车削是可选的

曾几何时，车床加工圆形零件。他们仍然这样做。

然而，机床制造商认识到车削零件通常至少还需要一些铣削或钻孔工作。由于零件已经固定在车床中，并且 CNC 车床已经能够有效地进给旋转工具，因此通过为旋转工具工作增加额外的主轴来增加车床的能力是合乎逻辑的。曾经的专用车床也变成了铣床和钻床。

事实上，在一个设置中最有效地协调车削、铣削和钻孔的机床变成了灵活、一站式、多操作的金属切削中心。有了他们能做的所有加工，把它们重新命名为“加工中心”是合乎逻辑的，只要这个名字还没有被取用。具有旋转刀具能力和与主轴相对的副主轴的棒料车床可以在一端进给原材料，并加工复杂零件的所有面和特征，而无需操作员干预。更重要的是，只要酒吧持续存在，它就可以继续生产一块接一块。现在许多商店都采用这种方式加工。 Jesel Valvetrain Innovation 是一家在这种加工方面经验丰富的制造商。

Jesel 总部位于新泽西州莱克伍德，为苛刻的赛车应用量身定制气门机构组件。在 Jesel，可能会为普通汽车发动机冲压的部件是用实心钢加工而成的。十四年前，该公司是 Mori Seiki 的 DL-15 型数控车床的早期用户，该车床具有动态刀具功能。多年来，机器不断发展，车间不断学习如何更有效地应用它们。现在，该工厂的制造区域包括 11 台 CNC 车铣复合机床，其中大部分是 DL-150 型机床——工厂最初使用的机床的更先进版本。

该公司最近推出的一部分说明了该工厂对这些机器的想法已经走了多远。该零件不仅对工厂本身而言是一个里程碑，而且对整体动力车床加工的发展也具有里程碑意义。该部件是一个顶置凸轮从动件，呈箱形，隐约暗示两个逗号或两个桥接在一起的耳朵。最初，工厂假设该零件将在加工中心上进行五次加工。考虑到零件的价值和将要运行的数量，这样的过程很容易证明是合理的。然而，该公司的制造总监 Ray Frattone Sr. 提出了一种不同的方法。 Frattone 先生的部分职责是寻找新方法以更经济高效地制造公司目录零件。在此过程中，他广泛使用车铣设备。他意识到，凸轮从动件足够紧凑，可以用实心棒加工。具体来说，它可以用直径为 1.125 英寸的 4140 合金钢棒料加工而成。通过 Mori Seiki 机器的 LNS 棒料进料器进料这种原料不仅可以完成零件加工，而且还可以在不注意的情况下加工一系列零件。

制造工程师 Mark Cubbedge 致力于这部分的工艺。他发现 DL-150 的两个 12 位刀塔确实有足够的容量来容纳以这种方式加工零件所需的所有铣削和钻孔工具。简而言之，有足够的工具位置来加工完整的零件。该零件的设置包括一个用于将零件与棒材分离的切断工具，但除此之外，用于加工该零件的每个刀具位置都装有一个旋转刀具主轴。

Jesel 对电动车床的思考就此完成。这些机器现在在这家工厂中使用和重视的不是具有一些额外功能的车床，而是作为单一设置的生产中心。正如凸轮从动件零件所示，即使零件的几何形状与圆形相距甚远，基本上不需要传统的车床加工，这台机器也能为工艺带来价值。

权衡

在 DL-150 上加工了两个凸轮从动件零件号。两个部分中较大的部分尺寸约为 0.75 x 0.8 x 2.5 英寸。没有热处理和珩磨，所有的制造都在这台机器上完成，一个周期不到10分钟。

在这个循环过程中，主轴和副主轴同时工作。主轴固定用于粗铣、精铣和钻孔的零件。然后，副主轴将零件完成铣削并执行一些开槽，同时主轴开始加工下一个零件。当然，在这些上下文中使用术语“主轴”有些不准确，因为在此过程中主轴用作旋转轴，而不是旋转零件进行车削。考虑到机器的使用方式，用“主卡盘”和“副卡盘”来称呼更为贴切。

Gibbs and Associates 的 CAM 软件提供刀具路径。 Cubbedge 先生说 Gibbs 的去毛刺插件已被证明特别有价值。该软件对小直径球头工具沿零件尖角的精确运动进行编程。在辅助卡盘中，这种去毛刺还有助于将第一次和第二次夹具的工作混合成连续和无缝的加工表面。这种在机去毛刺的有效性对于在加工后生成可立即使用的零件至关重要。

Frattone 先生和 Cubbedge 先生都同意活刀车床加工并不完美。在一次棒料处理中将原料中的零件接近完成似乎非常有效，但实际上这种机器类型确实存在必须协调的权衡。尽管这台机器用途广泛，甚至不必局限于车削零件来提供价值，但该机器不一定适合任何可能落在棒料范围内的零件。与在加工中心以多种装夹方式加工零件相比，Jesel 在车床上运行零件时所面临的挑战包括以下所有方面：

• 设置时间。 该车间的电动车床在其两个刀塔上共有 24 个刀位。小型立式加工中心的刀库通常比这更多，而生产型卧式加工中心的刀具容量要大得多。因此，在加工中心上，工具可以在机器内保持就位，直到需要它们为止。相比之下，在电动车床上，通常必须为车间运行的每个新零件号完全更换工具。彻底的工具更换非常耗时，以至于零件通常需要以数百个数量运行，然后才能摊销设置时间。这在凸轮从动件零件上没有问题，因为 Jesel 倾向于一次运行此零件编号数周以补充其库存。然而，工具设置时间要求将排除同一部件在小批量或即时的基础上运行，除非机器可以以某种方式保持设置并完全专用于该系列中的部件号。
• 钳位问题。 帮助 Jesel 有效实施不同寻常流程的另一个优势是其设计和制造都在同一个 110,000 平方英尺的设施内进行。制造和设计之间的协调对于高效制造该零件至关重要，因为副主轴中的卡盘需要一个牢固的形式来夹紧。为此重新设计了零件。然而，即便如此，夹紧力也是有限的。部分加工的零件足够灵活，卡盘的高夹紧力可能会影响精度。因此，在副主轴中，零件以中等夹紧力固定在软爪卡盘中，加工操作的积极性相应受到限制。
• 聊天风险。 除了有限的夹持力之外，另一个因素在限制过程切割的积极程度方面更为重要。在这个过程中，旋转工具总是具有长悬伸，因为工具需要足够的间隙才能越过夹爪。这些加长刀具会增加变形和颤动的风险，从而限制切削深度，尤其是在加工钢材的应用中。在该工艺投入生产之前，Jesel 人员必须仔细测试和微调该工艺，以确保关键加工道次不会以损害严格公差的方式颤动。 Cubbedge 先生说，即便如此，有些工具确实比在更严格的过程中磨损得更快。每 10 件就需要更换一种特定的铣刀。

收益

不过，他说，在加工中心过程中，工具也可能很快磨损。涉及加工中心的过程也必须在一定程度上进行微调，以确保达到关键精度。 Jesel 致力于电动车床工艺这一事实足以证明这些挑战是可以克服的。 Jesel 人员说，事实上，与加工中心上的一系列设置在加工同一零件时所带来的风险相比，这些障碍是微不足道的。

这些风险之一是错误。每个新的处理都会带来设置相关错误的风险。在具有五次设置的过程中，如果零件的第五次装载以某种方式导致零件报废，则可能会损失四次精确加工操作所增加的价值。车铣机通过消除处理避免了这种危险，一站式流程保持零件几何形状的所有特征与特征之间的关系。

换句话说，对于凸轮从动件零件，Jesel 将忍受更换工具的设置时间，因为这比在加工中心上将零件从操作到操作的加载/卸载时间更容易管理。车间也将接受避免和管理喋喋不休的需要，因为这比在涉及许多处理的过程中潜在的不可预测的错误和报废要好得多。

最后，Jesel 人员还将接受这样一个事实，即他们的车床运行了数天甚至数周，而在车削过程中根本没有做太多事情。车间不断加深对如何有效使用多功能机床的理解，在电动车床上高效运行该加工中心零件的经验为车间提供了一些宝贵的见解。未来，许多推测是“加工中心工作”的零件将以不同的方式看待。