位于PA Erie的F&S Tool有限公司的6台自动化设备之一 |
随着模具行业日益对全球经济的适应，美国的模具制造商需要寻找到与其他劳动成本极低的国家进行竞争的方法。然而，模具行业的一些变化实际上也为美国的模具制造商带来了新的优势。高速加工和硬铣削的组合可以比传统的冲击式放电加工中心(EDM)快8倍。采用自动化生产减少了劳动成本，而磁性工作台则将配置降低了50%之多。这三种优势组合起来即成为显著降低成本的良方。仅这些优势就足可在磁性工作台上实施硬铣削自动化，不过这三种流程还提供其他益处，从而构成新的优势。 硬铣削
上世纪90年代硬铣削成为一种商业上可行的操作，并通过流程改造逐渐发展到今天成为一种更合适的选择。硬铣削的发展改进了部件加工，缩小了误差，并显著提高了加工速度的可重复性，降低了运营成本。就其本身特点而言，硬铣削工艺避免在电极加工上花的时间，另一大好处是可以使车间里的石墨粉尘减少。 针对成功的硬铣削操作，《硬铣削和高速加工》一书的作者和编辑Dale Mickelson解释说,“机器必须是刚性和精密的，并能够顺利的阅读代码。工具上要具备0.0002英寸或更小的固定器，这是一种微型碳化物。软件也是工艺的一个特殊部分。测试表明仅软件技术就可使工具的寿命划分为9个等级。”
3R的WorkMaster自动设备把托盘式从Alpha铣削磁性工作台安装在F&S Tool(Erie, PA)。 |
Dynafix Chuck的0.00008mm的模压准确率满足了F&S设备的精确要求 |
借助330Lb的有效荷载，WorkMaster可以轻易的安装并拆卸配有Alpha铣削磁性工作台的较重的工件。 |
硬铣削比传统铣削的切口要小，但是加工速度高,进料口更大。基本要求就是硬铣削能够更快的加工材料。硬铣削、传统铣削和EDM的一个显著不同就是工件表面打磨的质量。硬铣削工件在很多情况下可极大的减少磨光费用。 Hellebusch Tool & Die (Washington, MO)公司流程工程师Mark Burns认为，就硬铣削和EDM制模比较而言，“除了更快、更准确和重复性高等优点之外，硬铣削不用在加工电极和EDM工艺的配置上花时间。它降低了电极材料成本，并减少了打磨空腔的时间。我们对硬铣削相当有信心，即使是在非常复杂的轮廓线上都能加工出非常完美工件，如果有手动的话，绝对可以和手工媲美。我们把二次操作(runners和venting)和元件的手动配置降低到了零。” 硬铣削的对精度方面的改进也解决了其他劳动代价高的问题。例如，三维shut off会经常符合匹配，而无需试验，但是EDM加工由于电极的磨损却常常需要进行匹配(检查大小)。电极磨损时，精度的降级需要烧制一个新电极，然后电极流程加工重新开始。而对硬铣削来说，工具变钝时很容易替换，而且花的时间很少。多个工具加工时无需多个电极，保持重复性就可以了。 自动化加工设备
自动化是与自动托盘交换器的使用相关的一个流程，托盘交换器可以方便安装和拆卸机器中的托盘，准确率和重复性都很高，只需几秒钟就可完成。自动化允许单台自动设备多台机器同时运行。自动化加工设备的另一个好处就是可以在几分钟之内中断一个工作并开始一项新工作,只要按一下按钮就能够从中断处继续开始工作，这个过程操作员并不知道，但实际情况却是如此。自动化使得工厂可以实现1周24小时的全天候运行。自动化使得工厂主人能够更好的利用固定成本(建筑物和设备)，在不增加劳动力的情况增加生产能力，同时提高零件加工的灵活性、重复性、准确性。
“相同的Alpha磁性工作台改进了加工过程，提高了硬铣削的利润率，改善了粗切”， PME公司Larry Shermak、Benton Harbor、MI。 |
磁性工作台适用于小型、大型和各种形状部件的加工。通过使用合格的定位器进行定位和检测，加工工件可以很快得到固定。 |
磁性工作台
铣削用磁性工作台是在上个世纪90年代引入美国的，作为一种可以减少配置并为工件实现五面加工的方法。传统上，磁性工作台不会为加工提供足够的压力，现在借助新技术，使用磁性工作台在大多数情况下是硬铣削和自动化加工获得最大效益的最好办法。磁性工作台在单个配置中充分考虑了3维性(基于5个轴的加工)，其中没有夹具阻碍。此外，磁性夹具在精度、重复性、配置时间、一致性以及部件打磨方面均有改进。 当某个部件位于磁性工作台的表面时，相容的Z轴位置将会启用，建立单个的方形作为参考。反之，如果部件位于老虎钳中，针对多层尺寸链、方形基准以及平面等设置的托盘将会打开。“工件的平面很容易保持，而完整的、不间断的打磨外围则是另一个好处。磁性工作台省去了第一次CNC硬铣削加工之前必须对工作表面进行加工的工作”，Burns说道。
磁性工作台的另一个优势就是不会过度损害模压部件，如果工件的几何造型非常精细的话，这一点非常重要,例如在一个很薄的空间内加工一个部件就是如此。磁性工作台不像老虎钳会对工件的外围增加压力。老虎钳的挤压压力可以改变空腔的形状和尺寸,使其难以承受和恢复。由于磁性工作台使用的接触面积更大，因此可以使工件变形得到极大的缓解，从而进一步提高了部件打磨和加工速度。同样的原因，刀具的寿命也会因磁性工作台的使用而延长。 谈到工件时，Mickelson解释说：“我发现磁性工作台缩短了准备时间，提高了加工的准确性和重复性。当你把工件放在老虎钳中时，部件的两面之间有缝隙，这是部分导致加工变形的原因。工件放在磁性部件的表面上是平的，因此它不会发生震动,这样形成的表面更好，工具寿命更长。使用了磁性工作台对硬性材料进行拉毛和磨光，一般通过6～8次打磨就可以。” 采用磁性工作台可配置多个工件(彼此间隔很密)，因为磁性工作台具备额外的夹具，不会浪费空间。磁性工作台允许机器在无人看管的情况下运行更长的时间。使用磁性工作台表面的侧面挡板或合销可固定部件。此外，以前对于机器台面来说过大的部件现在可以四面悬挂放在磁性工作台的底侧。这个功能增加了现有机器的容量。 三合一工艺创造成功
作为一种工艺，硬铣削比传统的EMD方法更快、更干净、更准确。自动化流程显著降低劳动时间，可以像手工工厂那样提高加工的重复性和尺寸精度。磁性工作台改进了工件打磨、精度、重复性、机器容量，并减少了配置时间。这三种工艺对增强本地和全球市场的竞争力都是非常必要的，与技术上落后的国家相比，它们为美国的模具制造商提供了优势。要想在全球市场上具备竞争力和领先地位，不仅需要成本更低的产品，同时还需要质量更好的产品。 三合一流程为模具厂带来了优势
F&S Tool公司有6台自动设备，主要用在钢厂、石墨厂、夹具打磨以及EDM部门中。1999年的第4季度公司安装了第一台自动设备。自动设备减少了工作量,就不同的部门和流程而言， 自动化使得加工时间节约了20%-75%。 自动化设备使公司在全球市场中更具竞争力，保住了美国继续发展的机会。磁性工作台可以提高的配置效率，因为我们不必拘泥于模压情况。磁性工作台对工件的压力较小，这样我们的操作员可以在台面上同时放置多个工件。圆柱形铣削磁性工作台允许我们拥有或大或小的部件。我们其他的磁性工作台主要与大型部件配合较好。省略电极工作是对我们最大的益处。我们不再需要购买、安排并切割碳了。相反的，我们把精力完全放在了钢方面。这是我们在全球市场更具竞争力，而且是我们的原型业务很快得到好转。
