機(jī)械行業(yè)的業(yè)務(wù)普遍出現(xiàn)了下滑和外流蜕裳。2015年仓煌，LeanWerks公司的業(yè)務(wù)確實(shí)在下降，這主要是因?yàn)楣S的很多業(yè)務(wù)都來自油田客戶屠蚌。當(dāng)時(shí)訂單數(shù)量出現(xiàn)明顯下降菠吟，工廠為了生存將剛剛購(gòu)買的車削中心賣掉，并解雇了60余名工人啊衣。

這種情況導(dǎo)致位于Ogden的工廠開始從事其他行業(yè)的工作煮卢，如航空和高速自動(dòng)化，以確立更均衡的客戶基礎(chǔ)和更穩(wěn)定的工作流程糖追。LeanWerks目前已通過AS9100C航空標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證示婉，并開始對(duì)部分現(xiàn)有的機(jī)械加工能力進(jìn)行改造，使之更好地適應(yīng)在新的行業(yè)里即將遇到的加工任務(wù)胆建。

舉一個(gè)使用鋁熔模鑄造加工噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料過濾器外殼的例子。LeanWerks公司參與這項(xiàng)工作時(shí)肘交，實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)度已經(jīng)比航天鑄造工廠客戶的產(chǎn)品交付計(jì)劃慢了近一年笆载，因?yàn)閮?nèi)部機(jī)械加工流程落后，導(dǎo)致生產(chǎn)速度非常緩慢涯呻。結(jié)果凉驻，安裝這些過濾器外殼的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的原始設(shè)備制造商失去了耐心，工作延期導(dǎo)致的材料積壓也讓其他客戶感到失望复罐。因此涝登，為了減少內(nèi)部加工資源的負(fù)擔(dān)，鑄造工廠聯(lián)系LeanWerks效诅，希望其考慮接手這些鑄件的機(jī)械加工工作胀滚。

盡管很多工程師認(rèn)定使用熔模鑄造進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)槿勰ｈT造比其他鑄造工藝提供的模具更復(fù)雜乱投、尺寸精度更高咽笼，但熔模鑄造仍然需要進(jìn)行機(jī)械加工，才能準(zhǔn)確滿足高性能結(jié)構(gòu)的要求卤檐。然而僚魁，各種類型待鑄件的差異化及相關(guān)的復(fù)雜工件夾持要求，也導(dǎo)致一些工廠無法承擔(dān)這種類型的機(jī)械加工工作迟铺。

圖1 LeanWerks開發(fā)了一項(xiàng)將刀具视樱、工件夾具和零件探測(cè)技術(shù)融為一體的工藝，車銑使用這項(xiàng)工藝可以一次加工熔模鑄造部件的五個(gè)面

例如舅狭，燃料過濾器外殼零件需要多種機(jī)械加工工序哼曙，包括銑深孔扯涝、打孔、表面加工材框、鉆孔桃逆、敲擊、內(nèi)徑切槽和3D輪廓繪制缰俭。一開始贫莹，工廠認(rèn)為可以使用三軸銑床進(jìn)行多次加工，然后使用車床進(jìn)行一次加工京挖，即可完成工作窗慎。然而，工廠最終確定卤材，這不是最佳策略遮斥，因?yàn)榱慵奈恢萌莶钜蠛車?yán)格，數(shù)據(jù)很復(fù)雜扇丛，進(jìn)行多次加工是無法滿足要求的术吗。

LeanWerks的思路是考慮如何利用Mazak Integrex i200s車銑的切割能力減少在機(jī)械加工過程中接觸零件的次數(shù)。工廠主要使用這種機(jī)床生產(chǎn)石油燃?xì)夤I(yè)中的高壓抽吸工件帆精，如水力壓裂和長(zhǎng)盤管應(yīng)用所需的旋塞閥錐形插件较屿。Integrex非常適合閥門插件，因?yàn)樗饶苻D(zhuǎn)動(dòng)零件的錐形外徑卓练，又能切割內(nèi)部的軸間孔隘蝎。機(jī)床還可以切出孔所需的圓環(huán)，這需要通過五軸切割操作完成襟企，因?yàn)榭椎谋砻媸清F形的嘱么。

也就是說，在車銑上加工燃料過濾器外殼部件不需要旋轉(zhuǎn)顽悼，面臨著很多挑戰(zhàn)曼振。例如，A356.0航天級(jí)鑄造鋁含硅量較高孝仅，切割起來較困難卑绢。另外，零件所有表面的角幾何特性各異叉室，其中包括一個(gè)重要配件要放進(jìn)13?in(1?in=25.4?mm)深的鑄件底部蛮嘹，而薄壁區(qū)域在機(jī)械加工期間會(huì)發(fā)生振動(dòng)。另外布撑，具有復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的部件要采用嚴(yán)格的公差诲要，其中一些分廠分散的部件采用0.25?mm的真實(shí)位置容差，其他較集中的零件采用±0.01?mm的尺寸容差和0.05?mm的真實(shí)位置容差。

這樣粱目，LeanWerks只用三步就讓自己的車銑能夠一次加工熔模鑄件的五個(gè)面楣善。第一步是設(shè)計(jì)一個(gè)鑄件固定裝置，確贝炖叮可以在部件的五個(gè)面上進(jìn)行機(jī)械加工陡花。該裝置設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分是一個(gè)支架，用于支持鑄件抒寂，同時(shí)幫助人員從支架腿之間和旁邊接觸到部件结啼。為了將鑄件固定到支架，在支架腿之間安裝了一個(gè)鏈條和滑輪機(jī)構(gòu)屈芜，保證夾緊力平均分布郊愧。

由于車銑不能提供足夠大的Y軸行程，無法到達(dá)零件所有位置井佑，在裝置上增加了一個(gè)鳩尾滑道属铁，這樣支架和部件可以滑動(dòng)，并在滑動(dòng)到可接觸的位置后重新夾緊躬翁，而不必反復(fù)固定部件焦蘑。為了確保足夠堅(jiān)固，使用固定銷和焊接工藝將支架固定到鋼底板上盒发。底板固定在鳩尾滑道的鞍狀結(jié)構(gòu)上例嘱，而滑道底座固定到機(jī)床已有的三個(gè)爪式卡盤的卡爪座上。

圖2 這是在機(jī)床上加工相同的熔模鑄造零件

接下來迹辐，工廠集成了一個(gè)接觸式觸發(fā)探測(cè)系統(tǒng)。接觸探測(cè)是必不可少的甚侣，因?yàn)槊總€(gè)待鑄件的形狀有細(xì)微差別袍城，使用滑動(dòng)裝置解決Y軸的行程問題會(huì)改變零件位置。通過探測(cè)可以準(zhǔn)確確定零件移動(dòng)后到達(dá)的新位置妇保，并確保之后的切割路線最適合實(shí)際的零件位置篓翠。

實(shí)際上，工廠意識(shí)到需要使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的探頭和一個(gè)伸長(zhǎng)探測(cè)器才能接觸到零件內(nèi)較深的部分雨担。由于車銑只有一路探測(cè)通道酥徽，LeanWerks使用雷尼紹 RMI-Q無線接收機(jī)對(duì)車床進(jìn)行了改造，并在主機(jī)床控制面板內(nèi)安裝了一個(gè)可編程邏輯控制器(PLC)卡由颗，用于處理第二個(gè)探測(cè)信號(hào)铸老。短探頭使用25 mm長(zhǎng)的探針，而長(zhǎng)探頭使用安裝在200 mm擴(kuò)展部分的50 mm長(zhǎng)探針坛铭。兩個(gè)探測(cè)器都使用雷尼紹 RMP-60探頭外殼翰谋。

圖3 為了探測(cè)外殼深處的情況，LeanWerks在200 mm的伸長(zhǎng)部分上安裝50 mm長(zhǎng)的探針

探測(cè)程序使用雷尼紹的檢查增強(qiáng)軟件進(jìn)行編程，最終代碼添加到正確位置的機(jī)床程序签孤。外殼底部端口的初步探測(cè)程序測(cè)量點(diǎn)和外殼前面的開口共同確定了零件的中心軸订骂。其他待探測(cè)部分包括：靠近表面的一個(gè)小端口，用于確定部件的旋轉(zhuǎn)方向份殿，和主側(cè)法蘭的內(nèi)壁膜钓，用于確定部件Z軸位置。Mazak工作位置誤差補(bǔ)償(WPEC)軟件模塊可以通過初步探測(cè)程序得出真實(shí)位置計(jì)算以探測(cè)偏差卿嘲，通過軸的轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)來移動(dòng)零件颂斜。在初步探測(cè)程序執(zhí)行完畢后，再進(jìn)行一次探測(cè)腔寡，確認(rèn)相關(guān)部分和后加工表面的位置焚鲜。

最后，工廠使用先進(jìn)的刀具技術(shù)對(duì)零件和磨削鋁材料進(jìn)行深入機(jī)械加工放前。為了完成這項(xiàng)工作忿磅，工廠使用了Rego-Fix powRgrip工件夾緊系統(tǒng)。作為冷縮配合裝置的替代者凭语，powRgrip是一種機(jī)械壓接系統(tǒng)葱她，由工件夾緊裝置、精密夾頭和用于將夾頭和刀具插入到加緊裝置的緊密臺(tái)式液壓夾緊裝置組成似扔。根據(jù)Rego-Fix的說法吨些，系統(tǒng)能夠產(chǎn)生很高的加緊力，同時(shí)將總指示計(jì)讀數(shù)保持在0.000?1?in以內(nèi)弯棠。系統(tǒng)的高硬度延長(zhǎng)了刀具壽命词羹，提高了切割準(zhǔn)確度。

工作使用的刀具必須具有較大的正前角笋据，可以在高速運(yùn)行時(shí)完成較淺的切割膛灯。使用了帶無涂覆層、高度剖光下碗、高度正向的插件的Garr Alumistar端銑刀和小型平面銑刀谚熙。

LeanWerks使用來自Big Kaiser的Speroni STP Magis 400預(yù)調(diào)節(jié)器預(yù)先設(shè)置工作用刀具。預(yù)調(diào)節(jié)器不僅可以對(duì)刀具進(jìn)行外部設(shè)置僵棍，更重要的是還能幫助判斷加工質(zhì)量和發(fā)現(xiàn)故障摘形，因?yàn)轭A(yù)調(diào)節(jié)器可以檢查切割邊緣、確認(rèn)刀具形狀和測(cè)量偏移量癞屹。

LeanWerks開發(fā)的使用車銑加工熔模鑄件的工藝垒土，將生產(chǎn)率從每10?h生產(chǎn)一個(gè)零件提高到了不到2?h就生產(chǎn)一個(gè)零件。因此嫁料，工廠繼續(xù)考慮采取其它方法提高現(xiàn)有能力栏荷，就像改進(jìn)各種新產(chǎn)業(yè)加工工作一樣。實(shí)際上，考慮到工廠不斷擴(kuò)大新市場(chǎng)驴党，業(yè)務(wù)又開始增長(zhǎng)瘪撇，LeanWerks正在招聘新員工。公司的目標(biāo)是尋找能夠和公司一起發(fā)展的高質(zhì)量人才港庄，培養(yǎng)他們不斷思考提高運(yùn)行效益和推動(dòng)公司發(fā)展的新方法倔既。

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