多任务机床:大工件加工的效率最大化
可以说,能同时铣削和车削的设备,对大工件加工车间比小批量零件车间更有价值。用多任务机加工常规尺寸零件,能获得减少装夹、提高特征间精度、减少在制品等常规收益;但对于超大工件,一台机床完成大部分甚至全部工序,还能化解跨多机床搬运巨型工件的棘手难题。
位于俄亥俄州辛辛那提的 Magna Machine 深谙此道。1947 年起家修理工业设备,66 年后拥有 125,000 平方英尺新厂房,仍从事原业务。演变中形成利基:加工高达 90 吨工件,服务塑料、采矿、能源、钢铁、化工、机床行业。大规模加工经验让他们认清多任务机在巨型工件上产能最大化。
销售与业务发展副总裁 Elliot Adams 列举多任务机对该类工作特别有价值的理由:最显著是减少车间笨重工件搬运,无需转运多机;装夹更易,工件定向让重力助力而非阻力(夹具更稳健承受重切);交期大幅缩短——大型锻件/铸件/焊接件装夹可耗一整班,常规工件仅几小时。
总裁 Scott Kramer 大力投资多任务设备。但他指出,姐妹公司 United Precision Services (UPS) 为机床进口商,极大推动了多任务化进程。Kramer 曾成 Union(德国大型镗铣床制造商)优质客户,允许 Union 带潜在买家来厂考察实况,车间实为 Union 美国技术中心。遂成立 UPS 引进 Union 设备服务北美市场,后扩展西班牙 Bost、Ibarmia、MTE 产线。与制造商紧密关系让 Magna 有效整合多任务平台。
“超级车间”里的多任务加工
Magna 1985 年迁至辛辛那提北郊 Forest Park,多次扩建容纳大型设备。最新增“超级车间”专建容纳几台超大多任务机。2022 年 1 月竣工,配两台 40 吨行车(配分离器合力 160,000 lbs),20×20 英尺大门(考虑加宽以进 23 英尺直径矿山部件)。
车间现有三大多任务平台:带回转工作台卧式镗铣床、带 Y 轴工作台立式车削中心、带 B 轴头卧式车铣复合。各有优势,应对多变订单,也可同一零件多机种尝试。
最大设备是 Union PCR 160 卧式镗铣床,基座灌注 600 码混凝土。XYZ 行程 590×236×59 英寸,全轴静压导轨。W 轴主轴行程 27.5 英寸。80 HP,落地式(铣削时立柱动而非工件)。多自动换刀头适配含车削在内多种操作。
配合 Bost HT-120 回转工作台(安装于 X 轴一端)实现车/端面/镗。此配置凸显 Magna 通过 UPS 与供应商紧密关系实现的非标定制:融合不同品牌技术。工作台承重 250,000 lbs,车削转速 20 rpm。Magna 自制特殊夹具使 157×157 英寸工作台能车削 315 英寸直径。前文 23 英尺矿山零件即佳候选:平放工作台一次装夹完成车铣钻镗,比垂直立于铣床膝板更安全。可达 OD 圆度 0.001″、圆柱度 ±0.002″、粗糙度 32 Ra μin;圆周多孔同轴度 0.002″,分离车镗难达此精度。
立式车削平台
Bost VTL 60 CY,137 HP 回转工作台,车削高度 142″、直径 240″。工作台转速 104 rpm。同 Union 一样自动换刀头实现车削与顶/侧铣。区别在于 Y 轴工作台行程——多数带动力刀具立车无此功能。常规立车仅靠工作台旋转顶面铣削;Bost Y 轴配合侧铣头实现侧面轮廓铣削,提供 20×13 英尺 XY 包络。
卧式车削平台
最新引进 Bost T4F 卧式车铣复合。回转直径 80″,两顶尖距 354″。50 HP B 轴头 ±90° 无限定位,配 60 位刀库。原设计车铣整体锻造曲轴:同步 B 轴 X 向直线运动与主轴 C 轴,铣刀跟随曲轴销偏心旋转,销针直径公差 ±0.0005″。Magna 常产曲轴,也见管件、胀套潜力。
粗车常用“断头台”刀片配 Capto C6 接口,高大刚性刀体承受向下切削力,实现大切深最大化金属去除率。
主程序员 Craig Lewis 曾 20 年模具厂铣削经验,称 T4F 学习曲线不陡,更像五轴加工中心。Bost 派程序员驻厂 4 月培训,Sandvik 现场授车铣课。Renishaw RMP 60 触发测头定位直径/端面,Lewis 估计复杂工件装夹快 50%。偶尔在机检测,大件主用 Faro Vantage 激光跟踪仪现场测量。
新成员
下一台将装 Ibarmia THC-1600 5 轴立式车铣:回转 98″,五轴铣削区 59×79″,自动换车铣刀具,头部特殊“锁定”功能支持重车削。欧洲熟悉该平台,但这是 Ibarmia 首台入美。将为 Magna 增添一大生产选项,持续拥抱大型多任务设备,向客户交付更高响应与价值。
工业设备