但現(xiàn)在，大多數(shù)飛機(jī)制造廠再也不喜歡使用多主軸龍門式銑床了妆吱。 他們都愿意使用在密蘇里州圣路易斯市GKN飛機(jī)制造廠看到的能在較高的主軸轉(zhuǎn)速橘凿、大進(jìn)給量條件下加工的大型單主軸機(jī)床。它將成為大型鋁合金零件的主要加工設(shè)備啃端。因?yàn)橐院蟮陌l(fā)展是單個(gè)零件的生產(chǎn)已經(jīng)很大程度上代替了批量生產(chǎn)寡络，手工操作正逐步消失。

幾年前含口，在Boeing 公司與McDonnell Douglas公司合并后述搀，GKN飛機(jī)制造廠就變成了Boeing 公司的一部分。當(dāng)時(shí)模皱，他們都還使用多主軸龍門式銑床恰避。價(jià)格昂貴的鋁合金小批量生產(chǎn)的機(jī)身零件，需要經(jīng)過(guò)多次長(zhǎng)距離搬運(yùn)到幾個(gè)車間才能完成全部加工噪蒲，一直如此获殉，也沒(méi)有覺(jué)得有什么不好。

2001年1月工廠購(gòu)買了一臺(tái)單主軸高速機(jī)床篙萧，使工廠出現(xiàn)了新的面貌轩鸭。GKN飛機(jī)制造廠也成了GKN公司的一部分。GKN公司是一個(gè)能為全球的汽車廠商提供零部件和為航空公司提供先進(jìn)復(fù)合材料撼泛、高性能耐熱合金零部件的跨國(guó)公司挠说。在這個(gè)公司里，GKN飛機(jī)制造廠成了對(duì)空中客車愿题、Boeing、Lockheed-Martin 和幾家噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司的主要承包商蛙奖。在位于圣路易斯的工廠之后潘酗，GKN成為波音軍用飛機(jī)和導(dǎo)彈系統(tǒng)集團(tuán)的主要戰(zhàn)略合作伙伴。 GKN飛機(jī)制造廠的總部同時(shí)也建立在了圣路易斯雁仲。

轉(zhuǎn)變階段

“在對(duì)新設(shè)備的使用和研究過(guò)程中仔夺，我們公司認(rèn)識(shí)到工廠內(nèi)的許多設(shè)備在技術(shù)上都已經(jīng)過(guò)時(shí)了”在圣路易斯的COO和經(jīng)理Mike Beck說(shuō)，“我們經(jīng)歷了從一個(gè)來(lái)料加工的小廠轉(zhuǎn)變成一個(gè)生產(chǎn)多品種小批量世界一流先進(jìn)高技術(shù)公司的過(guò)渡階段攒砖「淄茫”

這個(gè)轉(zhuǎn)變是需要的，因?yàn)楹娇展I(yè)從總體上講也在轉(zhuǎn)變過(guò)渡中吹艇。 軍用和民用飛機(jī)惰蜜，都以小批量生產(chǎn)為主昂拂。從零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也是由簡(jiǎn)單小零件趨向于大型和復(fù)雜結(jié)構(gòu)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推讽。零件的制造公差要求也越來(lái)越嚴(yán)逻富，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。

這一切都促使飛機(jī)制造廠采用先進(jìn)的精益制造技術(shù)路槐。GKN飛機(jī)制造廠是一家使用精益制造技術(shù)比較好的典型企業(yè)拳刚。精益制造是一項(xiàng)通過(guò)使用各種先進(jìn)技術(shù)，去除浪費(fèi)時(shí)間带悼、浪費(fèi)運(yùn)動(dòng)(指零件搬運(yùn))和浪費(fèi)材料的工作程序的生產(chǎn)策略楷首。作為生產(chǎn)策略，精益生產(chǎn)強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)過(guò)程中的優(yōu)化工作流程和最小限度的工作量鞭畜。

“我們希望能夠以確切的數(shù)量和在準(zhǔn)確的時(shí)間內(nèi)完成生產(chǎn)任務(wù)围杉，即進(jìn)行短周期生產(chǎn)，無(wú)庫(kù)存生產(chǎn)和零庫(kù)存等的及時(shí)和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)牛斥」哉常”公司副總裁和金屬結(jié)構(gòu)部經(jīng)理Steve Pickett說(shuō)。

就在我們推行精益生產(chǎn)的過(guò)程中卡载，工廠還有50多臺(tái)三主軸龍門式銑床在使用著砌熬。它們代表了鋁合金加工的主體和實(shí)力的體現(xiàn)。但是很清楚的是這些機(jī)床不再適合于小批量多品種的生產(chǎn)策略矫夷。

根據(jù)Pickett先生介紹葛闷，公司為金屬結(jié)構(gòu)部啟用資金現(xiàn)代化投資程序迅速對(duì)以上狀態(tài)作出反應(yīng)，計(jì)劃在三年內(nèi)投資$1700萬(wàn)双藕。用以購(gòu)買新機(jī)床淑趾，改進(jìn)零散的舊生產(chǎn)方式為柔性制造單元。使零件能在一個(gè)工作場(chǎng)地加工成型忧陪。減少或取消零件的多次搬運(yùn)扣泊、裝夾、調(diào)試和等待時(shí)間嘶摊。

這一現(xiàn)代化投資程序的核心是購(gòu)買了三臺(tái)由位于加拿大安大略湖畔的 Henri Linè 生產(chǎn)的Powermill系列高速5軸加工機(jī)床延蟹。 兩臺(tái)立式機(jī)床分別在2002年6月和11月安裝，一臺(tái)臥式機(jī)床在2004年初安裝使用叶堆。

單主軸勝過(guò)三主軸

立式機(jī)床對(duì)加工過(guò)程的影響很大阱飘。 使用兩臺(tái)單主軸立式機(jī)床加工的產(chǎn)量相當(dāng)于使用五臺(tái)三主軸機(jī)床，Pickett先生說(shuō)虱颗。 由于它具有大功率沥匈、高切削速度、五軸加工的高柔性和高效率裝夾等優(yōu)點(diǎn)墙滋，所以具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力掸昨。

機(jī)床的X和Y軸設(shè)計(jì)成由90 hp的直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)妨屑，能在加工鋁合金時(shí)達(dá)到25.4m/min的最大進(jìn)給速度。主軸最高轉(zhuǎn)速為24,000 r/min旅榨。機(jī)床配備有HSK63-A型快換刀具夾頭亮购。

“我們現(xiàn)在使用單主軸機(jī)床，在相同的加工時(shí)間內(nèi)加工鋁合金零件秃值，與使用三主軸機(jī)床相比岔爹，可四倍以上地提高生產(chǎn)效率⊙朴猓”Pickett先生說(shuō)旧伺。 在加工時(shí)間上，據(jù)Pickett先生介紹吹复，加工一個(gè)大型的飛機(jī)機(jī)身零件君祸，在三主軸機(jī)床上需用72個(gè)小時(shí)，現(xiàn)在僅12個(gè)小時(shí)就能完成轧愧。

新的機(jī)床有寬為3657.6mm含滴，長(zhǎng)是18288mm的工作區(qū)域。 雖然三主軸機(jī)床也有這樣大工作區(qū)域丐巫，但不如單主軸機(jī)床能更有效利用這一工作空間谈况。例如，為了同時(shí)使用三個(gè)主軸递胧，工作區(qū)域必須被分為三個(gè)比較狹窄的平行部分碑韵。這將使大型形狀復(fù)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(dá)不到而無(wú)法加工缎脾。GKN航空制造廠通過(guò)采用在鋁板上嵌置多個(gè)零件祝闻，采取在多位夾具上裝夾多個(gè)零件和分左右側(cè)面加工等方式，充足利用新機(jī)床床身整個(gè)長(zhǎng)寬面積遗菠，給零件的高效率加工帶來(lái)了方便联喘。

刀具的使用方面也比三主軸機(jī)床高效、方便：(一)新機(jī)床裝備有自動(dòng)換刀系統(tǒng)舷蒲，而三主軸機(jī)床還需由人工在三個(gè)主軸上裝卸刀具耸袜。(二)單主軸機(jī)床只使用一把加工精良的刀具，而三主軸機(jī)床牲平，為保證加工一致，需準(zhǔn)備三把需經(jīng)仔細(xì)匹配好的刀具锥约。這樣帖奠，單主軸機(jī)床的刀具費(fèi)用減少，刀具準(zhǔn)備程序簡(jiǎn)單侮搭。

當(dāng)然创邦，因?yàn)樾聶C(jī)床是為高速加工設(shè)計(jì)的比紫，所以必須將高精度硬質(zhì)合金刀具裝入平衡過(guò)的刀柄內(nèi)使用∷磕“這些刀具的同軸度很高蕾捣，因而能加工出更好的零件表面粗糙度〉洌”Pickett先生說(shuō)齐寻。

零件的裝夾次數(shù)的減少也是單主軸機(jī)床能實(shí)現(xiàn)高效率加工的一個(gè)最重要原因，這也是很好執(zhí)行制造策略的最基本要求和進(jìn)行精益生產(chǎn)的必須具備的條件绎术。因?yàn)樾聶C(jī)床所具有高速與大功率特點(diǎn)刨吸，通常要求粗、精加工在一次裝夾中完成材诽。機(jī)床的5軸加工能力表現(xiàn)在能使刀具傾斜20-25°底挫，對(duì)零件中的斜孔和斜面進(jìn)行加工的能力。這就取消了在三主軸機(jī)床上加工脸侥，需要進(jìn)行多次裝夾零件的麻煩建邓。單主軸機(jī)床還設(shè)計(jì)了經(jīng)齒輪傳動(dòng)的能從立式狀態(tài)傾斜100°的可擺動(dòng)式主軸。所以是加工飛機(jī)機(jī)身零件上扇狀槽型輪廓和側(cè)面立體空間(斜)孔的最佳解決方案睁枕。

單主軸機(jī)床裝備有GE-Fanuc 150i CNC系統(tǒng)官边。 這些控制器是用以高速處理高速加工過(guò)程遇到的所有技術(shù)難題∑┲兀“我們確實(shí)看見(jiàn)了刀具在高速進(jìn)給加工中聰明地實(shí)行加/減速度拒逮，高精度加工過(guò)渡圓弧的精彩場(chǎng)面和從中獲得利益⊥喂妫”Pickett先生說(shuō)滩援。

因?yàn)椋谟射X合金制成的許多飛機(jī)零件中塔嬉，包括有無(wú)數(shù)大小型腔的薄壁零件玩徊。能光滑地處理和加工出過(guò)渡圓弧半徑是裝備有GE-Fanuc 150i CNC系統(tǒng)的單主軸高速機(jī)床的最大優(yōu)勢(shì)。

據(jù)Pickett先生透露谨究，GKN飛機(jī)制造廠與IMTA公司(位于伊利諾斯州的Rockford写寄，Henri Linè公司的設(shè)計(jì)、銷售與安裝公司)一道烟瞳，設(shè)計(jì)開發(fā)出具有獨(dú)特風(fēng)格的新的型腔結(jié)構(gòu)技術(shù)纽材。新的型腔結(jié)構(gòu)零件避免了在高速切削中加工內(nèi)圓弧，極大地延長(zhǎng)刀具使用壽命航娩。另一個(gè)更能發(fā)揮高速加工優(yōu)勢(shì)的獨(dú)樹一幟的技術(shù)是不需要放任何支撐材料敛纺，就能加工出壁厚為1mm的薄壁零件。兩種新技術(shù)都具有能使零件加工中不用人工參與，不使零件產(chǎn)生變形和獲得低的表面粗糙度等優(yōu)點(diǎn)虹体。

設(shè)備改造

除能進(jìn)行高速切削之外钓藏，5軸加工也能在加工鋁合金金零件中極大地減少加工時(shí)間，提高機(jī)床的加工能力怨耸。公司還改進(jìn)了多臺(tái)三主軸機(jī)床,主要用于加工鈦合金精臭，同時(shí)減輕了現(xiàn)有設(shè)備的工作壓力。

2004年有4臺(tái)三主軸機(jī)床將用大功率主軸乘颖、新型CNC系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)進(jìn)行改造摇祖。改造后機(jī)床雖然能在鈦合金加工中提高生產(chǎn)效率，但還不能與單主軸機(jī)床的功率和速度相比包归∠峭疲“這確實(shí)是一項(xiàng)需要認(rèn)真處理的經(jīng)濟(jì)性決策」溃”Pickett先生解釋换可，“這些機(jī)床的改造調(diào)用了一部份購(gòu)買新設(shè)備的經(jīng)費(fèi)∠梅”

根據(jù)新產(chǎn)品開發(fā)和正在生產(chǎn)中鈦合金零件加工的批量大小沾鳄，在明年將繼續(xù)對(duì)其余的機(jī)床進(jìn)行改造。將工廠從單主軸機(jī)床學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用于改造的三主軸機(jī)床上加工鈦合金零件确憨。例如译荞，盡管這些機(jī)床的三主軸加工功能已不再占有優(yōu)勢(shì)，Pickett先生說(shuō)休弃，“如果有很多零件需要加工吞歼，而且零件形狀不是很復(fù)雜，我們也可以象在單主軸機(jī)床上一樣地使用三主軸機(jī)床塔猾「萋猓”

臥式加工中心

由Henri Linè公司生產(chǎn)的第三臺(tái)Powermill系列高速5軸加工機(jī)床是一臺(tái)臥式加工中心。 它裝備兩個(gè)可以臥式定位永炭，可承重載的液壓驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)掺昵，用以加工大型零件。當(dāng)工作臺(tái)處于垂直的吊掛狀態(tài)時(shí)魏桅，工作臺(tái)就象一扇鎖緊的大門博遵，將機(jī)床封閉一處進(jìn)行加工。

為提高加工效率钳葬，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敦驼，因此能使用高壓、大流量的冷卻液翩腹，順利排屑和降低切削溫度豁惨。由于機(jī)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(jié)構(gòu)上有較深型腔的形狀復(fù)雜的航空零件箍负，并比立式加工中心提高20-30%的生產(chǎn)效率烂辟。

采用精益生產(chǎn)

當(dāng)Pickett先生和金屬結(jié)構(gòu)部成員并沒(méi)有把成功只局限于新的加工技術(shù)上。 為能保持高速麦回、5軸加工始終具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)哨叙，還必須將它應(yīng)用到工廠更多的生產(chǎn)設(shè)備上去。

Pickett先生認(rèn)為公司已取得的最明顯的收獲就是將以上新技術(shù)應(yīng)用于到精益生產(chǎn)中缤谎∈阋校“你們可以使用柔性制造系統(tǒng)、kanban系統(tǒng)坷澡、單件生產(chǎn)流程和其它先進(jìn)技術(shù)托呕。精益生產(chǎn)的本質(zhì)在于創(chuàng)造一個(gè)允許操作者和管理人員發(fā)表意見(jiàn)參加管理的環(huán)境∑盗玻”

“對(duì)于精益生產(chǎn)项郊，我們的方針是向操作者宣傳如何使用這門新興技術(shù)和接受他們提出的好建議≌遄”Pickett先生說(shuō)着降， 同時(shí)，我們對(duì)急于要看到精益生產(chǎn)效果的部分管理人員要有耐心拗军，在這一轉(zhuǎn)變可能給工廠和每個(gè)人帶來(lái)好的經(jīng)濟(jì)效益同時(shí)任洞，還要考慮在機(jī)床上安裝應(yīng)急傳感器等，把具體工作做好发侵，以保證高效率高質(zhì)量地生產(chǎn)交掏。  

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