件、减少人为干预并节省大量时间，即使是小商店也能在当今充满挑战的制造环境中竞争，这是一种具有成本效益的解决方案。

随着各种可用配置和制造商继续提供新设计，商店应该能够找到适合他们需求的组件和功能组合。 Mazak Corp. 产品组经理 Joe Wilker 就多任务处理技术的现状以及商店如何最好地利用它提出了一些想法。

多任务机器的新功能

车间在多任务处理中寻求的众多功能包括双车削主轴和具有旋转刀具站和 Y 轴偏离中心线能力的多刀塔，以及倾斜/旋转 B 轴铣削主轴、旋转/倾斜工作台和大容量刀库。根据 Wilker 先生的说法，较新的发展包括集成电机滚子凸轮式转塔、增强型下转塔、直接驱动铣削主轴和伺服控制钻孔尾座。其他高级功能包括使用上下机床刀塔进行同步铣削和长钻孔操作。

使用消隙、滚子齿轮凸轮驱动系统的整体式电机刀塔可提供平稳、高速、高精度的数字分度以及可扩展性。这种多功能刀塔通常可容纳 12 个刀具位置，并且能够扩展到多达 24 个。增加的刀具容量意味着更长的不间断运行时间和使用更常见刀具的能力，这有助于减少整体刀具库存。这种转塔设计消除了对曲线/分度联轴器的需求，并且由于转塔以数字方式分度到任何位置而无需更改其外壳，因此可扩展性是可能的。一旦就位，通常会使用整体液压夹紧系统来确保最大的刚性。

与上层同行的情况一样，Wilker 先生表示，多任务机器上的下炮塔在能力方面以及它们的工具能力方面也在不断发展和扩展。下刀塔现在更坚固、更强大，通常提供多达 9 个刀具位置以及动态铣削主轴选项。

一些机器制造商将炮塔配置为 45 度倾斜。这种设计最大限度地提高了刀塔的加工负载能力，并为机床主轴提供了充足的可接近性，并为从主车削主轴到辅助车削主轴的零件转移提供了空间。

为了提高生产率和零件加工的多功能性，下转塔可以与上转塔在同一工件上同时工作。或者，下刀塔可以与机床的铣削主轴结合使用，可应用于机床主轴箱的任一侧，以进一步缩短加工周期。

今天的多任务机床转塔采用旋转刀具主轴，采用直接驱动技术，使其比前代产品更快、更强大。直驱式铣床电机的主轴转速提高了 24%，扭矩水平提高了 60%。这些能力等同于提高加工多功能性、生产率和刀具寿命，同时提高零件表面光洁度质量。商店可以购买配备标准配置为 10 hp 和 6,000 rpm 的转塔旋转刀具主轴的多任务机床。或者他们可以选择转速高达 10,000 rpm 并产生高达 52 英尺磅扭矩的产品。

最新的 NC 伺服驱动尾座可实现自动化流程。这些尾座是完全可编程的，并在它们自己的交流伺服电机和滚珠丝杠上运行。通过零件程序，尾座可以延伸到已知位置，并以指定的进给速度和一致的保持压力与工件接触。由于采用了积极的独立驱动系统，这些尾座还可以在轴中心线上钻孔，从而为多任务机器可以处理的作业增加了多功能性。

在大多数情况下，尾座推力设置可按特定英尺磅力的增量进行调整。此功能允许车间根据工件材料和形状设置推力水平，以消除零件损坏的风险，同时提供安全可靠的夹持和支撑。或者，车间可以在尾座接合时即时调整推力设置，从而进行钻孔、镗孔和珩磨操作，否则这些操作将涉及机床工具转塔中的工具。因此，具有这种操作能力的尾座反过来又在机床刀塔中开辟了位置。

随着越来越多的车间面临更长、更大和更复杂的轴类工件，多任务机床可以提供更长的床身长度以及长钻头/工具储料器等创新技术。这些机器显着提高了那些具有挑战性的零件的加工速度和效率。

对于深孔操作，长工具储料器允许机器处理和存储多个工具 - 通常多达三个，每个长约 40 英寸。储料器位于机器的第二个主轴上方，或者，根据机器版本，位于尾座上方，以确保工具不会碍事，而且可以快速轻松地访问。

医疗应用中的多任务机器

Lowell Inc. 通过三台多任务机器消除了手动操作并提高了整体产量，这些机器可在一次设置中提供完整的零件加工能力。

一家车间正在利用多任务加工的优势——消除手动操作并提高整体产量——生产最具挑战性的零件。 Lowell Inc. 是明尼苏达州明尼阿波利斯市的一家医疗合同制造商，专门生产可植入设备，例如用于脊柱、创伤和四肢市场的骨科植入物以及用于机械循环支持和瓣膜修复的心血管部件。这些通常非常复杂的多组件组件，例如椎弓根螺钉、颈椎板、交叉连接器和左心室辅助装置 (LVAD)，几乎都是多件式系统，其中各个组件在相互组合时必须正常工作。设计因客户而异，因此基本上 Lowell 的每项工作都是定制的。

对定制和可调节性的需求，以及用于微创手术的更小的设备，带来了显着的加工挑战。一旦工厂弄清楚如何固定这些小零件，就必须定期使用直径小于 1 毫米的切削工具，在其中加工出微小、复杂、高度复杂的特征。

为了处理这些具有挑战性的零件，Lowell 安装了三台 Mazak Integrex i-150 多任务机器，并按单元配置分组。这些机器在单一设置中提供完整的零件加工能力，以消除手动操作并提高整体产量。它们将工件夹持简化为仅夹头和夹头；轻松处理因客户而异的零件；并且在许多情况下，减少零件加工周期时间。

每台 Integrex i-150 均配备 C 轴 CNC 控制的车削主轴、立式 B 轴铣削主轴和用于车削、多面、多角度和全五轴轮廓加工的后加工虎钳/零件支撑中心。 Lowell 也为其机器选择了 20,000 rpm 的高速铣削主轴和 72 种刀具容量的前装刀库。

铣削主轴从 -10 度倾斜到 +190 度，C 轴卡盘具有充足的通孔，可容纳直径达 2.56 英寸的棒材。对于偏心操作，机器提供 ±3.94 英寸的 Y 轴范围。 X 轴行程为 14.57 英寸，Z 轴行程为 17.13 英寸，最大摆动直径为 15.75 英寸，使机器能够在 91.3 英寸 x 99.6 英寸的占地面积内加工各种尺寸和形状的零件。

由于三台机器的配置相同并彼此靠近，机械师可以轻松地在机器之间移动，而无需学习完全不同的机器或编程语言。

在 Mazaks 上，Lowell 几乎可以生产直径从 0.375 英寸到 1.250 英寸的棒料的所有零件。 LNS Quick Load Servo 65 棒材送料器自动将 40 英寸长的棒材送入机器。车间选择了几种机器选项，进一步提高机器性能。其中包括冷却液冷却器、所有轴上的刻度和用于高速加工的高级 CNC 控制功能。

QTN350-II MSY 多任务机床具有铣削和 Y 轴功能以及第二个车削主轴，使 LCP Machine Inc. 能够在医疗植入部件上加工非常小的、高度复杂的特征。

这些机器有助于简化整个零件加工过程，包括编程和设置。零件加工的多功能性和更高的吞吐量使车间能够继续扩展到新的应用领域。

防守也发生了转变

佛罗里达州邦内尔的另一家商店 LCP Machine Inc. 是航空航天和国防领域的 II 级和 III 级供应商，以及石油和天然气领域的 I 级供应商。它目前每月处理 200 多个不同的个人工作，数量从 1 件到 10,000 件不等。有些工作会重复，但大多是独一无二的。

该公司拥有 14 台 Mazak 机床，最近的一台是 Quick Turn Nexus (QTN) 350-II MSY 多任务机床和一些 Vertical Center Universal (VCU) 400 5X 和 300 5X 全五轴立式加工中心。这台多任务机床具有铣削和 Y 轴功能以及第二个车削主轴，可在一次设置中处理 LCP 的每个零件。

地面上的其他机器包括具有铣削功能的多任务 QTN、三轴 Vertical Center Nexus (VCN) 立式加工中心和 VCN Compact 立式加工中心。

LCP 的大部分部件由铝、不锈钢和镍合金以及黄铜、铜和几种常见类型的塑料制成。零件直径从 0.030 英寸到 18 英寸不等，长度为 60 英寸。公差范围从 ±0.001 英寸到 0.0002 英寸不等，加工时间从 10 秒到长达 8 小时不等。

使用多任务和全五轴加工等技术，该车间通常在单个设置中完成零件。其中一个部件是在 QTN 上加工的军用声纳设备的外壳，它是专门为这项工作而购买的，并且可以以工厂以前能力的一半成本生产该部件。这家商店每年生产大约 10,000 个此类零件。

声纳部分需要外圆和内圆车削以及一些铣削。真正的挑战是 ID 表面光洁度，LCP 最初认为这需要将零件取出进行珩磨。珩磨操作会增加工作的大量时间。但了解 QTN 的能力后，LCP 向客户解释说，购买这台机器将允许在一次操作中制造零件，同时仅在必要的区域保持所需的表面光洁度，从而在离开时保持在客户的价格范围内。 LCP 的利润率可观。机器可以在几分钟内完成其中一个零件。

作为航空航天和国防零部件以及石油和天然气及其他行业生产的精密车间，LCP 知道其客户将继续要求更高的质量和更低的价格。它依赖于多任务技术来满足这些要求。

事半功倍

当机床制造商改进和改进多任务机床设计时，加工的多功能性就会增加，多任务的核心优势也会进一步增强。组合操作减少了在多个工作站之间移动零件时可能发生的不准确性，并消除了可能在独立机床之间徘徊的在制品库存。正如在许多情况下所看到的那样，多任务机器使商店能够事半功倍并提高竞争力。