采用水平三轴加工可能需要很多考虑,但 Alicat Scientific 可以证明使用 Kiwa 卧式机床可减少近 50% 的循环时间。

Alicat Scientific制造精密质量流量仪器,例如流量控制器、质量流量计和差压控制器。公司大部分时间都依赖三轴立式加工中心,但在 2016 年 7 月,机加工车间经理 Greg Camron 开始寻找提高公司产量的方法。

多家机床供应商提出了他已经尝试过的方法。“当时我唯一知道的是立式加工,所以这就是他们向我展示的,”Camron 说。“没有人鼓励我尝试新事物。”

Alicat Scientific 一名员工在公司的 Kiwa 卧式加工中心附近工作的照片

切换到水平三轴加工已将 Alicat Scientific 的循环时间缩短了一半,并启用了熄灯加工。图片来源:Alicat Scientific

当 Camron 遇到位于亚利桑那州凤凰城的Methods Machine Tools技术中心的总经理 Tony Harrod 时,情况发生了变化。“Tony 和我谈到了加工我们产品的不同方法,”Camron 说。“我发现了许多不同的方法来做事,但只有 Tony 向我展示了卧式加工的好处。”

克服障碍

Camron 并没有在一夜之间被说服。毕竟,更改设置和加工流程是一项艰巨的任务。“价格和尺寸是限制我的因素,”他说。解决这样的问题需要一些研究。

第一步是确定水平加工是否是 Alicat 的正确选择。“您必须向内审视自己所做的工作、如何做到这一点以及为什么这样做,”Methods Machine Tools 技术产品支持总监 Bernie Otto 说。“对于一些商店来说,卧式加工并不合适。”

生产小批量零件或不完全占用机器的作业车间可能无法获得从垂直加工切换到水平加工所带来的所有好处。卧式机器也可能被证明不适合需要非常严格的公差的工作。

“如果您在重切割过程中需要更高的一致性,那么立式机器可以提供更高的一致性,”Methods 的技术产品经理 Bob Meier 说。“在卧式机床上,您离 B 轴中心和托盘面越远,您的刚性切削条件就越有可能减弱。”

然而,仅仅因为商店目前的方法并不表明横向可能有很大的好处,并不意味着放弃。Method 的应用工程师 David Moore 说:“时不时地,你需要一双全新的眼光。大多数不从事卧式加工的人还没有被介绍如何去做。”

在许多情况下,Alicat 就是其中之一,从垂直切换到水平可能会增加主轴时间,同时减少设置时间。

扩展您的(工具和托盘)视野

卧式加工中心的大部分效率归结为工具和工件处理。

与立式数控机床相比,许多卧式 CNC 机床都配备了大型自动换刀装置 (ATC)。这些工具更换器是现场可扩展的,可以显着提高生产力。“机器上的工具越多,你可以安排的工作就越多,”奥托说。“这意味着更少的人工干预和更少的转换时间。” 冗余工具甚至可以使卧式机器长时间熄灯运行。

Kiwa 的 KH-4100kai 卧式三轴机床的新闻图片

来自 Methods Machine Tools 的 Alicat 的 Kiwa
水平三轴机床以相对紧凑的占地面积提供了效率。图片来源:方法机床

卧式机器能装多少工具?例如,Kiwa Machinery为机器提供可容纳 120 个工具的自动工具中心——Methods 可以将其升级到 240 个工具。OKK Corporation的CNC 机床从60 种刀具开始,就像 Kiwa 机床一样,兼容 Methods 的刀具架扩展,使刀具容量翻倍。

“可扩展的 ATC 是一种多功能选项,可让您随着车间的发展扩大加工能力,”Otto 解释说。“您无需为不需要的任何东西预先支付费用,当额外的工作来临时,您几乎可以在一夜之间将您的工具容量翻倍。”

Otto 说,即使没有可扩展的 ATC,大多数卧式机器从一开始就配备了更多工具。立式机器通常从 30 到 40 个工具开始,而水平机器则以 60 到 90 个工具为标准。

“在大多数情况下,从立式机器到卧式机器会自动为您提供工具优势,”Otto 补充道。

“在第一台卧式机器之后,我意识到了立式机器的局限性,”Camron 说。“我的想象力刚刚在水平方向上打开了一切可能。”

自动托盘更换器 (APC) 是与现场升级兼容的卧式 CNC 机床的另一个方面。大多数卧式加工中心都配备了两托盘托盘更换器 (PC2)。

仅减少零件处理就是一个明显的区别。方法说,一台独立的立式加工中心的效率可以达到40%左右,而配备标准PC2的卧式CNC机床的效率约为85%。虽然立式机器也可以配备 APC,但卧式加工中心仍然更具适应性。

“如果您将托盘更换装置放在立式机器上,则净占地面积可能大于卧式机器,”Meier 说。“另外,一旦您将 APC 集成到您的立式机器中,价格就可以与带有托盘更换装置的卧式机器相媲美。”

此外,Otto 说,卧式 CNC 机床比立式加工中心更适合线性托盘系统。

让芯片落到他们可能的地方

切换到水平加工的一个更明显的好处是切屑流。

立式机床通常需要复杂、全面的切屑管理系统来保持工件和其他关键部件的清洁。有时,这可能需要在重新启动程序之前停止机器并对其进行清洁。在卧式加工中,切屑流动更快、成本更低:切屑自然落入排屑器中。

“你无法战胜重力,”摩尔说,“它一直都在。”

B 轴的好处

使用卧式 CNC 机床的另一个好处是 B 轴,它可以使用Tombstones同时加工多个机器零件。当一个循环运行并加工大量零件时,操作员可以准备下一个Tombstones以最大限度地提高产量。

“你可以在一个设置中敲击多个部分,而不必单独完成每个部分,”摩尔说。“任何需要加工三个侧面的具有多个设置的东西都应该是水平的候选者。”

机械师可以通过在立式 CNC 机床上安装转台来获得类似的结果,但这需要在每个托盘上安装一个第四轴转台。

Alicat 的一台卧式机器的内部图像,显示主轴在一个零件Tombstones上运行,其他零件在旁边。

Tombstones和 B 轴使 Alicat 能够同时加工多个零件。图片来源:Alicat Scientific

回到阿利卡特

在与 Method 交谈之前,Alicat 使用了五台立式 CNC 机床,其中一台具有 PC2 和第四轴。Camron 发现 Kiwa KMH 300 适合他的机加工车间,并解决了加工挑战。“在我找到 KMH 300 之前,一切都是巨大的,”他说。“但就占地面积而言,从两台立式机器切换到一台卧式机器是轻而易举的事。”

在找出实施Tombstones工具和工件夹持的最佳方法之间,Camron 最终每周工作 80 小时,持续了几周。然而,其他方面则更为直接。由于 Camron 在他的 CNC 编程中使用了许多“if/then”语句和循环,因此程序无缝过渡到水平加工。

学习卧式加工的来龙去脉得到了回报。当其他经理和主管意识到一台 Kiwa KMH 300 给他们的输出时,他们询问 Camron 多久才能让另一台启动并运行。

不到两个月后,这家商店又生产了一台 Kiwa KMH 300。当 Alicat 收到第二台机器时,Camron 已经把他的固定装置和Tombstones拨进去了。第二台 Kiwa 在三天内就开始批量生产优质零件。

很快,Alicat 又购买了两台 Kiwa KMH 300 机器,这一次配备了 PC6 托盘更换器。卧式加工中心的速度和多功能性与标准自动化解决方案相结合,与立式机床相比,Camron 的循环时间缩短了约 50%。此外,Kiwas 的自动化在非工作时间启用了熄灯加工。

最终,Camron 将 Alicat 位于亚利桑那州图森的工厂中的每台机器都换成了卧式机器。

“在第一个之后,我意识到了立式机器的限制,”Camron 说。“我的想象力刚刚在水平方向上打开了一切可能。”

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