Deking Screw Products 引进了 CNC
瑞士型机器,为企业带来了一种新的高效生产方法。但它也需要了解瑞士式加工固有的明显差异,以及公司领导者的思维方式转变。

瑞士型机

Deking Screw Products 于 2015 年将其第一台 Marubeni Citizen-Cincom Swiss 型机器上线。这是该公司自 1962 年以来一直使用的 Acme 品牌多主轴机器的生产方法的根本变化。图片来源:Deking Screw Products

由于没有自然的继任者,Geno DeVandry 面临着真正的可能性,即他将成为家族中最后一个经营 Deking Screw Products 的人,这是一家由他父亲于 1962 年在加利福尼亚州伯班克郊外创办的机械厂。Geno 一直在经营这家商店1970 年代中期,他 19 岁时独自一人。40年后的2015年,他依然依靠着开店以来生产的六台Acme牌多轴丝杆机床。

2008 年经济大萧条袭来时,Geno DeVandry 不得不解雇 Deking 的 43 名员工中的 40 名,其中一些人已经在公司工作了几十年。在接下来的几年里,Acme 螺丝机基本上处于闲置状态,每周都会带来新的担忧。“有时候我想,伙计,我不会成功,”他回忆道。

2014 年末与一位家庭朋友就瑞士式加工进行的一次谈话开始扭转局面。DeVandry 是一名女子青年联赛的足球教练,他经常在赛后与球员的父母聊天,其中包括一名恰好是西海岸顶级瑞士型机械加工专家之一的男子。DeVandry 记得那天,当时Marubeni Citizen-Cincom的应用工程师 Jouni Levanen参观了 Deking,参观了 DeVandry 最近加工的一个复杂零件。

“我来拜访 Geno,他拿着一个非常复杂的钛零件,这是他在六次手术中制造的,”Levanen 说。“我说,‘我可以在瑞士人身上做到这一点,一体完成。’ 他不相信我。所以,我做了一个时间研究,告诉他制作这个零件需要 90 秒。”

Jouni 告诉他关于这些机器的事情给他留下了深刻的印象,Geno 和 Jouni 决定合作开发本质上是 Deking Screw Products 2.0 的精密零件制造商,提供 数控 瑞士式加工。

协议达成后,Geno 突然取消了他刚刚订购的一台新线切割 EDM 机床(Geno 打算为 Deking 的 Acme 机床制造工具的机床),转而订购了 Deking 的第一台 Citizen-Cincom A20 Swiss 型机床。

Geno DeVandry、David DeVandry 和 Jouni Levenan。

从左到右:Geno DeVandry、David DeVandry 和 Jouni Levanen。图片来源:Deking螺丝产品

快进到今天,该公司现在拥​​有 10 台 CNC 瑞士型机器。Deking Screw Products 引入这种加工方式不仅为企业提供了一种新的高效生产方法。这不仅说服了 Jouni Levanen 加入公司,还说服了 Geno 的小儿子 David,后者曾在大学学习工程学,但将重心转移到了一家教育创业公司工作。

由于除了 Levanen 之外,Deking 的任何人都没有编程和操作瑞士型机器的经验,这意味着如今与 David DeVandry 一起经营公司的 Levanen 有很多东西要教给他的新同事。

我最近与 DeVandrys 谈论了从 Geno 到 David 的Deking Screw Products的所有权继承问题——您可以在“美国制造”播客上收听这段对话,或在此处阅读相关内容。但我也向 Jouni Levanen 询问了他一直在 Deking 向外行教授的瑞士式加工的一些细微差别,以及是什么让这些复杂的机器成为生产该公司小型、复杂的航空航天和医疗零件的优越方法今天主要生产。当然,这些细微差别是技术性的,但它们也需要改变思维方式,并重新编程即使是经验丰富的机械师对 CNC 加工的看法。

第一个瑞士人到达

当第一台 Cincom A20 于 2015 年问世时,Levanen 和 Geno DeVandry 将其设置好并通宵进行测试。第二天,Deking 决定开始将某些零件的生产转移到 A20,主要是紧固件和配件,这些零件是 Deking 通过 Acmes 或传统 CNC 车床的多次操作制造的。在这些机器上加工带槽的螺纹紧固件过去常常涉及手工倒角、滚转操作,然后是开槽和螺纹铣削的单独设置。但凭借 A20 的五个轴、四个旋转刀具和副主轴以及后主轴上的 X2 轴,允许同时进行前后加工,Deking 通常在一次操作中生产这些零件。

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带有 ID 槽和钻孔的零件过去需要使用自动车床进行多次操作。这些零件现在通常使用 Deking Screw Products 的 CNC
瑞士型机器在一次操作中完成。图片来源:Deking螺丝产品

通过一次操作生产零件从而节省时间并提高产量显然是瑞士型机器最直接的好处——不仅因为它们的“一体成型”能力,还因为直接 C 轴分度等技术,它通过主轴减速到任何选定的分度位置的能力来节省时间,从而无需在每次走刀时执行归零。

但是,DeVandrys 立即注意到的一个必然好处是增加了切削刀具的寿命。瑞士型机器使用沿 Z 轴移动的滑动主轴箱,同时通过导套进给旋转棒料。由于主轴箱可以在卡盘后面滑动,因此可以在靠近导套的地方进行 X 轴切割。这不仅可以加工长而薄的零件,而且刀具和导套之间的接近度也大大减少了工件上切削力造成的变形。当然,这会延长切削工具的使用寿命。

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瑞士加工的 Deking 螺丝产品零件的精细特征细节。图片来源:Deking螺丝产品

延长刀具寿命的另一个原因是什么?大多数(如果不是全部)瑞士型机床使用油代替冷却液,这不仅可以更好地控制切屑,还可以润滑导套、轴承和切削工具。 “刀具寿命达到顶峰,”Levanen 说。虽然切削油在温度控制方面不如水基冷却剂有效——这一事实需要灭火系统和手套来处理刀具更换——但切削油会均匀地从切削表面吸收热量,这有助于 Swiss-类型机器通常通过减少工件的热膨胀来实现±0.0002英寸(有时甚至更小)的公差。

他让它听起来很容易

除了 6 台 Citizen-Cincom A20 之外,Deking Screw Products 还拥有 2 台 Cincom L12 和 2 台 Cincom A32VII,棒材容量从 0.5 英寸到 1.25 英寸不等。如今,Deking 80% 以上的生产都发生在这些机器上,而且这一比例还在增长。随着公司的发展,它的利润也在增长,它重新雇用了几位在上次经济衰退后被解雇的机械师的能力也在增长。为了达到这一点,对于除 Jouni 之外的所有人来说,在 Deking 引入瑞士加工需要其员工的思维方式发生转变。这些机器的复杂性带来了过程控制挑战,这对于其他类型机床的操作员来说似乎违反直觉。

朱尼解释道。相对于其他类型的 CNC 设备,第一个(据他说,最容易)理解的区别与编程有关。传统的 CNC 车床的车刀在 X 和 Z 方向进给以与零件接合,并且棒料的面被认为是 Z 零。在瑞士,偏移量是相反的。是主轴箱在 Z 方向移动,因此棒料在 Z 方向进给刀具。因此,Z 零仍然在同一位置,但与正负相关的移动是相反的。

Deking Screw Products 车间的 Jouni Levanen

在 2015 年作为共同所有人加入 Deking 之前,Jouni Levanen 是一位经验丰富的瑞士型机器程序员和 Marubeni
Citizen-Cincom 的主要西海岸销售代表。照片来源:Deking螺丝产品

“一旦你记住任何你想要做大的东西[即更长的部分,更深的洞],你就会加号,而任何你想变小的东西,你都会减号——一旦你通过你的头脑,它真的只是与典型的 CNC 编程相同,”Jouni 说。“你也有半径,顺时针的半径是G2(圆形插补代码),逆时针的半径是G3。所以现在,当你从负数切换时,你的 Z 轴正朝着不同的方向移动。除此之外,都是一样的。”

“他让它听起来比实际容易得多,”大卫补充道。(应该注意的是,Jouni Levanen 是手动编程的,不喜欢使用软件。但那是另一回事了。)

瑞士型 CNC 编程和加工的另一个关键区别本质上更具战术性。由于瑞士机器通常用于生产需要导套支撑的长径比零件,因此工件是分段加工的。

在 Deking 的瑞士型机器上可以实现的精细细节的示例。 图片来源:Deking螺丝产品

在 Deking 的瑞士型机器上可以实现的精细细节的示例。图片来源:Deking螺丝产品

这对于保持被加工工件的部分完全由导向衬套支撑是必要的。不是粗加工然后精加工整个零件,而是在进入下一个零件之前使用尽可能多的主轴和刀具更换进行完整加工。这包括 ID 和 OD 线程,尽管有这种分段,它们仍然是无缝的。

“当您开始使用瑞士型螺丝机时,您总是希望先进行任何 ID 工作,”Levanen 建议道。“然后你可以开始对肩部和凹槽进行分段车削,然后继续加工其余部分。” 这些段的长度通常为 0.750 英寸,以保持导向衬套支撑提供的刚度。

强调这一点的是原材料质量的重要性,Levanen 说,在过去的 20 年里,原材料质量有了很大的改善。Deking 要求其材料供应商提供在整个长度上保持 ±0.001 英寸直径的棒材,无论材料是铝、不锈钢还是合金钢、钛、塑料、高镍合金还是工具钢——公司所有这些机器。Deking 不再研磨其棒材以达到这些严格的公差或所需的直线度,直线度应小于每英尺 0.001 英寸。Levanen 通常更喜欢内衬硬质合金的导向衬套,因为它们具有高刚性和耐磨性。

综合起来,所有这些变化使 Deking Screw Products 成为稳定的航空航天供应商,获得了 AS9100 认证,并扩大了其在医疗、国防、电子和商业行业的影响力。该车间还在传统的 CNC 车床上加工零件,并使用自己的 EDM 机床为它们生产工具。但由于瑞士式加工带来的影响,其工作性质和客户群正在发生变化。

在我们采访的这一点上,仍然偶尔在商店工作的 Geno DeVandry 从房间后面插话。正如你自己所听到的,在这么短的时间内看到德敬的业务性质发生如此巨大的变化对他来说并不容易。但很明显,他对 Jouni 和 David 在过去 45 年的领导力基础上所取得的成功感到兴奋。

“这种业务真正重要的是你必须不断尝试新事物,因为事物在不断变化,越来越快,”他说。“即使在我经营这个地方的时候,我们的优势之一就是我们愿意一直尝试新事物。现在这种情况仍在继续,因为他所说的衬套的碳化物涂层之类的东西——材料正在发生变化。工具每天都在变化。你必须不断尝试新事物。”

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