鈦合金銑削和自動化助力效率提升

在航空制造業中，每當涉及到鋁合金或鈦合金的銑削加工時，都需要選擇合適的設備才能滿足企業在生產力和生產周期方面的要求，從而保持全球競爭力。位于美國華盛頓法夫市的JWD MachineInc公司這一方面表現尤為突出。

在過去三十年中，JWD公司在加工復合材料和硬金屬如鈦合金、高鎳合金和高熱處理鋼等材料制成的復雜零件和組件方面積累了大量的經驗。其制造能力獲得了全球航空、國防和交通行業大型制造商的青睞，包括波音、Goodrich Landing Gear和通用電氣公司等。JWD曾榮獲波音“年度最佳供應商”稱號，而且還開發了在市場上得到廣泛應用的Techni-Grip夾具系統，并因此被航空制造領域之外的行業所熟知。隨著取得的成就越來越多，JWD公司非常清楚要想在殘酷的競爭中一路領先，就必須在高性能機加工技術方面勇于創新，走在市場前面。

JWD公司制造總監Jason Mohon說道：“航空制造業的競爭性對供應鏈會產生一種滴漏效應，給類似我們這樣的供應商帶來的壓力會越來越大。每個訂單，零件的復雜性都在不斷增加，材料也越來越難加工。今天，客戶要求我們在鈦合金銑削加工時必須嚴格控制誤差。這種激烈的競爭環境要求制造商不得不在技術方面保持領先，降低零件的成本。”

鈦合金銑削優勢顯著

在加工鈦合金或其他硬金屬時，合理的刀具壽命加上高金屬去除率是確保零件競爭力和盈利的關鍵。制造商試圖采用標準的加工中心來去除大量的鈦合金材料，但往往由于刀具壽命較短導致加工成本過高而失去競爭優勢。鑒于此，JWD 公司認識到他們需要一臺加工中心，在結構上具有額外的剛性。同時具備大功率的主軸設計和有效的冷卻系統，讓加工可以獲得所需的金屬去除率和刀具壽命，從而能有效進行硬金屬材料的長距離和大直徑鉆孔操作。

Mohon解釋道：“在類似鈦合金、高熱處理合金鋼和不銹鋼等硬金屬加工方面，許多航空制造商都不敢掉以輕心。這是一項高難度和高成本的工作，同時也具有高風險和高回報。任何失誤或刀具的損壞都會導致利潤的損失。因此，在硬金屬加工方面，采用專用的加工中心是必然之選?！?br/>
經過幾個月的市場調查和測試，JWD采購了兩款牧野a81M臥式加工中心（HMC）。公司發現該機器上集成的一體式驅動裝置和高扭矩主軸能夠滿足其在硬金屬加工中大直徑鉆孔和面銑所需的功率和剛性。

“得益于a81M機器的剛性和熱穩定性，無論什么時間，我們都能保證加工的精度。”Homon說道，“在普通的硬金屬加工中，客戶要求我們的重復率保持在0.0005in，而在一些鉆孔加工中，可能要到0.00025in。a81M機器可以提供完美的加工條件，滿足甚至超過這些要求，材料的去除率更高，而且省去了以前80%的鉆孔操作?！?br/>
除了功率和剛性方面的提升，a81M機器還具備高壓（1000psi）、大流量（20gal/min）主軸內冷卻技術。得益于該冷卻系統，JWD不僅可以滿足產量方面的需求，還避免發生許多標準機器上常常出現的刀具快速老化現象。

“發熱和有限的刀具壽命從來都不是我們的困擾，這一點我們的刀具供應商可以證明，”Mohon說道，“在a81M機器上，我們可以達到的進給量和速度在大多數標準機臺上會燒損刀具，甚至會讓機臺出現震顫。比如說，在一次鈦合金銑削加工中，我們采用了一個4'' 的方肩面銑刀，刀片18mm，徑向接觸80%，切削深度0.375''。這種性能表現讓我們的生產力平均提升了25% 左右，同時將刀具壽命延長了17-23%，減少了15%的刀具總支出。”

刀具管理是a81M機床的另一優勢體現。在JWD 公司，一臺機器上要管理多達60個刀具，有的甚至有137個。在采購a81M機床時，這些功能加上設備采用的高性能Professional 5（Pro 5）控制軟件，都是非常具有吸引力的賣點。

雖然PS95 設備采用40個錐孔設計，JWD卻在該設備上進行了許多以前必須在50 錐孔設備上才能完成的加工。

“a81M平臺融合了許多刀具管理和用戶操作功能，有助于提升生產力，”Mohon說道，“設備的易操作性和刀具壽命監控功能可以帶來額外的好處——允許設備在無人看管的情況下運行，提升了加工可重復性，降低了廢品率，讓工作變得更加輕松?！?br/>
提升加工的精確度

JWD公司最近發現其加工工序中還缺少一臺真正的五軸加工中心，用于現在更多的具有復雜3D輪廓的工件加工。因此，公司又采購了一臺牧野D500五軸立式加工中心。與公司在其他機器上添加的五軸轉臺不同的是，D500采用了雙電機直驅轉臺設計，針對精確的工件定位提升了速度和扭矩，同時減少了非工作的時間。

“D500提供了完整的五軸加工通道，讓我們可以用更少的步驟加工復雜的部件，”Mohon說道，“此外，設備精確的定位和刀頭控制可以在±0.0003in范圍內實現圓弧插補加工?！?br/>
JWD員工對D500采用的Pro 5控制軟件并不陌生，他們非常欣賞該軟件在五軸加工性能和可操作性方面的改進。同樣的，該設備的工具中心點控制帶來了對刀頭準確的控制和校準，提高了精度和表面質量。

“一般來說，在四軸或五軸加工設備上，你需要從旋轉中心線編程，來實現真正的多軸加工，”Mohon說道，“在D500設備上，你只需要選擇一個本地坐標，機器就可以從旋轉中心線自動跟蹤這個點，大大減少了設置的時間和復雜性?！?br/>
投資自動化

雖然JWD 公司的硬磨削和五軸加工能力得到了大幅提升，但如果想將公司整體營收提升25%-50%，還需拓寬公司的業務范圍。為了實現這一目標，JWD在鋁合金自動化加工方面進行了大量的投資，采購了柔性制造系統，其中包含一臺牧野復合加工中心（MMC2）和兩臺牧野a61nx臥式加工中心。

“航空鋁合金加工市場的競爭已經非常激烈，因此從一開始就要有合適的技術，幫助我們在產量上迅速超過競爭者，”Mohon說道?！澳烈白詣踊瘑卧梢詫崿F無人操作，降低成本，同時保持一定的利潤率。牧野的MMC2復合加工中心無論在靈活性還是生產排程方面都要優于我們之前采購的其他設備——設備的加工性能和客戶的服務促成了最終的交易?！?br/>
相比較其他公司的系統，JWD的員工非常喜歡牧野自動化單元的易操作性。公司將牧野的工程服務和培訓作為一種資源，幫助他們進行設備的安裝和運行調試。

“牧野在設備安裝和調試方面提供的支持幫助我們在自動化單元優化方面節省了大量的時間，讓我們可以很快地通過這些設備獲得最大的效益?！盡ohon說道。

牧野a61nx加工中心采用500×500mm工作臺和HSK-63A刀柄，轉速達14,000rpm，扭矩為240Nm，可用于重切削。可靠的鑄造設計和滾子型直線導軌結構確保整個工作行程范圍內都可以實現有效加工。

“我們把一項加工任務從其他自動化系統上轉移到a61nx設備上，周期時間減少了67%，”Mohon說道，“此外，我們還對車間其他員工的崗位進行了重新分配，進一步提升了效率和產出，過去這些人需要駐守在機器旁，現在他們可以選擇更具挑戰性的發展機會?！?br/>
自動化單元還可管理動態的生產計劃，同時生成加工部件的數據庫，當遇到重復性生產訂單時可以隨時調用，大大減少了設備的安裝、停機和編程時間。此外，無人值守功能可以讓設備自動運行，提高了整體產能。

隨著企業的不斷發展，JWD 計劃在自動化單元中再增加一臺設備，進一步提升產能，保持市場競爭力。

技術提升效率

新設備不僅提高了公司的加工能力、生產力和效率，而且還有助于提升公司的競爭力和盈利能力，吸引了渴望使用這些先進技術來工作的技術熟練工。

“公司自1978年開始運營以來，已經發生了很大的變化，”Mohon說道?！敖裉?，JWD所做的是利用最新的技術保持在市場上的領先地位，不斷拓展在復雜硬金屬和鋁合金方面的加工能力，保持在全球的競爭力。在接下來的五年時間里，我們想繼續拓寬業務范圍，將不同種類的大型鋁合金件和結構件推向市場。為了做到這一點，我們計劃繼續挖掘內部潛能，持續改善生產流程。對JWD來說最重要的是及時生產出高質量的產品。未來我們還想提高效率，這樣可以幫助客戶節省成本。而與牧野的合作，讓我們能輕松地以最新技術，實現我們的目標?！?/p>