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让组装代替检验

2018-05-10 00:00410
凡是超过一次性调试装夹的加工,都仍有可能找到进一步提高加工效率的机会。当零件的加工全部完成以后,操作人员还可以在同一工位上进行零件的组装操作。

在完成零件加工的操作后,下一步的工作就是完成生产操作任务。

(A)

(B)

(C)

(D)

图1  工件由转塔安装
活塞是由铸件加工而成的。由于铸件的尺寸有一定的变量,因此,为了保证使工件能够恒定不变地在正确位置上进行加工,只依靠卡盘面夹紧铸件是不够的。还需采用安装在刀具转塔(图A)上的心轴锁定工件的位置。心轴内的弹簧垫块可与工件内侧的平面紧密配合(图B)。因此零件可以手工安装到心轴上(图C),然后通过转塔定位,使其另一端在卡盘上正确就位(图D)。由上到下依次为A-D。

明确地说,一台多功能机床可以通过一次性调试装夹完成一个零件的全部加工,那么下一步工作就是将组装操作任务转移到零件加工处的同一个工位上去完成。位于Illinois州Princeton市的Gardner Denver工厂在制造Champion空压机的过程中就采用了这样的方法。

Diana Delbridge女士是该工厂一台多功能车床的操作人员,她还负责检验由该机床加工生产的每一个活塞。为了保证零件生产的一致性,她根据检验结果,对这一零件的加工程序和CNC偏置情况作一些微小的必要调整。

Delbridge女士认为,与其将时间花费在检验上,还不如将她的时间直接花费在组装上。简而言之,她准备让组装来代替检验。如果活塞在组装过程中就发现不太合适的话,就说明必须对这一零件的加工工艺做必要的调整。

为了进一步巩固这一成果,惟一需要添置的新设备就是一套机械手装置,用于机床上加工零件的装卸。一旦该工厂在安装机械手以后,Delbridge女士将成为工厂中生产效率最高的雇员之一,同时为工厂创造更高的价值。

图2  该机床可以将工件转移到副轴上加工,以保证零件的各个表面能够在一个周期内完成加工,其工位转移是在主轴的运转过程中完成的

实现一次性装夹

William Glass先生是Gardner Denver公司的高级生产工程师。他说,上述技术的发展代表了多功能机床的一大特点——将各项操作成功合并,并可以促进其他各项工作的进一步合并。也就是说,零件的一次性装夹加工是完全可能实现的。该工厂过去需要采用4台机床、2个工作班次和每班2个操作人员才能完成活塞的加工生产。Glass先生知道,如采用一个复杂一些的加工工艺,工作效率可以进一步提高,但仍然需要使用1台以上的加工机床。活塞的直径上有一组相对的孔,它们不仅相互之间的位置是相对的,而且与内径槽也是相对的。Glass先生认为这些要求严格的孔径需要继续由一台独立的机床进行加工。车间购置的由Eurotech Elite公司提供的735 SL-Y型车/铣加工机床恰好能够完成这一工作。当该机床的主轴停止旋转时,它就变成了具有足够重复精度的C轴,可以对活塞中的相对孔径进行精确的加工。由于活塞可以在这台机床上一次性装夹完成全部加工,因此现在每班只需要一名操作人员来完成所需数量的活塞生产任务。

加工速度的选择

Delbridge女士解释说,机床根据运行速度进一步改进了自身的加工工艺,因此不仅使一些加工任务合并在了一起,而且现在完成这些任务的速度更快,效果也更好。她说,以前,粗车削加工操作只局限于采用硬质合金刀具,现在采用了陶瓷镶刀片,因此加工速度比以前提高了3倍。同样,许多孔径的加工以前采用普通的钻床和高速钢钻头,而现在采用的机床,其旋转刀具的转速高达8000 r/min,而钻头的材料为碳化物硬质合金,最终使加工达到了很好的成本效益。

过去,沟槽的加工采用单一的插刀,每当沟槽的尺寸开始发生过量漂移时,这意味着镶刀片也必须更换。现在,她提高了机床的转速,使用了2把重叠的插刀,一把用于一侧沟槽壁的加工,另一把用于另一侧沟槽壁的加工。如果沟槽的尺寸开始漂移,可以通过扩大2把插刀之间的跨距,来从同一镶刀片的加工中获得另外100个或者更好的活塞。

Glass先生说:“我们还从来没有制造过质量这么好的活塞。”这一事实是针对车间在合并操作过程中所碰到的另一个问题——影响工作效率的一些因素同样也会影响产品的质量。质量的提高是工艺流水线作业中出现的侧面效应。

在这里发生变化的并不只是活塞的加工工艺——在整个工厂内还发生了同一类型的工艺革新。Glass先生说,Gardner Denver的母公司有很多可供选用的生产方案,他的工厂正面临着真正失业的可能性,因为有的加工工作可能会流向中国和印度。

但工厂现在正在获得新的工作机会,活塞的加工工艺就能说明这一根本原因。由于在工具的重新装备方面增加了投资,并对其工艺改革进行了重新思考,该工厂一定能克服过渡时期中遇到的困难,并且让工厂中的生产人员发挥更高的价值。

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