在生產車間普遍使用多主軸龍門式銑床加工揪阿，算是飛機制造業(yè)的一大特征,它能一次加工3-5個鋁合金零件伟骨。有時，在零件成批量地按工藝進行機加扼雏、裝配坚嗜、驗收和出廠或存庫等自動流程生產線中，也用于在一個機床上進行粗加工诗充，在另一個機床上進行精加工苍蔬。精加工之后還要對零件進行大量手工操作等后工序加工诱建。

　　但現(xiàn)在，大多數(shù)飛機制造廠再也不喜歡使用多主軸龍門式銑床了碟绑。 他們都愿意使用在密蘇里州圣路易斯市GKN飛機制造廠看到的能在較高的主軸轉速武骆、大進給量條件下加工的大型單主軸機床。它將成為大型鋁合金零件的主要加工設備溃杖。因為以后的發(fā)展是單個零件的生產已經很大程度上代替了批量生產硝锨，手工操作正逐步消失。

　　幾年前卢圈，在Boeing 公司與McDonnell Douglas公司合并后储佣，GKN飛機制造廠就變成了Boeing 公司的一部分。當時借衅，他們都還使用多主軸龍門式銑床位蓉。價格昂貴的鋁合金小批量生產的機身零件，需要經過多次長距離搬運到幾個車間才能完成全部加工送写，一直如此硅枷，也沒有覺得有什么不好。

　　2001年1月工廠購買了一臺單主軸高速機床婉劲，使工廠出現(xiàn)了新的面貌太迈。GKN飛機制造廠也成了GKN公司的一部分。GKN公司是一個能為全球的汽車廠商提供零部件和為航空公司提供先進復合材料便锨、高性能耐熱合金零部件的跨國公司围辙。在這個公司里，GKN飛機制造廠成了對空中客車放案、Boeing姚建、Lockheed-Martin
和幾家噴氣式發(fā)動機制造公司的主要承包商。在位于圣路易斯的工廠之后吱殉，GKN成為波音軍用飛機和導彈系統(tǒng)集團的主要戰(zhàn)略合作伙伴掸冤。 GKN飛機制造廠的總部同時也建立在了圣路易斯。

　　轉變階段

　　“在對新設備的使用和研究過程中友雳，我們公司認識到工廠內的許多設備在技術上都已經過時了”在圣路易斯的COO和經理Mike Beck說稿湿，“我們經歷了從一個來料加工的小廠轉變成一個生產多品種小批量世界一流先進高技術公司的過渡階段⊙荷蓿”

　　這個轉變是需要的饺藤，因為航空工業(yè)從總體上講也在轉變過渡中。 軍用和民用飛機流礁，都以小批量生產為主涕俗。從零件結構設計上也是由簡單小零件趨向于大型和復雜結構的集成型發(fā)展，而取消小型零件的裝配程序和昂貴的手工操作。零件的制造公差要求也越來越嚴山堵，加工零件的幾何形狀精度和表面粗糙度也向更高精度要求腊囤。

　　這一切都促使飛機制造廠采用先進的精益制造技術。GKN飛機制造廠是一家使用精益制造技術比較好的典型企業(yè)赊手。精益制造是一項通過使用各種先進技術赠搓，去除浪費時間、浪費運動(指零件搬運)和浪費材料的工作程序的生產策略猫乃。作為生產策略，精益生產強調生產過程中的優(yōu)化工作流程和最小限度的工作量铣才。
“我們希望能夠以確切的數(shù)量和在準確的時間內完成生產任務责祥，即進行短周期生產，無庫存生產和零庫存等的及時和經濟生產旱樊】俏耄”公司副總裁和金屬結構部經理Steve Pickett說。

　　就在我們推行精益生產的過程中述茂，工廠還有50多臺三主軸龍門式銑床在使用著搂瓣。它們代表了鋁合金加工的主體和實力的體現(xiàn)。但是很清楚的是這些機床不再適合于小批量多品種的生產策略雇寇。

　　根據(jù)Pickett先生介紹氢拥，公司為金屬結構部啟用資金現(xiàn)代化投資程序迅速對以上狀態(tài)作出反應，計劃在三年內投資$1700萬锨侯。用以購買新機床嫩海，改進零散的舊生產方式為柔性制造單元。使零件能在一個工作場地加工成型囚痴。減少或取消零件的多次搬運叁怪、裝夾、調試和等待時間深滚。

　　這一現(xiàn)代化投資程序的核心是購買了三臺由位于加拿大安大略湖畔的 Henri Linè 生產的Powermill系列高速5軸加工機床奕谭。 兩臺立式機床分別在2002年6月和11月安裝，一臺臥式機床在2004年初安裝使用痴荐。

　　單主軸勝過三主軸

　　立式機床對加工過程的影響很大血柳。 使用兩臺單主軸立式機床加工的產量相當于使用五臺三主軸機床，Pickett先生說蹬昌。 由于它具有大功率混驰、高切削速度、五軸加工的高柔性和高效率裝夾等優(yōu)點皂贩，所以具有很強的市場競爭力捣柿。

　　機床的X和Y軸設計成由90 hp的直線電機驅動，能在加工鋁合金時達到25.4m/min的最大進給速度。主軸最高轉速為24,000 r/min疚都。機床配備有HSK63-A型快換刀具夾頭蝶桑。

　　“我們現(xiàn)在使用單主軸機床，在相同的加工時間內加工鋁合金零件哥笤，與使用三主軸機床相比窄切，可四倍以上地提高生產效率⌒浚”Pickett先生說炫胡。 在加工時間上，據(jù)Pickett先生介紹残昔，加工一個大型的飛機機身零件狗城，在三主軸機床上需用72個小時，現(xiàn)在僅12個小時就能完成物即。

　　新的機床有寬為3657.6mm蚊楞，長是18288mm的工作區(qū)域。 雖然三主軸機床也有這樣大工作區(qū)域寿烟，但不如單主軸機床能更有效利用這一工作空間澈驼。例如，為了同時使用三個主軸筛武，工作區(qū)域必須被分為三個比較狹窄的平行部分缝其。這將使大型形狀復雜零件的多次裝夾受到影響，并使并排裝夾著的零件因主軸達不到而無法加工畅铭。GKN航空制造廠通過采用在鋁板上嵌置多個零件氏淑，采取在多位夾具上裝夾多個零件和分左右側面加工等方式，充足利用新機床床身整個長寬面積硕噩，給零件的高效率加工帶來了方便假残。

　　刀具的使用方面也比三主軸機床高效、方便：(一)新機床裝備有自動換刀系統(tǒng)炉擅，而三主軸機床還需由人工在三個主軸上裝卸刀具辉懒。(二)單主軸機床只使用一把加工精良的刀具，而三主軸機床谍失，為保證加工一致眶俩，需準備三把需經仔細匹配好的刀具。這樣铝比，單主軸機床的刀具費用減少荠补，刀具準備程序簡單。

　　當然穷筒，因為新機床是為高速加工設計的宁线，所以必須將高精度硬質合金刀具裝入平衡過的刀柄內使用。“這些刀具的同軸度很高僻一，因而能加工出更好的零件表面粗糙度幅裳。”Pickett先生說冀肆。

　　零件的裝夾次數(shù)的減少也是單主軸機床能實現(xiàn)高效率加工的一個最重要原因铆寓，這也是很好執(zhí)行制造策略的最基本要求和進行精益生產的必須具備的條件。因為新機床所具有高速與大功率特點凄恤，通常要求粗陵蜻、精加工在一次裝夾中完成。機床的5軸加工能力表現(xiàn)在能使刀具傾斜20-25°嘿辟，對零件中的斜孔和斜面進行加工的能力座咆。這就取消了在三主軸機床上加工，需要進行多次裝夾零件的麻煩仓洼。單主軸機床還設計了經齒輪傳動的能從立式狀態(tài)傾斜100°的可擺動式主軸。所以是加工飛機機身零件上扇狀槽型輪廓和側面立體空間(斜)孔的最佳解決方案堤舒。

　　單主軸機床裝備有GE-Fanuc 150i CNC系統(tǒng)色建。 這些控制器是用以高速處理高速加工過程遇到的所有技術難題∩噻停“我們確實看見了刀具在高速進給加工中聰明地實行加/減速度箕戳，高精度加工過渡圓弧的精彩場面和從中獲得利益」欤”Pickett先生說陵吸。

　　因為，在由鋁合金制成的許多飛機零件中介牙，包括有無數(shù)大小型腔的薄壁零件壮虫。能光滑地處理和加工出過渡圓弧半徑是裝備有GE-Fanuc 150i CNC系統(tǒng)的單主軸高速機床的最大優(yōu)勢。

　　據(jù)Pickett先生透露环础，GKN飛機制造廠與IMTA公司(位于伊利諾斯州的Rockford囚似，Henri Linè公司的設計、銷售與安裝公司)一道岗翔，設計開發(fā)出具有獨特風格的新的型腔結構技術幌蹈。新的型腔結構零件避免了在高速切削中加工內圓弧，極大地延長刀具使用壽命蹲鱼。另一個更能發(fā)揮高速加工優(yōu)勢的獨樹一幟的技術是不需要放任何支撐材料转迷，就能加工出壁厚為1mm的薄壁零件。兩種新技術都具有能使零件加工中不用人工參與哲耐，不使零件產生變形和獲得低的表面粗糙度等優(yōu)點乞易。

　　設備改造

　　除能進行高速切削之外，5軸加工也能在加工鋁合金金零件中極大地減少加工時間，提高機床的加工能力铁蒋。公司還改進了多臺三主軸機床,主要用于加工鈦合金祭啸，同時減輕了現(xiàn)有設備的工作壓力。

　　2004年有4臺三主軸機床將用大功率主軸魏刘、新型CNC系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)進行改造俐逛。改造后機床雖然能在鈦合金加工中提高生產效率，但還不能與單主軸機床的功率和速度相比绊含∩Ｋ唬“這確實是一項需要認真處理的經濟性決策」洌”Pickett先生解釋逃顶，“這些機床的改造調用了一部份購買新設備的經費〕渖酰”

　　根據(jù)新產品開發(fā)和正在生產中鈦合金零件加工的批量大小以政，在明年將繼續(xù)對其余的機床進行改造。將工廠從單主軸機床學習的經驗運用于改造的三主軸機床上加工鈦合金零件伴找。例如盈蛮，盡管這些機床的三主軸加工功能已不再占有優(yōu)勢，Pickett先生說技矮，“如果有很多零件需要加工抖誉，而且零件形狀不是很復雜，我們也可以象在單主軸機床上一樣地使用三主軸機床衰倦√宦”

　　臥式加工中心

　　由Henri Linè公司生產的第三臺Powermill系列高速5軸加工機床是一臺臥式加工中心。 它裝備兩個可以臥式定位验恕，可承重載的液壓驅動工作臺思早，用以加工大型零件。當工作臺處于垂直的吊掛狀態(tài)時虑涣，工作臺就象一扇鎖緊的大門层阎，將機床封閉一處進行加工。

　　為提高加工效率坪逃，臥式加工中心配備有能防止高壓冷卻液噴濺的噴濺遏制器轰弥，因此能使用高壓、大流量的冷卻液咬钝，順利排屑和降低切削溫度杀铆。由于機床配置了好的切屑管理系統(tǒng)和冷卻液系統(tǒng)，所以主要用于加工結構上有較深型腔的形狀復雜的航空零件哈堵，并比立式加工中心提高20-30%的生產效率抚袁。

　　采用精益生產

　　當Pickett先生和金屬結構部成員并沒有把成功只局限于新的加工技術上嬉咐。 為能保持高速、5軸加工始終具有較強的競爭優(yōu)勢多尺，還必須將它應用到工廠更多的生產設備上去绕睹。

　　Pickett先生認為公司已取得的最明顯的收獲就是將以上新技術應用于到精益生產中『┝眨“你們可以使用柔性制造系統(tǒng)诫钓、kanban系統(tǒng)、單件生產流程和其它先進技術篙螟。精益生產的本質在于創(chuàng)造一個允許操作者和管理人員發(fā)表意見參加管理的環(huán)境菌湃。”

　　“對于精益生產遍略，我們的方針是向操作者宣傳如何使用這門新興技術和接受他們提出的好建議惧所。”Pickett先生說绪杏， 同時下愈，我們對急于要看到精益生產效果的部分管理人員要有耐心，在這一轉變可能給工廠和每個人帶來好的經濟效益同時蕾久，還要考慮在機床上安裝應急傳感器等驰唬，把具體工作做好，以保證高效率高質量地生產腔彰。

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