曲面中的艺术

作者:本网编辑 文章来源:哈斯自动数控机械(上海)有限公司 发布时间:2011-06-13
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这个直升机部件叫做钛合金根基固定件,该组件包含两片“手掌”,它们将主旋翼叶片牢牢固定在转子上

Mike从一名机加工学徒到拥有自己的机加工公司,其成长过程令人称赞。

当Mike是一名机械操作工的时候,他在一家航空工业零部件制造厂工作,那家工厂位于加利福尼亚州圣地亚哥东面的Santee,专门从事工艺要求较高的航天工业零部件的加工。老板往往会推掉简单的工作而一心专注于其他人不愿意做的高难度加工。这样的观念深深地影响了Mike,并让他获益终身。

在接下来大约12年的时间里,Mike一直在这家航空工业零部件制造厂工作,在扩充知识和提高技术的同时,他几乎掌握了现存所有CNC机床的操作方法。最终他迷恋上了自己的职业,再也不讨厌机床加工了。

但喜欢自己所从事的工作还远远不够,Mike希望学习更多。于是,他又在一家专门从事通信和电子行业相关加工的工厂找了一份夜里上班的工作。他们同意教Mike编程。“我的唯一目的就是学习,”Mike解释道,“曾经我只是一个手动机床操作工,我有幸学习了如何使用CNC机床,但是,我还想学习到更深的层面。”

Mike同时承认,他接受第二份工作还另有原因:“一直以来我都想拥有自己的工厂,我的目标是购买属于我自己的机床。”

几乎操作过所有的机床后,Mike深知如何判别一台机床的好坏,而且他十分了解自己想做的工作。像航天工业零部件制造厂的老板一样,Mike希望接受挑战,从事有难度的加工工作。为达到这样的目的,他需要挑选性能足够优越的机床。“你无法预想将会加工什么样的工件,”Mike向我们阐述他的理由,“因此我需要寻找全能型的机床。”

由于刚刚起步,因此价格对于Mike来说很关键。“我同时从事两份工作长达三年之久,就是为了攒钱买机床,”Mike告诉我们,“当我积攒了一些钱后,我看中了Haas(哈斯)和Fadal(法道)机床,因为我只能买得起他们。”

幸运的光环再次戴在了Mike头上,在Mike工作期间,他夜晚工作的那家工厂购买了这两个品牌的机床,因此他有机会全面对比两种机床。“我认为,”Mike向我们说明,“Fadal机床只适合加工铝合金。我们约定俗成地只用0.5in(1in=25.4mm)或更小的端铣刀。后来他们又购买了Haas机床,简直是天壤之别,在操作Haas机床一个小时后,我确定这就是我要买的机床。”

不久Mike就购买了HaasVF-3立式机床,开始独立经营。他辞去了白天的工作,但夜晚照常上班,这样他在增加收入的同时也建立了客户基础。那台VF-3立式机床安装在1100ft2的车间中,Mike开始为他之前的老板做代理加工。就这样,MB Manufacturing and Tooling Corporation在加利福尼亚州Santee诞生了。

大约一个月后,Mike的朋友Chris Miller——在航天工业零部件制造厂和Mike共事的编程员——推荐Mike与洛杉矶专门制造直升机售后零部件的一家公司合作。其中的一个零部件——旋翼组件——由硬质钛合金加工而成。这家公司需要有人帮助他们对钛合金坯料进行粗加工,而且要在很短时间内完成。

这让Mike进退维谷。从一开始,Mike建立MB Manufacturing and Tooling Corporation的目的就是接受富有挑战性的工作,按时交货并且令客户完全满意。加工直升机钛合金组件完全符合Mike的标准,但他仅有的一台机床正用于加工其他部件。如果Mike想坚持他按时交货的原则,只有一个解决方法:再购买一台机床。

同一周的周六,Mike联系了Machining Time Savers公司的Mike Flower(当地Haas经销商,现在是圣地亚哥HFO),并向他讲述了情况。Flower告诉Mike,如果他急需机床的话,VF-2有现货并且下周就可以送抵工厂。Mike坚定地说:“好的,就这样。”于是周三他就收到了这台新机床。

Mike告诉我们,整个周末他都在担心机床是否能够胜任这样的工作,“我曾经听到过一些关于老式Haas机床的谣言,我真的不知道它是否能够加工质地坚硬的钛合金。”稍后他便意识到那些担忧完全是多余的。

钛合金这单工作将MB推向了成功,让Mike事业的发展大大超出了预期。事实上,由于加工量过大,Mike辞去了夜晚那份工作。“简直像爆炸了一样,”Mike兴奋地说,“我从早忙到午夜,甚至更晚。车间里的每个夜晚我都不想错过。”

这个直升机部件叫做钛合金根基固定件,该组件包含两片“手掌”,它们将主旋翼叶片牢牢固定在转子上。上下两片“手掌”均由规格为8.5in×9in×1.5in的钛合金坯料加工而成。

起初,签约内容只要求Mike将钛合金坯料进行粗加工,即用直径1.25in的粗加工端铣刀将坯料切削掉50%。这项工作完成了整个加工过程中切削力度最大的步骤。

那些零部件让Mike的两台Haas机床整整忙碌了一年,收入总额达200000美元——对于一个刚刚成立不久的公司而言,这是个不错的成绩。

看着这些数字,Mike觉得如果自己能够持续接到新订单的话,车间里就应该再安装一台机床。“事实证明,我的主要客户总是源源不断地给我带来新的工作,”Mike庆幸道。因此,他又购置了一台VF-2,在接下来的一年中,销售总额增长到500000美元,是原来的两倍多。

为保持这样的势头,Mike已经开始关注Haas生产线,并酝酿着再购新机了。“我相信再购买一台Haas机床是有百利而无一害的,”他胸有成竹地说,“下一步我计划购买一台配备交换工作台的四轴卧式机床HS-1RP。相信那将让我步入一个新阶段,而且规模也会有所扩张。”

随着公司的蓬勃发展,MB Manufacturing and Tooling Corporation搬进了面积达4300ft2的新厂房。

公司现在拥有的设备有:三台哈斯立式加工中心(一台VF-3和两台VF-2),一台哈斯四轴转台,一台小型Brown & Sharp CMM(布朗和夏普三坐标测量机),一台手动铣床和一台手动车床。

后来,Mike说服了哥哥Matt Bramlage和他一起并肩作战。和Mike一样,Matt高中时就成为了一名机床操作工;在Mike独自创业前,兄弟二人也在同一家航天工业零部件制造厂共事。有着如此多相同的经历,两人的工作准则和意愿不谋而合:挑战自我。

MB的编程工作全部交由Mike的朋友Chris Miller负责,最初直升机零部件加工那单工作就有他的鼎力相助。每天下班后,Chris都会在家中专心编程,这让他的生活更加充实。

这样的安排恰如其分,因此Mike能够继续信守按时交货的承诺。目前,Mike工作量的75%都是加工直升机零部件,另外的25%则由源源不断的上门买卖填补。“我真的很幸运,” Mike心满意足地说,“我根本不需要出去找订单。”

MB的主要工作还是加工钛合金根基固定件。Mike分四个步骤加工它们。第一步,用夹具水平(0°角)夹持钛合金坯料,然后用1.25in的粗加工端铣刀铣出这对“手掌”的最初轮廓。在其中一片“手掌”上钻两个孔,并且使用1in的精加工端铣刀在该片“手掌”上进行平面铣。然后将该工件转移到另一个夹具上。

使用第二个夹具倾斜5°夹持该工件(此程序在Mike未购买转台前编写完成),加工第二片“手掌”。然后重复前面的操作——钻孔并进行平面铣。接着用1in的牛鼻子刀加工两片“手掌”的轮廓,并分粗加工和精加工两个步骤加工边缘。

第三步,翻转工件并重新装夹(0角),加工工件的反面。通过螺栓孔固定后,使用0.5in的端铣刀将两片“手掌”分开。此时,一片“手掌”的加工即已完成。在此之后,将另一片“手掌”转移到第四个夹具上,并使用1in的精加工端铣刀进行最终的平面铣。最后经过去毛刺处理,零部件就可以发给客户了。

Mike不愿透露每个加工循环的实际时长,但表示每天他们大概可以加工12对。当然,一天只是相对而言的。Mike从不遵循朝九晚五这种常规的工作时间表,他总是工作一整天,然后回家吃晚饭并和家人小聚一下。当孩子们酣然入睡后,他又会返回车间继续工作。

虽然Mike短暂休息了一下,但他的Haas机床却没有偷懒。回家前,Mike确认机床已经装载好坯料后,会将机床设置为全自动运行模式。Haas立式加工中心配有可编程冷却液喷嘴,在执行加工程序过程中,它们将会随时调整以确保最佳冷却效果,因此完全不需要操作人员现场监督。“每天晚上回家前,”Mike告诉我们,“我都会将三台Haas机床装载好并启动全自动运行。我完全不用担心会出现断刀或冷却不当等问题,因为Haas机床的性能真的是太棒了。”

MB意识到优化刀具和加工程序将给公司带来额外收益。就加工钛合金根基固定件而言,Mike对比了很多品牌的端铣刀,也和多位制造商工程师讨论过速度和进给等问题,最后他终于找到了最佳组合。

“我最中意的品牌是OSG,”Mike说,“同样是1.25in的端铣刀,但它却技压群雄,加工效率能达到其他品牌刀具的两倍。对于OSG刀具而言,加工50%~75%的切削宽度、0.75in的切削深度完全没有问题。Haas机床更能牢牢抓住这些刀具,保证每一把端铣刀的加工质量。”

对担忧Haas机床在切削钛合金方面性能的人,Mike想对他们说:“在长达两年之久的时间里,那些机床一直在加工钛合金。我一直用1.25in的端铣刀进行切削,Haas机床一直在不间断地加工着那些工件,到现在为止,无数把废旧的端铣刀就堆在那里。”

“回头看看,”Mike意味深长地说,“对我来说这真的是一件大事情,如果Haas机床的性能没有宣传的那样优秀的话,那我就死定了。现在看来,我的选择无疑是正确的。”

MB Manufacturing and Tooling Corporation的业绩仍旧节节攀升,现在Mike一定非常庆幸他成为了一名机械工程师。相信他的父亲一定也会为此感到自豪。
 

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