五軸加工中心在大型部件加工領域的優勢
2021-1-25 來源：現代金屬加工 作者：Jedd Cole
正當 Metalcraft 公司面臨對靈活性和功能性要求更高的項目壓力時，其用于大型部件加工的老式銑床發生了故障。從 Toyoda 公司購買的兩臺五軸 HMC 成為讓 Metalcraft 公司順應制造業時代潮流發展的關鍵一步。
圖1：FH1250SX-5 軸臥式加工中心搭配的主軸轉速高達 15 000rpm、轉矩高達 400 Nm，加工產生的熱量低，可以用于加工從鋁到鈦的各種材料
Metalcraft 公司在西本德的工廠占地面積達 230000 ft2（1ft2=0.093 m2），主要為 OEM 客戶提供大型焊接和制造服務，包括 John Deere、Oshkosh Truck、Lockheed Martin 和Caterpillar。隨著大型部件合同的增加，在傳統制造服務基礎上提高加工性能成為公司保持競爭優勢的關鍵。在這樣的背景下，Metalcraft 公司仍然在使用老式銑床，不僅無法滿足客戶的需求，也無法達到加工公差的要求。而更糟糕的是，這臺機床已經停機 8 個月了，導致公司不得不另外付費將原本可以在本公司車間內部完成的作業外包出去，同時，僅機床的維修費用就高達140 000 美元。因此，Metalcraft 公司開始尋找替代設備。
公司決定購買兩臺ToyodaFH1250SX-5 軸臥式加工中心，雖然主要是用于加工大型焊接件，但在相同工藝要求下，這兩臺機床的五軸性能將傳統三軸或四軸的操作步驟減少了一半。根據設計，這兩臺機床主要用于對公差有著嚴格要求的大型復雜部件加工，但是也可以滿足 Metalcraft 公司高端客戶提出的大型工件靈活處理需求。
Metalcraft 公司負責監管 20 多臺大型CNC 加工中心的經理 John Grotelueschen說 ：“我們用這兩臺機床切割各種粗糙的鋼合金（圖 1）。結果證明，使用 Toyoda的加工中心處理這些部件不僅簡單，利潤也相當可觀。”Toyoda 公司生產的機床搭配了轉速為 10 000 轉或 15 000 轉的一體化傾斜式主軸，X 軸和 Y 軸上的進給速度為 1260 ipm（32m/min），Z 軸上為1654 ipm（42 m/min）。“這些機床的安裝也十分方便，”Grotelueschen 補充道，“我入行已經 30 多年了，監管過 20 多個安裝項目，這是我目前為止參與過的最簡單的一次。”
安裝完成后，Metalcraft 公司立即使用 Toyoda 的機床完成了5個不同客戶發來的訂單。FH1250SX-5 軸機床能夠在保障交付時間的同時處理各種尺寸和其他加工要求。“以 Caterpiller 為例，我們主要是為其制造各種大型的前置裝配散熱器護罩。具體步驟包括金屬切割、焊接、裝配以及裝配后進行二次加工。”Grotelueschen 解釋道，“而 Deere 公司，我們主要是制造四輪驅動拖拉機的連桿。連桿長約10 ft。具體步驟包括電火花切割、加工和噴漆，然后發送給客戶。此外，我們還為他們生產駕駛艙的底座。每個部件價值好幾千美元，所以，機床的精確性對于我們而言是至關重要的。”
圖2：五軸加工機的引入提高了 Metalcraft 公司的加工效率，縮短了加工時間，同時也提高了公司對交付時間的控制能力，成為該公司核心能力的一部分，也是公司在 OEM 客戶提出的“全生產服務包”要求的推動下形成的另一重要優勢
新機床的引入成為了 Metalcraft 公司的核心能力，為公司提高競爭力奠定了基礎，尤其是在客戶提出“全生產服務包”的要求時（圖 2）。客戶的要求之一便是提高加工速度，但是對于車間而言，在購買 Toyoda 機床前尚無法做到。五軸機床的引入提高了加工速度，減少了操作步驟，Metalcraft 公司的加工周期和返工量一下降低了很多。
對于 Grotelueschen 而言，這些優勢與機床的精準性分不開 ：“機床的精準性簡直達到了登峰造極的程度。在處理高成本部件時，精確度至關重要。”他說道，“Toyoda 的機床非常精準，在生產過程中能夠保持一致性。它們能夠輕易完成通過其他方式無法完成的任務。”
圖3：FH1250SX-5 軸臥式加工中心的大規模加工性能降低了 Metalcraft 公司對專用刀具的依賴，同時提高了刀具壽命，包括用于硬質金屬的大型機器上的刀具
Grotelueschen 還提到了五軸機床的另一個優勢——刀具壽命，這也是影響整體成本的另一重要因素。“機床上有些刀具是自帶的，從一開始便有，從來不需要更換。這種情況鮮少發生在這種規模和用途的機床上。”簡而言之，Metalcraft 公司的刀具更換量比之前少了很多。利用FH1250SX-5 軸臥式加工中心的強大性能，公司不再需要使用專門的刀具來完成具體作業了（圖 3）。
也許 Metalcraft 公司最初的定位是一家制造和焊接公司，但是 Toyoda HMC 的加入讓這家公司的業務范圍變得更加多樣化。而多樣化也恰好是眾多車間正在面臨的問題。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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