走在动力旅途上的加工厂

   2019-06-11 38
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        即使是在其最疯狂的梦想中,“大艾迪”Green恐怕也从未设想过他的小后院式机加工厂有朝一日竟能够为一个关键项目加工零件。这个项目致力于大大降低美国对国外浓缩铀的依赖性,而这些铀用于为核电厂提供能源。
        该项目由USEC有限公司(www.usec.com)经营,采用技术先进的、通过离心力分离铀235和铀238从而浓缩铀的离心机。USEC的离心机比国外现用的任何离心机都大,且生产率更高。
        USEC公司在其位于田纳西州橡树岭市的美国离心机技术和制造中心为其离心机制造大量金属零件及子组件。
        他们采用的离心机高约43英尺,直径约24英寸。预计到2012年底,USEC位于俄亥俄州皮克顿市的美国离心机厂将有11500台离心机投入使用。公司当前的目标是,每月生产几百台离心机。
        USEC的战略供应商Babcock & Wilcox (www.babcock.com)在橡树岭工厂负责生产离心机的所有金属零件。他们生产大部分零件,特别是所有归类零件。
         ARMEC的卫星加工厂提供未归类的零部件
,同时还负责为USEC的铀浓缩项目培训熟
练机械师。
        在美国离心机技术和制造中心的Babcock & Wilcox公司总裁兼总经理Carl Durham说:“第一眼看去,需加工的离心机零件似乎并不复杂。其实它们的允许公差特别小,要求百分百通过检测,用于零件的材料需要进行严格的热补偿,所以加工起来非常困难。”
        由于项目涉及范围太大,Babcock & Wilcox将未归类的零件外包给40多个分包商,其中两家分别是 :田纳西州诺克斯维尔市的ARMEC公司 (www.armec.us)以及田纳西州Oliver Springs市的橡树岭制造厂(www.oakridgefab.com),后者就是“大艾迪”Green于1989年创立的加工厂。
        USEC的制造开发兼集成经理Ben Jordan说:“ARMEC及橡树岭制造厂都是为满足USEC需求而扩大自己产能的加工厂的典范。”
        Jordan说,橡树岭制造厂以高质量、低成本而闻名,特别注重客户服务。早在Babcock & Wilcox于2008年初掌管该项目前, USEC就开始与橡树岭制造厂合作,那是2001年。
        USEC最初将一些普通、小批量加工任务委托给此加工厂,后者均按时完成,且价格公道。在USEC有急件时,该加工厂甚至通宵达旦地工作,周末加班加点地完成。
        Jordan说:“后来不久,橡树岭制造厂注意到我们公司还有一些加工项目他们没有中标,于是他们扩大规模,增添设备,希望 赢取这些此前未能获得的、更高水准的加工项目。”
        遗憾的是,“大艾迪”Green没有看到自己的加工厂扩容——他于1998年去世了。在其大儿子Edward Scot Green、经营经理Doug Zink、Scot的两个弟弟Matt、John及他们的母亲Phyllis(当今厂主)的管理下,工厂赢得了USEC高水平的加工项目,正走向更大的繁荣。
        Scot说 :总而言之,要获取更多的USEC加工项目,加工厂需要更高精度的机床(主要是带动力刀具的车削中心)以及更好的零件检测手段。最初,橡树岭制造厂安装了两台带动力刀具的森精机(www.moriseiki.com)车削中心。它们大大提高了工厂的生产力,大大改善了零件精度,还提高了工厂的零件加工能力。
        Scot说:“如果没有动力刀具,工厂就处于落后态势——现有的公差水平使我们很难从一台机床换到另一台机床加工零件,还能依然满足所要求的小公差,而动力刀具改变了这种状况。我们的目标不再是满足公差要,现在我们追求高精度的复杂加工项目,以免加工项目流失到其他国外供应商处。”他还补充说:USEC加工任务是将工厂推往高精度的真正原因。
        高精加工项目促使橡树岭制造厂为现有设施升级,如虎添翼。
        新添的设备有几台新森精机机床及一个检测室,其中装有一台高档卡尔-蔡司(www.zeiss.com)三坐标测量机。
        工厂现在拥有四台森精机机床,最新的一台为DuraVertical 5100。同时,工厂正计划增添一台带Y轴功能及动力刀具的NL 3000车削中心,用于加工直径达16英寸的零件。
        Scot说 :“对所有承包商而言,USEC项目都是个大项目,我们想一直参与其中。为此,我们必须对材料进行仔细检验,跟踪从材料进厂那一刻起所发生的所有情况,编写质量检验文档,最终通过USEC质量小组的审核。”
        工厂现有28名员工,因为USEC项目,他估计还须再增加10名员工,该加工项目可能将使工厂每年2百万美元营业额翻三番。
        Scot说:“我们必须慢慢壮大,每笔投资、设备增添都需评估再评估。机床购买是件大事——先要做计划,然后精确执行。好的机加工厂必须具有提高其卖点的加工能力,还必须拥有养得起新设备的加工项目或者在财务上具备预先购买新设备的能力。”
         USEC尺寸更大、生产率更高的离心机
        就如橡树岭制造厂不断壮大以满足USEC的制造需求一样,ARMEC也是这么做的。ARMEC建厂时只有两名员工,如今却成长为一个制造USEC机床工具的大型加工和工程集团,同时还负责一个卫星加工厂,在那里为该项目加工未归类零件。
        在USEC的美国离心机技术和制造中心,有一个名叫离心机技术中心的大楼。它就是ARMEC参与该项目的入口。
        USEC请ARMEC对机床进行鉴定,为归类零件开发加工工艺,并为该项目孕育熟练机械师。
        ARMEC在离心机技术中心里作机加工的开发工作,一旦其开发的加工工艺趋于完美,就会被转移到美国离心机技术和制造中心,在那里进行大批量生产。ARMEC为Babcock & Wilcox服务,会继续在Babcock & Wilcox名下进行开发工作,但是也将计入实施大批量生产的团队中。
        对于大批量零件生产,美国离心机技术和制造中心提供了300000平方英尺的建筑面积,还配备一些加工和检测系统。
        Babcock & Wilcox的Durham说:“我们在加工中心里进行大量的自动化生产,拥有电火花加工机床、车床、铣床、铣-车复合中心及磨床等。最后该工厂拥有的机床数将超过100台。”
        但是ARMEC 的总裁Mike Tuck说:并非所有机床都可以制作离心机零件。要制作离心机零件,需要机床不仅能对单件零件实现尽可能高的精度,对大批量生产也能实现。
        Tuck说:“在生产零件时,我们必须控制所有变量,从设置到工装直至机床,这是整个过程中最重要的变量,因为热和定位误差可能引起不良后果。须知有些零件有100多个加工部位,尺寸和形位公差都特别小。”
        离心机技术中心的目标是从制造方面着手尽可能地消除机床误差。Tuck说森精机机床就可能实现这一目标。
        用于USEC项目的所有森精机机床以及蔡司三坐标测量机,均来自位于北卡罗来纳州夏罗特市以及田纳西州Brentwood市的森精机经销商J&H机床有限公司(www.jhtools.com)。该公司还给ARMEC的卫星加工厂及橡树岭制造厂提供了所需的森精机机床及蔡司三坐标测量机。
        J&H还在美国离心机技术和制造中心安装、集成了自动化和检测设备。J&H的Rob Johnson说:与USEC合作非常微妙。
        他说:“他们的最终目标是找出精度尽可能高的‘完美’机床,如果除了什么问题,USEC要搞清楚问题是出在工夹还是工装上,但是不能出在机床上。”
        为了找到一台尽可能完美的机床,USEC要制作一系列试件。
        他补充说:“没有一件试件与实际的零件一模一样,但是它们却对测试机床的能力形成了很有趣的挑战。经过更仔细的检查后,我们可以看出那些技术挑战究竟是什么。”
        Johnson说:“USEC严格的工艺测试包括:在不同位置放置具有紧公差带的模型及花毽,详细检查滚珠丝杠的反向间隙 ;使用大型试件,检验机床从大直径调整到小直径的过程中能否连续保持高精度加工能力,同时测试机床的多轴轮廓加工精度。”他还补充说:森精机机床是唯一百分百通过USEC严格工艺测试的机床,圆满地完成了Johnson之前认为不可能实现的任务。
 
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