随着独立激光切割系统的出现,对小型钣金加工厂颇具吸引力的设备——组合机床在制造业的销售状况仍然停滞不前,因为这类机器具有的双功能特征被认为对加工厂经营者不够经济的。他们认为当在进行一种加工的时候,另一种加工得不到利用就失去了效率。然而,随着时间的历练,当系统变得更高效时,这种情况也出现了些许改变。为此美国《Industrial Laser Solutions》杂志在Amada America公司的帮助下,着手采访了三家组合型加工机床的用户,一家是加工站,一家合同加工,还有一个是自有品牌的加工企业。
PDS公司(Premier Dedicated Solutions)坐落于美国加州Anaheim,是其母公司Premier Mounts旗下的一个主要工作站。Premier Mounts生产1000多种产品并拥有全球化的分销商网络,它是世界上最大的支架供应商之一,其产品用于从等离子及LCD显示器到投影仪和监视器等一系列设备的安装。PDS为Premier Mounts提供用于制造这些支架的钣金元件。
PDS占据其母公司11万平方英尺场地的4.5万平方英尺,与母公司的定制支架业务紧密相连,该业务在全世界带来可观的销售收益。这些定制业务既可以是为一家娱乐场所安置多屏幕显示器,也可以是简单地用于家庭或游泳池附近安装等离子屏或液晶屏。
在成立PDS分部之前,Premier公司将所有的钣金制造工作都转包给当地的厂家。2005年,Rich Pierro受聘为顾问,在公司内部建立一个加工站。当看到预计的生产和定制业务启动,他决定给新的加工站配置一台Amada折弯机和一台Amada EMLK组合型激光机/转塔冲床。安装开始于2006年7月,9月便开始生产。该工作站的发展十分迅猛。当谈到Rich Pierro为何选择一台组合型加工机床而不选择独立激光切割机或单独的冲床时,Pierro表示场地面积决定了选择组合设备更好。
现在加工站由35个工人按照一班8小时和四班10小时的轮班工作。Pierro已决定增加第三条生产线以满足市场对纯平显示器支架日益增长的需求,同时Premier也在庆贺30年以来持续增长的销售业绩。此外,规模有限但利润丰厚的加工站业务也归功于公司卓越的生产设备。
PDS现在已将最初的两台机床与另一台Amada折弯机整合利用,成为一个拥有两台数控车床、一台数控铣床、一台折弯机、一台Amada剪板机、一台自动带锯、TIG、MIG和点焊工艺及最先进的粉末涂装线的加工站。同时涂装线庞大的生产能力也为之带来外部的业务。PDS能切割大部分12 gauge的软钢,和范围在0.020至3/8英寸薄厚度的软钢、铝和不锈钢。
Pierro选择组合系统的原因在于它的柔性,即能在同一单元里进行两种不同的操作。PDS要生产设计用于特殊支架的快速原型部件,随之而来的将是源源不断的后续业务。
PDS为客户提供一站式定制服务;通常由客户提供一个想法,然后PDS根据该想法开发一种特殊支架。此项能力使得它在特殊市场领域打败竞争对手。定制支架业务能带来数千美元的收入。事实上,定制支架业务是PDS的一项特长,也是其激光切割业务的主要部分,也是为何激光/转塔冲床系统在加工中有必要存在的原因。其中一种复杂的定制支架用于多屏显示器,经常可见于娱乐场所,在那里16台纯平显示器组成俗称为“电视墙”的设备。nextpage
当问及Pierro除了工厂场地限制以外还有什么其他原因促使他选择了组合机床,他说:“我能加快冲床的加工速度,并可只将激光用于成型加工中。我们需要时常中断生产,我并不喜欢那样做,但是在我们狭小的场地里只有那一台机床。但是我们已经习惯了这种方式,我能简单地将激光程序输入设备,然后快速地完成外形切割,接着再转回到冲床的加工步骤。
一旦项目进入到生产阶段,PDS开始尽量避免使用激光和冲床,即使只加工50-100个部件;利用标准的转塔冲床设置转换工作是非常快速的。日常工作流程的特点就是经常会被中断,那么车间需要适应不断的来回转换。Pierro使用第二班生产来优化冲床工作的时间。白天主要用于短时间的加工和成型业务。
Pierro对Amada的激光/转塔冲床很满意,表示它们能很好地运转。在安装设置阶段有过一段很短的学习过程,其中包括Windows基础操作,这对培训员工很有帮助。即使两班的操作员都接受了培训,但是他表示通常很难找到乐于在制造业工作的人。然而,近来他很惊喜地发现,即使找来未接受过培训的工人,让他们上岗,只需对他们提供很少的培训,就能使其独当一面。
随着现在对切割的需求越来越多,Pierro打算雇用更多的员工,用于装配、工程中,并增加新的激光器,但他表示那将会是一个飞行光路的独立设备,因为这样能以足够快的速度满足日益增长的切割业务需求。
钣金加工站
在1984年决定创办自己的事业之前,Al Stucky Jr. 已经为一家位于旧金山Bay Area的大型加工站工作了近10年。他给出的原因是:“对于我来说,这是人生中一个进行尝试的合适时间,如果不是现在,又是何时呢?”
他和一名合作伙伴在这个领域内有着许多年的经验,从白手起家,一开始没有任何的业务资源。他们四处奔波,购买并在加州圣克拉拉市的一幢租来的建筑物中安装好设备。他们为这家公司命名为MASS精密钣金公司,来自他们各自名字中第一个字母的组合。
得益于Apple、Hewlett Packard和IBM等电脑公司的带动,Bay Area当时进入了高速发展期,对钣金机柜的订单开始不断到来。为了更好地完成订单,他又添加了新的自动分度CNC转塔冲床设备和折弯机,选择了Amada作为主要的品牌,不仅因为他喜欢这个品牌的设备,而且他承认该公司提供的资金支持很有吸引力。他选择了一台拥有自动上料系统的设备,使其开始进入自动化生产,如今他还在继续这一偏好。在第一年的年底,他增加了第二台转塔设备并将折弯机的数量从2台增加到4台。在接下来的几年中,他增加了12台转塔冲床,并为每台冲床配备了2台折弯机。
在第二年的年底,他从6500平方英尺的厂房搬进了1万平方英尺的厂房,并在随后的两年中又增加了1万平方米的面积。在1989年他搬到了加州的San Jose,并搬入了4万平方米的厂房。今天这家公司已经拥有总共5幢厂房,总面积超过22万平方英尺,其中包括他在加州Campbell购买的机加工车间,总员工人数达450人,使得MASS成为该地区顶尖的工厂之一。
在1990年代,随着本地经济的高速发展,加工站面临着满足钣金机柜生产需求的巨大压力。这段时期是激光切割机的黄金年代,随着他们很快开始替换转塔冲床,在十年中数十台独立激光机被安装在硅谷地区。MASS在这一领域占有良好的份额,不仅因为它精密的加工,还由于这家公司的敏捷制造,能在数天内完成别家需要数周才能完成的工作。
在1993年,在听说激光切割软钢的优点之后,Stucky从Amada购买了Lasmac激光机。他承认在为公司引进激光切割设备上有些迟疑。当问他为什么时,他承认是出于个人对转塔冲床的偏好。但是他很快发现,在使用激光切割以后,工具成本降低了,同时在安装设备生产时也很灵活。2000年,他又购置了一台Mitsubishi 2512LZ钣金切割机,因为这样他能在钣金加工上有更多种选择。从2000年到2003年,随着电信行业泡沫的出现,Bay Area的钣金制造业出现停滞,一家又一家的加工站倒闭了,而MASS幸存了下来,只受到很小的影响。 nextpage
2004年行业复苏,Stucky意识到公司需要更强大配置;于是购买了一台几乎全新的 Amada Apelio 367,58-工位转塔, 2 kW CO2激光加工单元。这实际上已经让MASS进入了组合加工领域,并为公司打开了思路,明白该设备能为公司完成哪些工作。操作人员于是开始寻求多种运用组合机床的方法。
当问及复合机型存在的经济缺陷,即在运行一个功能时另一功能无法运行-时,Stucky承认他也曾有组合机床得不到完全利用的想法。即使采购价格在急剧上涨,他仍觉得在装备方面节省了大量的时间,因为他们可以尝试多种特殊外形的加工,采用CAD系统和激光机能很容易解决。这使他在编程、工装和设置方面节约了成本。
当被问到为何不采用独立激光机时,他说也有一台二手Mazak Turbo X48机器,可它们不是太旧,就是为生产特殊产品而准备的。他觉得现代的独立机床已有很大的改进,并表示下一台他采购的激光机将取代至少一台冲床机。
Joe Mirabel负责转塔和激光器,他说:“我们做的许多工作需要加工具有成形特征的部件,以及激光所不能加工的埋头孔。”组合机床让他们能以生产所需的速度进行冲孔、成形和激光切割。
去年,因Apelio 的成功,Stucky又购买了一台新的Amada EML 3610冲床/激光组合机,配备4 kW CO2 激光器。这款机器以满负荷运转,这更让他相信这台新设备能为公司带来更多收益。现在这两台组合机型也处于热购中。他们为自动上/下料转塔设备和激光机安排了三班的生产任务。每日加工能力最高可达数千件,但通常是在50-500之间。该公司为世界各地的客户加工部件,甚至和亚洲地区的公司竞争。
Mirabel说这台激光设备已经满足了所有的期望,并有出色的运行时间。MASS操作人员只需做很少的维护,当机器出现严重故障时他们才打电话给供应商,但这很少发生。他说:“激光切割占据复合机型20%的运行时间。”MASS加工材料的厚度大多在10至20 gauge之间,主要加工软钢,以及一些不锈钢及铝材。
Stucky说他的公司是一家加工用于电子和医疗行业的薄型板材的精密钣金制造商,能完成设备外壳的任何组成部分,公司还有一支加工团队,他们能处理所有机加工部件。最终该公司能提供全方位的解决方案,包括整体交钥匙组装业务。
产品制造商
A-dec由Ken和Joan Austin于1964年建立,被称为牙科设备领域美国本土最大的供应商。这对夫妇最开始从两种产品起家——其中之一是抽取唾液的设备。到现在为止,他们能提供你在牙科诊所能见到的所有产品,除了手工具以外。产品包括椅子、凳子、灯具、橱柜和其他一些附件。从开业的第一天开始,A-dec就坚信公司自己生产所有的产品能保证产品质量和准时交货。
Daniel Browns worth是位于Newberg公司钣金加工厂的总监,他告诉我们,他们有14幢厂房,里面包括加工车间、塑料加工、组装、销售和工程——所有必需的设备,以便能生产公司产品线上的每个产品,甚至一些超出该领域的部件。因此在最开始,当该公司增加新产品时,同时也增加了内部制造的生产能力和产量。
Browns worth举了一个例子:因为他们公司承接了大量的激光切割工作,于是采购了一台自动激光切割系统。当时该公司没有生产过与薄不锈钢钣或厚板相关的产品,因此将这部分业务外包强梢岳斫獾摹rowns worth在5年前开始担当该公司的制造工程师,因为当时A-dec公司每年要在激光切割方面花费逾一百万美元,于是他被要求为A-dec公司物色一台基于新技术的激光切割机。
公司管理层一经决定向激光切割转移,Browns worth就开始考察在市场上的所有设备,从独立的激光切割机到自动化系统。Browns worth拥有机床和自动化系统方面的背景。此时对于他来说已经能够将所有的设备相连,进行单元化设置了,该单元包括了一台冲床、两座储料塔和一台独立的激光机,令他感到麻烦的是安装所有这些系统所需要的设置时间。因此他虽然拥有一套全自动化的系统,但只能运行根据转塔设置时间进行设置的部分。他还需要机器的灵活性。
由于这是公司主要的投资项目,他对整个市场进行了评估,最后将他的选择范围缩小在一台激光/转塔冲床组合系统上。此组合机型能包括一个标准转塔并采用激光来切割型材和非标结构。一台标准的转塔设备需要定制工装,设置用来完成非标结构的加工。
我问他是否思考过这样一个问题,组合机型加工意味着激光在冲孔加工方面是空置的,反之亦然。Browns worth反驳说一台复合机床对A-dec公司来说是节约成本的,一部全自动化机器的设置时间相对两台独立系统来说要减少约3000小时。他选择了一台Amada EMLK激光/转塔冲床系统,该系统从他的调研结果中脱颖而出,并被安装在了一个新改造的钣金加工厂。该设备是Amada公司同类型产品售出的第一台,拥有一台4 kW CO2激光器 和一个5×10英尺切割平台,于2006年年中安装完毕。除了一些开始阶段自动化系统的问题(几周后被解决),该复合单元一直在生产特定规格的零件。 nextpage
该设备目前进行两班作业,每班10小时,一星期五天。事实上,Browns worth想要尽可能地多用冲床单元,因为它冲一个孔的速度要比用激光穿孔再切割要快得多。激光主要用于外形切割或生产不常见的形状。标准孔由冲压模制造;其他的采用激光加工。
A-dec在系统中做了一些原型加工,由他自己工厂的模范车间上传文件来完成。组合机型的柔性允许原型在生产环境中完成。零设置让更换新部件的变化对于车间来说更为透明。
生产时有上百种机器在运转,多数零件都有5.5英尺长。虽然该公司仍然加工并用粉末喷涂软钢板,但趋势是向不锈钢发展,这也是促使购买一套激光系统的另一诱因;不锈钢用冲床加工来说比较困难,但是采用氮气进行激光切割则能加工出完美的边缘,没有刀具磨损。不锈钢是如今客户的需求之一。同激光技术相比,冲床是无法相提并论的,无论怎样的加工需求,激光机都仅需一次设置就能完成。被加工材料的厚度多半是11 gauge或以下,较厚的材料则由一台立式的龙门型激光机处理,该设备也同样连接到能装载88000磅材料的储料双塔上。
据Browns worth说,加上非停机时间,此设备的运行时间达到95%,大部分时间无需人为介入。唯一需要中断的是将完成的产品从钣金中取出。该系统在购买时就考虑到扩容的需求,因此A-dec公司很容易就能实现全天24小时的生产运行。
基于这些采访得出结论:对于某些公司来说,主要考虑的是零件产量和柔性需求,组合机型能满足这一点。对于采访的三家公司而言,组合机型确实做到了,并且他们对自己的设备都充满期待。
激光/转塔冲床
美国Amada公司产的EMLK将电子马达冲孔技术与混合动力驱动的激光运动系统充分融合,创造出快速、高效的冲床/激光加工机。现在市场上出售的是具备4 kW的激光功率,在2008年将有2.5 kW的产品问世。标准的转塔结构包括58工位,其中4个工位有自动分度功能。
EM技术允许完全控制冲压机,并将其中一小部分用到液压系统。此项设计通过发电、贮存,使用了电力的一部分,并将能量用于冲压加工过程中。
EMLK3610NT型机床能加工60 × 240英寸的钣金,重定位在一个毛刷工作台上以减少部件磨损。活门能容纳5英尺宽的部件通过。该设备能与一套上/下料系统组合。一套零件取出系统可将加工好的工件移走,并码垛在托盘上,或者直接将该工件转移到中间的传送带,保持工序重复快速地进行。