复合加工实现完美精益制造

songdayue

Kim Parrish多年来采用精益制造原则运作自己位于俄克拉荷马州Owasso市Advanced Machining & Fabrication公司(www.advcosinc.com)的工厂，在这种原则中，现有设备必须以制造单元形式布置，一名操作员应该操作若干台机床。但是，Parrish意识到，在业务发生变化时，必须投资最新的制造技术才能生存，因此他购买了一台复合加工机床。很快他便认识到了有类似情景的许多其他工厂所认识到的问题：要在精良环境中发挥多任务加工机床的优点，需要采取一种与单元制造完全不同的思维方式。
例如，在单元制造情况下，对某个加工项目报价时，Parrish必须确定工序数量以及工件从一台机床转移到另一台机床所需要的次数。然后，他会对这些零件转移以及多次装夹计算出精确的时间和劳动量。而对于多任务加工机床，无须零件转移及多次装夹，因为机床可以通过单次装夹就完成零件加工，需要最少的时间和劳动量。

提高效率，降低成本
7 O7 A3 _4 O+ m6 w& k2 n! K* {$ y有了复合加工机床，Advanced Machining & Fabrication公司可以对以前无能为力的加工项目投标。Parrish说：“我们不再拒绝那些涉及多个费时工序的加工项目。事实上，我们可以给出具有竞争力的报价，同时还在这样的加工项目中获利，因为在大多数情况下机床将所需要的劳动量降低了50%。”这样以来，Advanced Machining & Fabrication公司必须改变以前衡量生产率的方式。
( i, o9 ?! _6 v8 E3 s4 u: W2 uParrish说：“以前我们通过记录每个劳动力小时数量进行成本概算，然后在工件加工好时评价结果。我们在这方面花费的时间多于在生产率改善方面所付出的时间。”
# C% ]! L& Q6 D在添设了多任务加工设备后，工厂依据循环时间来衡量生产率方面的改善。它依然基于标准工厂价格报价，但是却降低了劳动量部分。
批量可大可小
' {" |3 m* B- J  C- h& y; ]  e和Parrish类似，位于俄克拉荷马市的Cooper Cameron公司（www.coopercameron.com/cgi-bin/ccvalve/home.cfm）阀业分公司的制造工程师George Smith，也因为新添复合加工机床而必须重新考虑加工项目方面的策略。对于Smith而言，最大的转变是零件批量大小。
2 R  O7 ^) z  S1 \. L, b! }7 b在Smith的工厂主要依靠单元制造方式生产时，它必须进行大批量生产才可以满足生产率目标。Smith说，大批量生产弥补了制造单元中长时间装夹以及零件搬运时间方面的损失。
; [6 T* U, i$ V) d% z4 t1 _+ h3 I复合加工机床使小批量生产切实可行，因为需要的装夹、设备及劳动量减少，并且加工零件的速度比制造单元要快。Smith说：“现在无须总希望一种工件有30或40件以上的批量，相反，却可以更多地进行批量只有一两件的加工。”
Cooper Cameron阀业通过多任务加工机床每天加工出来的零件数量来衡量自己的生产率。它还将复合加工机床的循环时间与工厂以前所用机床的进行比较。
) i0 C. g4 ^/ _* i& ySmith说，工厂的两台马扎克 e-650H多任务机床几乎将循环时间缩短了一半，使得Cooper Cameron阀业可以将以前的外协项目拿回来自己完成。例如，现在它在内部制造出公司20%的高性能碟阀及球阀，此前这些阀都是从中国购买的，而现在这种做法成本更低。
  U# i; L3 ~8 @! Y$ S  k3 P柔性化生产
诸如Cooper Cameron阀业分公司及Advanced Machining & Fabrication公司等采用复合加工机床的工厂还必须在确定用于特定工件的原料类型方面进行更多的考虑。他们不再仅仅因为某零件涉及多道铣削工序而只采用方形或矩形毛坯，或因为需要车削而只采用圆形毛坯。
Parrish说：“对于复合加工机床，必须突破传统思维框架。对于一些飞机零件我们在找矩形棒料时遇到了一些困难，但是却有大量圆形毛坯可用。所以，由于我们具有复合加工能力，因此可以用圆形毛坯加工这种工件。”
对于另一个材质为镍-铬-钛超级合金A286的零件，Parrish说工程师们最开始指明采用矩形毛坯，但是车间后来在Integrex多任务加工机床上采用了圆形毛坯，在加工中节省了大量时间。例如，从矩形毛坯制作该零件的一道铣削工序需要20分钟。而Integrex则在大约7分钟的时间内就从圆形毛坯加工好了该零件。
! j$ `6 \- }3 b9 w; X6 P0 S# K此外，Parrish说车间无须像对铣床那样，为Integrex预加工原材料。这样，Advanced Machining & Fabrication公司就可以在Integrex上添加一个棒料上料器，从而使其操作能够自动进行。
, h+ E% e" b" r7 Q5 u" v在Cooper Cameron阀业公司，利用复合加工机床，完全可以从实心坯料而不是铸件或锻件加工零件。Smith说，这样就大大降低了生产时间，并提高了柔性。
+ q8 l% M) D1 Q; E: z大多数工厂都认为，柔性是多任务加工机床在精益制造环境中所具备的一个关键优势。这种柔性不仅使这些车间可以从一个工件跳到另一个工件，同时还可以从一个行业跳到另一个行业。
/ R3 ^' k+ S6 s5 XParrish说：“我们是一个加工车间，因此我们需要机床具有加工多样性，以加工出飞机、石油以及煤气工业中的各种工件。”他补充说，这些加工项目可能涉及的材质有：从聚丙烯和特氟隆至718铬镍铁合金和蒙乃尔高强度耐蚀镍铜合金R400及K500直至超级合金等，而马扎克机床则可以加工所有这些合金。
多任务加工机床还可以提高零件精度。由于无须在不同工序之间搬运零件，因此可以避免公差叠加，降低了废品率，并且无须多次装夹。
例如，在多台机床上加工一系列铬镍铁合金零件时，Advanced Machining & Fabrication公司为了保持0.001英寸的同心度，废品率高达30%。而在马扎克Integrex 100Y多任务加工机床上加工这些零件，废品率降低到了1%。
与高级加工及制造公司一样，位于俄克拉荷马州Crosby集团公司（www.thecrosbygroup.com）的McKissick分公司也用多任务加工设备满足了苛刻的公差要求。总经理Joe Gardner说：“零件可能看起来是一样的，但是质量要求却有很大差异。”
& v7 ~3 P# |9 ]. Z0 T该工厂为吊车及牵引车生产汽缸体、滑轮、挂钩、皮带轮及其他零部件。借助自己的马扎克多任务加工机床，它已经提高了零件质量，同时在人数不变的情况下提高了生产量。例如，以前要在六台机床上花4~5星期生产的轴颈零件，现在在一台马扎克机床上只需要1.5小时就加工好。
Cooper公司的Smith说：“在时间方面，客户要求尽快交货，这样车间就必须缩短循环时间。而在成本方面，他们要求以更低的价格获得相同的零件，这就迫使我们对工序进行流水作业并降低成本。借助多任务加工机床，我们可以在这两方面都取得成功。”
( ~) u: @( x2 j自从安装了自己的三台多任务加工机床以来，该工厂还淘汰了23件设备，大部分是车床和加工中心。同时，这些多任务加工机床还使操作员们腾出时间进行其他更重要的操作。
. ?5 |" h; U! W. ?$ HAdvanced Machining & Fabrication公司的Kim Parrish及员工说借助自己的马扎克Integrex 100Y多任务加工机床，如今可以承接新的加工项目。
1 Q/ h1 n* N9 ^Advanced Machining & Fabrication公司现在用多任务加工机床为飞机和石油工业生产复杂的零件。
采用两台马扎克e-650H多任务加工机床，Cooper Cameron阀业公司的George Smith（左）及Rick Jones已经将许多零件循环时间缩短了一半。
在Cooper Cameron阀业公司，多任务加工机床改善了阀体铸件的加工，并且最终将使工厂能从实心棒材直接加工阀体。
McKissick分公司在多任务机床上生产轴颈零件。
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