图1  大部分新型加工单元的加工项目涉及到如图中所示的这一类变速器外壳

在执行加工单元的生产中，Metal公司积累了丰富的经验，其加工单元由4台机器人送料的卧式加工中心组成，经验表明，他们的成功不仅是依赖于自动化生产。

“请勿触摸零件！”这一警示语概括了Metal公司在汽车零部件生产中如何保持对海外企业的竞争优势，该公司的老板Doug Conrad先生说。对于为该行业服务的制造商来说，虽然自动化生产并不是什么新鲜事物，但坚持这样的理念，需要兑现一个长期的承诺。在这个机加工生产车间中，规模较大的生产线按照每星期7天、每天24?h的工作制运行，零件的生产过程，从原材料到成品，除了日常维护保养之外，很少需要人工干预。

该公司最近从Makino机床公司（位于俄亥俄州的Mason市）购置了4台配有机器人上下料的a81型卧式加工中心，这一投资的成功，说明了一个很重要的问题：单一的自动化生产，无论得到多么广泛的应用，其工艺过程所能达到的效率仅仅是这台设备的执行效率。 Conrad先生解释说：“这不是只要将机器人安装在一台机床前就可解决的问题。我们需要的机床，应能发挥自动化系统的全部功能。他们需要最大程度地减少非切削时间，同时又能够提供必要的灵活性，以便于加工一系列不同材料和生产不同特点的零件。如果我们没有Makino公司的a81型卧式加工中心，那么我们简直就无法流畅且有效地进行工作。”

不久以前，Metal公司还没有考虑过采用像a81那样的机床。该公司坐落在印第安纳州Bloomington市附近，成立于1996年，作为一个制造部门，支持其姊妹公司Bedford的生产。2005年，该公司购买了130000ft2（1ft2=0.093m2）的厂房，以支持不断发展的汽车零配件加工行业，在以后的几年中，它开始涉足大批量生产的加工行业。今天，该公司有67名员工，为福特汽车公司生产6速变速器外壳一类的零件，其加工量每年约为650000件；并为通用汽车公司的雪佛兰Chevrolet Corvette汽车提供前后桥框架横梁，这一工件的加工量每年约为31000件。

这些零件和其他一些零件主要在自动化加工单元上生产，其产品质量由一个质量检测实验室给予支持。最近从Makino公司购置的4台卧式加工中心，经排列组合构成了这样的一套加工单元：配有两个上下料机器人和一条传送带系统。原材料通过一进料传送机输入，机器人使用视觉识别系统捡取零件。零件一旦被清洗以后，机器人将它们传送到传送带的另一侧进行加工。最后，对每一个零件进行测试、清洗，然后重新堆放到传送带上，并从加工单元上退出，一切工作无需人工干预。

图2  两台由机器人上下料的a81型卧式加工中心，准备对变速器外壳进行加工。如同大部分在加工单元上进行生产加工的工件一样，这个工件要求在整个大批量零件生产中保持严格的质量标准和重复精度

该加工单元已经为Metal公司带来了其预计从正确实施自动化系统中所希望获得的一切好处。该加工单元的生产能力约为每天加工510个零件（每一对机床及其配套的机器人各生产255件），从而大大提高了公司的生产效率。而且零件的加工质量也有所提高，因为自动化生产工艺有利于提高产品质量的一致性，Conrad先生说。此外，该加工单元可同时运行多个应用程序，从而也提高了它的灵活性。“改变零件编号十分简单，只要到PLC上，它就能告诉你如何运行加工另一个零件，”他解释说，“与a81型卧式加工中心的灵活性相结合，这使我们能够在同一加工单元上飞速地生产加工6~8个不同编号的零件。”

加工单元的最大优势就在于，能在无人值守的情况下，24h连续运行，Conrad先生说。从加工单元运营商的角度来看，该加工单元采用Makino公司的Professional 5控制软件，它将机床与PLC系统和数据库集成在一起。其界面具有足够的直观性，可使操作人员快速、轻松地修改加工单元的各个方面，如联锁开关、液压件夹紧控制系统和机器人接口。

此外，该软件还可以实施每小时的生产监控。“如果您真的想给客户留下深刻的印象，那么请告诉他们，如何使用智能手机，随时随地监控他们的生产能力，”Conrad先生说，“采用现在的监控软件，我们可以发送报告给移动应用领域，为我们提供前一天或上一个小时生产的零件数量、当天生产的平均数量，以及最后7天运行生产的数量。客户也可以在网上查看这一数据，从而增加他们对我们的信心”。

至于机床本身，其刀具监控系统可以使该公司能够精确地预测刀具的使用寿命，并检测钻头、丝锥或其他刀具会在什么时候折断或断裂。通过这些监控设备采集的数据，可以实现与机床控制系统的无缝连接，提醒操作人员什么时候必须更换刀具。这样做，有利于零件进行可靠和重复的生产，不会使切削中断，也不需要操作人员随时关注，Conrad先生解释说。

图3  在其中一个很少需要人工干预的工艺领域中，一名操作员正在审查某一变速器的外壳，并对其压力质量进行检查，因为这些零件在a81型加工单元上完成加工后将通过传送带送走

对于无灯光作业而言，机床自我管理以及共同维护的能力是至关重要的。例如，冷却液和切屑冲洗实际上不需要操作人员干预，因为每台a81机床的内部采用倾斜和垂直板材制成。因此，切屑和冷却液可被直接冲洗到工作台下的切屑槽中，以便于快速处理。同时，安装在提升式切屑传送机内的一套过滤装置，可确保清洁干净的冷却液能够通过一套共有8个喷嘴的冷却液主轴和顶部喷淋系统源源不断地供给。

如果零件不符合规范要求，车间就会自动地根据其不符合要求的程度或零件的编号，终止该零件的继续生产。鉴于这一原因，Metal公司内的Makino加工单元，采用了多项故障安全保护机构，以减少发生错误的风险，Conrad先生解释说。例如，假定有人试图将错误编号的零件装载到该加工单元的进料传送机上，那么这个零件将无法与夹具相匹配，无法进行生产。进料输送机上还包括一套电子故障安全保护机构，以防止将错误的零件加载到生产线中。

在发货前，零件也经过严格的检验流程，包括在机床上的在线检测、孔径量规检验、三坐标测量机检验和压力试验。质检团队还对铸件的缺陷进行外观检查——这是生产工艺中唯一一次涉及到人工的检验。有些生产线还使用照相机进行外观检验。最后，通过针戳、条形码和物理ID识别标记，帮助确保流程每一步的可追溯性。

Makino加工单元在实际生产中的运行，表明Metal公司已掌握了自动化生产的经验。Conrad先生说，手工测试机床的能力、开发用于降低生产周期的专用刀具和工装夹具、选用保持精度和一致性的纠错程序和无缝连接的编程机器人，这一切对加工单元的成功是至关重要的。他还补充说，车间自身的自动化专业知识通过其供应商得到进一步补充，这也是原先投资的一个决定性因素。当然，如果机床本身没有达到标准，那么所有这一切知识都将是徒劳的。