CNC 加工最佳实践：“多品种 - 小批量”和“批量订单”生产

希望从您的 CNC 机床中获得更多收入？考虑如何部署它们以满足当今的按需制造需求，例如多品种小批量 (HMLV) 和批量订单生产。

从量产工业制造时代开始到现在，数控机床制造商必须不断适应和创新，以跟上制造业不断发展的趋势。

该行业已经看到对生产零件的需求发生了巨大的变化和发展。它们的范围从一次性的单个零件、定义和特定数量的零件，到批量生产，再到批量生产。

如今，生产需求已转向“定制”和“按需”制造，例如多品种小批量 (HMLV) 制造和批量订单制造。

在 HMLV 制造中，需要低库存（从一件到最多 50 个零件），而批量订单涉及 1 个或 10 个零件的重复生产订单，最多 500 到 1,000 个零件。

多品种 - 小批量生产 (HMLV)：CNC 加工中需要考虑的事项

高混合 – 小批量 (HMLV) 制造也称为按订单制造，是小批量生产多种产品的过程。通常，HMLV 生产用于需要具有特定质量要求的独特和复杂物品的行业。

推动 HMLV 生产需求的因素

越来越受半导体产品制造商和其他快速发展行业的欢迎，高混合 – 小批量生产有助于制造商减少库存或零库存，同时满足波动的需求。

这有助于他们更好地管理他们的资源——毕竟股票就是坐钱。话虽如此，当前的大流行表明，手头没有任何库存也可能是灾难性的。如果物流供应链出现故障，准时制 (JIT) 制造实践可能不可行。由于按需生产较小，HMLV 制造非常适合这种情况。

考虑到产品保质期缩短，HMLV 生产也很有用 这些天。

例如，让我们看看电子市场。过去，零件可能会保存 10 年甚至更长的时间。如今，电子元件的最长保质期最多为三到五年。在此期间，产品设计和使用的技术将会发生根本性的变化——12 个月大的手机如今被视为“旧”！

这两个点（低库存或无库存；更快的产品周期）都从根本上改变并影响了制造业。它们使零件供应商实施 HMLV 生产技术变得可行和实用。

适用于中小型零件制造商的 HMLV

今天，中小型制造公司收到小批量订单是很常见的。随着时间的推移，这些命令可能会频繁重复。或者，他们可能会收到许多不同形状、规格和材料的零件订单。

对于 SME 零件制造商，首选灵活的生产设置，例如 HMLV 生产。这种生产设置结合了机器和自动化系统，旨在同时处理一系列非常不同的零件。

这些零件订单可能是个位数，最多几十个，甚至每个订单最多 500 件。它们需要被编程为在时间上以相同或不同的数量重复。

HMLV 生产案例研究：航空航天和半导体零件制造商

首席执行官/总经理
航空航天和半导体零件制造，新加坡

客户问题：空间和人力不足

客户 A 经营一家非常成功的零件制造公司，主要拥有独立的 CNC 加工中心和一些 CNC 车削中心。生产分两班倒，每班10小时。

然而，随着时间的推移，该公司在空间和合格劳动力方面面临着重大限制。在新加坡，很难雇佣和留住训练有素的数控机床操作员。鉴于客户对半导体加工零件的需求激增，这对 CEO/总经理来说尤其令人沮丧

解决方案：配备自动工件更换装置 AWC 20 的华川 D2-5AX

为了解决他的挑战，客户 A 决定投资配备自动工件更换装置 AWC 20 的华川 5 轴加工中心 D2-5AX。这样的设置非常适合高混合 - 小批量 (HMLV) 生产以及其他灵活的制造需求。

通过这种新设置，客户 A 可以在一个设置中运行 20 个相同设计的零件或 20 个完全不同的零件。他还可以几乎 24/7 全天候运行 CNC 机床，从而显着提高生产力和盈利能力。

那不是全部。他的机器操作员可以同时在其他机器上工作，而 Hwacheon 的 D2-5AX 会自动制作所需的零件。它不仅缩短了一天剩余的四个小时，而且消除了由于缺乏操作员而导致的任何其他停机时间的需要。

由于这种新的设置，公司的生产力和利润都有所提高。现在，每当他的客户需要紧急处理零件时，客户 A 可以优先将该零件过滤到自动化系统中，从而大大缩短他对紧急订单的反应时间。得益于 5 轴定位能力，他可以承担过去他会拒绝的工作。

客户 A 对结果感到满意，现在正在寻找下一个更大的 5 轴加工中心 – D3-5AX，配备自动托盘系统 APC 7 / 14 或华川制造的 21 个工作站。

批量订单生产：CNC 加工中的注意事项

批量订单是针对特定数量零件的重复生产订单——单个订单的数量可能从 1 到 10 甚至 1,000 个零件。

批量生产通常涉及同时快速生产相同的零件，每个零件在制造过程中经历不同的阶段。在这种情况下，如果前一批零件仍在循环的该部分内，则该批零件无法在新阶段开始。

过去，零件制造商需要使用专门设计的夹具在几种不同的设置中设置一台或多台机床（数控车床或铣床）。每个都由一台机器上的一名操作员处理。

如今，此类批量订单只需一次设置即可完成——例如，使用 4+1 轴加工中心 (D2-5AX/ D3-5AX)。

在自动工件更换器 (AWC) 的帮助下，操作员可以设置机器和系统并使其独立运行。操作员只需要偶尔监控过程，必要时更换新工具，取出成品零件，或将新鲜原材料加载到自动化系统中。

同时，操作员可以处理第二台甚至第三台机器/系统。

要运行许多相同的零件——或运行许多非常不同的零件——您必须考虑您的 CNC 加工系统是否可以在生产过程中切换到正确的切削工具。这就是自动换刀装置 (ATC) 发挥作用的地方，它允许制造更复杂的零件。

自动换刀装置 (ATC) 中需要多少个工位？

对于大多数客户而言，他们的要求和应用可以通过 60 工位刀库来处理。这样的系统可能包括带有 ATC 60 或 AWC 8 / 20 的单个 5 轴加工中心 D2-5AX/ D3-5AX。

如果需要制造更复杂的零件，则可以使用具有 90、120 甚至 320 个站点的大型 ATC。然而，由于最终用户的预算有限，因此此类更大、更灵活的 ATC 通常会缩减规模或数量。此外，长时间保留这种刀柄也没有意义，因为灰尘和污垢会沉积在锥度上并影响跳动的质量。要装满一个刀库，比如说 120 个刀架和切削刀具，也需要非常高的投资。

重要的是，您与客户核对要制造的最常见零件，或者何时订购不同零件的新订单，而不是仅仅在大型 ATC 上大肆挥霍。然后，您可以确定是否可以在这些部件之间共享标准工具，并确定需要多少工具——它们是通用的还是非标准的。

这是好消息。 5 轴加工中心（4+1 或 5 轴）允许您在加工设置中充分利用标准工具。这是因为机器可以轻松地将零件定位在正确的切割位置。

这种灵活性在立式铣削中心 (VMC) 甚至卧式铣削中心 (HMC) 上都找不到——在这两种情况下，都需要定制工具或专门设计的夹具。

注意：如果已购买 CNC 机床并将其交付给最终用户，则在技术上可以将附加的 ATC 更改为更大的尺寸。但是，您需要为更高的成本和技术复杂的过程做好准备。因此，我们建议在下订单之前选择 ATC 等附加组件。

批量生产案例研究：半导体零件制造商

首席生产经理
新加坡半导体零件制造

客户问题：标准制造流程无法应对

客户 B 是一家半导体零件制造商的首席生产经理，在履行来自半导体和电子行业的多个制造订单时遇到了问题。

借助标准立式铣削中心 (VMC)，他的生产线可以处理设计简单的零件，并且只需制作少量的定制夹具。对于此类作业，使用多达 30 个工位的标准 ATC 规模可以实现每个操作的工具数量以满足这些零件的需求。

然而，随着订单数量的增加和零件的日益复杂，客户 B 发现他目前的运营模式是不可持续的。标准的制造方式无法满足客户的需求，需要太多的机器和/或操作员。

解决方案：配备 ATC 60 和 AWC 8 的华川 D2-5AX

为了解决客户 B 的挑战，我们为他提供了一个专为批量订单生产而设计的设备——华川的 5 轴加工中心 D2-5AX，配备 ATC 60 和 AWC 8。

通过这种设置，客户 B 能够提高其生产的灵活性、生产力和成本效益，从而使他的公司能够在不产生额外机器或人力成本的情况下提高盈利能力。

Encouraged by the breakthroughs achieved with Hwacheon’s 5-Axis Machining Center and system, Customer B remarked that he will definitely look for the next machine purchase in a similar set-up again.

Conclusion

In today’s volatile and uncertain manufacturing environment, flexibility and adaptability is key in CNC machining.

With the right set-up involving multi-axis machines, automatic workpiece changers (AWCs) and automatic tool changers (ATCs), part manufacturers can expand their markets to cater to their customers that require more complex parts to be made with quick deliveries. Such set-ups are ideal for both High Mix – Low Volume (HMLV) and Batch Order productions.

Offering a range of multi-axis machining centres like the D2-5AX, Hwacheon Machine Tools is able to provide practical and cost-effective solutions for part manufacturers. Learn how you can tap on our solutions by filling up our contact form today!