为什么 CNC 多主轴加工中心对 MetalQuest 有意义

自 1996 年开业以来，MetalQuest 一直专注于采用多任务技术。它的最新成员是目前运行一个由五个部分组成的系列的八轴多轴。

当 Scott Harms 于 1996 年开始他的 MetalQuest 合同加工业务时，公司总裁将其设置为与众不同。内布拉斯加州希伯伦公司的第一台机器是带动力刀具的三轴 CNC 车床。目标是让多任务处理成为它的利基市场，完成零件加工，而不是像当时其他商店通常那样在车床和铣床上运行它们。今天，它所有的机床，在它的工具室里没有一台，都有一些副主轴和动力工具的组合。该公司在其现在 51,000 平方英尺的工厂中还拥有 13 台 FANUC 机器人，这些机器人直接从 FANUC 购买并自行集成。

MetalQuest 使用由公司副总裁兼首席运营官 Scott Volk 开发的全面的内部车间管理系统来跟踪所有运营指标，专注于一系列行业的中到大批量工作。自 2000 年代初以来，它一直在运行的一项工作是一个由五个零件组成的系列，这些零件具有相似的圆柱形几何形状，具有六角形和抛光特征。该车间最初使用动力工具在三个 Y 轴车削中心上运行这些零件，但使用该设备这项工作的利润微乎其微。此外，该车间以前使用六角坯料（12L14 钢）来完成这项工作，因为与传统的圆棒坯料相比，这些零件具有六角形特征并且需要去除的整体材料更少。然而，六角库存倾向于弯曲，所以商店改用圆棒库存。由于需要加工掉额外的材料，这进一步延长了循环时间。

不过，Harms 不想放弃这份工作，因为该申请不适用于石油和天然气市场，他认为该市场过于专注。相反，找到一种更高效的方法来加工这一特定系列的零件以在车间服务的行业方面保持更加多样化是更有意义的。

循环时间已从近两分钟缩短Y轴车削中心在多轴机床上达到15秒。

答案以八轴索引 MS40-8 多轴机床的形式出现，这是该车间的第一台多轴机床。 “考虑到我们从一开始就专注于采用其他商店没有的设备、技术和流程，这种类型的多任务机器是我们商店的下一个合乎逻辑的步骤，”Harms 说。

“购买这种多主轴的决定归结为满足三个需求，”Volk 补充道。 “我们想要更有利可图的零件，我们想要从石油和天然气中实现多样化，我们想要添加进一步使我们与其他商店区分开来的技术。这台机器检查所有这些框。” （请参阅 gbm.media/movein 上的机器布展日视频。）

这台机器的核心是其紧凑的主轴鼓，Index 称它使用三件式 Hirth 联轴器来实现每个位置的精密加工。滚筒中的主轴采用流体冷却，并提供无级变速控制。 MetalQuest 的机器还配备了两个可旋转的同步头（拾取主轴），用于后加工操作。

拥有各种测量仪器的零件检测站，在多轴机床附近增加了一个表面粗糙度计和一台用于访问 MetalQuest 专有车间管理系统的计算机。

“根据零件的不同，后加工可能是多轴机床平台的一个限制，”Harms 解释道。 “如果您只有一个后加工主轴并且零件需要大量的后加工，那么最长的后加工过程决定了零件的循环时间。我们指定了第二个主轴，以确保长时间的后加工操作不会成为我们未来可能在这台机器上运行的零件的瓶颈，超出了当前的五个系列。”

对于这个零件系列，多主轴每月加工 30,000 个零件/每年 450,000 个零件。 Harms 说，这约占这台机器容量的 45%。与 Y 轴车削中心相比，循环时间已从近两分钟减少到 15 秒。此外，将这项工作切换到新的多主轴，为其他三个车削中心打开了运行不同工作的能力。

更换到系列中的新零件很快，因为车间对所有零件使用相同直径的钢筋库存，无需更换送料机夹头。可能只需要更换几把刀具。

专用预设器

多轴机床生产的第一天是 1 月 15 日（那天我碰巧参观了这家商店）。MetalQuest 还购买了一台 Zoller Hyperion 刀具预调机（它的第三台预调机），专门用于多轴。该预调器在分度台上安装了工具块，使工具能够以与机器中相同的方向安装。例如，它还提供自动刀具测量和 Y 轴移动功能，可以调整镗杆的中心高度。

此预设器是专门为与多轴机床。它的工作台包括使工具能够像在机器内部一样定向的站。

该商店还使该预设器，特别是其 Pilot 软件功能，成为其商店管理流程中更不可或缺的一部分。沃尔克说，该软件“填补了 ERP 不做的空白。”他正在将工作设置表从他全面的本土商店管理系统迁移到 Zoller 软件，该软件可以在 PC 上离线访问。他认为这是有道理的，因为他认为刀具预调是确保加工精度的核心。

虚拟环境的好处

不过，自从我访问以来，MetalQuest 赢得了一项非常重要的新工作，即同时使用机器可用 62 个轴中的 59 个的多轴。 Harms 称其为“疯狂的设置”，但 Index 的虚拟机虚拟化软件是实现这一目标的关键。

他说虚拟机是 Index 提供的一个软件平台，它是特定机器的数字克隆，以至于它与机器的实际序列号相关联。该软件使商店能够安全地离线“运行和设置”机器。

“你对整个软件环境进行工具化，与对实际机器所做的工作没有什么不同，”他解释道。 “Index 提供的每个刀架都有一个可用的 .stl 文件，我们可以将它们安装在我们在真机中的确切位置。从那里，我们建立我们的切削工具列表，编写代码，设置任何适用的机床参数，然后观察机器以虚拟方式切割零件，就像真正的机器一样。”

Harms 说，这有助于车间验证不会发生碰撞，甚至可以在虚拟加工零件时对其进行虚拟测量。这是离线完成的，以免中断生产。

“由于这个新部件的复杂性，我们花了大约两周的时间在虚拟机中对机器进行编程和设置，而实际机器仍在运行不同的工作，”Harms 解释道。 “当我们让机器离线准备新工作时，我们已经整理好所有刀架并准备安装，以及经过充分验证的加工代码，因此我们可以快速转换。”

你有扔糖果的机器人吗？

MetalQuest 的运营拥有高度自动化的 51,000 平方英尺设施，配备 13 台 FANUC 机器人。它直接从 FANUC 购买机器人并自行执行所有集成。事实上，这家商店有四个扔糖果的机器人。更具体地说，四个可以适应在车间不照看机床时进行所述的糖果投掷。

MetalQuest 将投掷糖果的功能集成到这些机器人中，因此它可以将它们带到当地的招聘会或在自己的开放日展示它们。 （它根据各自的生产工作负载选择使用四个中的哪一个。）

这些紧凑的装置使公司能够展示并开始讨论当今的加工和制造公司如何进行高技术操作。用户使用控制条上的按钮从两个糖果选项（Nerds 或 Hershey 巧克力）中进行选择。机器人利用其视觉功能找到选定的糖果，用真空抓手将其捡起，然后将其扔给某人或扔进垃圾箱，如下所示。 “您可以想象，这有助于我们在招聘会和类似活动中脱颖而出，”Scott Volk 说。