车削加工中心-如何看待调试设置问题

国际金属加工网 2017年02月07日

图1 这台车床用于加工该公司较大的钻岩机钻头,包括一些发送到智利拯救矿工生命的钻机

2010年,曾使用钻岩机拯救解放了智利矿工生命的那家公司,正在探索研究多功能加工机床应达到的正确水平。

没有多少公司可以在国情咨文讲话中宣称自己已受到嘉奖。2011年1月26日,奥巴马总统在国会上的讲话中,提到了美国宾夕法尼亚州柏林市的Center Rock公司,他用了将近200个文字表彰他们。该钻岩机工具制造商生产的专用钻岩机被用于拯救解放33名被困在地下的智利矿工,2010年10月,全世界的人们目睹了这些矿工被营救和欢庆的场面。

对于Center Rock公司的团队而言,这场戏剧性的战斗实际上从智利接受该公司提供紧急救助的那一天起,就已经开始在他们的机加工车间上演。当该紧急救助的消息明朗化之后, Fisher先生就动员该公司尽快在物质可能允许的情况下,生产该救助项目所需要的钻岩机,不惜一切代价,暂时将其他手头上的工作放在一边。由于这些钻岩机使用的锻钢钻头必须按照智利岩石的成分需求专门制作,因此该钻头的生产可以说是从零开始的。有人可能会认为,一种涉及到7种不同机床调试设置的工艺,是不可能作出迅速响应的,更不用说,还要在加工过程中,到各个分包厂出差解决一些具体问题,但Center Rock公司却以不同的方式证实了它的实力。

图2 有时候一台钻岩机还包括许多切割岩石用的钻头,例如图中所示的这一个钻头,将要在该公司的金属结构件加工区进行焊接

对于金属加工专业人士来说,Center Rock公司加工工艺的具有有非常多的借鉴之处,但是这与技术的复杂程度有关。具体地说,该公司拥有一台“万能型”机床,一台斗山彪马Doosan Puma系列MX 2500 ST型车削加工中心,配有副轴和活动的刀具。在这台机床上,一个像钻头那样的零件加工,可以令人信服地在单一的加工周期中,完成从原材料锻件加工到热处理阶段的全部工作任务,而不是像生产发往智利的大型钻头那样,需要一系列的调试设置过程。然而,生产车间不一定要选用一步到位的调试设置方法。

这台机床是该车间车削加工设备系列中的其中一个部分,随着多功能加工能力的水平不断提高,零件的尺寸逐步下降。车间中最新的那台机床只用于车削加工,那是一台斗山Doosan CNC数控车床,其最大车削直径为22in。由同一家制造商提供的一台中型机床配有活动刀具,但不带副轴。

图3 单一的一个钻头是一个从锻件开始加工的零件

有了这些机械设备,Center Rock公司正在为其零件的加工,探索正确的多功能加工水平。Center Rock公司获得其中一个教训是:正因为该公司能够以很少的调试设置步骤生产其一些钻头,但这并不一定意味着它就应该这样做。

在智利人接受Center Rock公司提供的帮助之后,员工们开始调试设置和加工工作。这项工作一直持续到晚上。负责热处理和喷丸处理的供应商们被通知参与这项急需完成的任务。当零件由那些供应商检索后,钻头的最后加工开始了,当这些钻头的加工得到允许以后,全套钻机的金属结构件生产和最后组装也开始了。两天后,全套钻机开始发运。最后,从白手起家开始生产的钻机很快运到了智利,其所花费的时间要少于钻机从智利机场运送到坍塌矿井遥远工作现场所需的时间。

Center Rock公司的较大型钻机钻头见证了大部分调试设置过程。其中的一个部件,需要车削工件的两端,并需准备其随后的孔径加工操作,该孔径的精加工需要在车床上进行四次调试装卡。然后,工件被送往一台Mazak公司的HMC卧式加工中心铣削加工花键、铣削岩石切割面和钻削加工用于夹持硬质合金切削元件的隐窝。这台加工中心的操作需要三次调试装卡,二次在热处理前,一次在热处理后。

图4 这台车削加工中心具有安装活动刀具的功能。另一台用于加工更小钻头的车削加工中心则配有活动刀具和一根副轴

加工任何的钻头锻件都是很困难的。这是因为这些零件将用于执行困难的工作。不难想象,当这些钻头被用于钻探几千英尺深的岩层时,将会看到它们需要承受多大的压力。能够承受这些应力的锻钢,也同样能够抵御加工时的应力。被加工的物体面临一个特别的挑战,这就是钻杆中一个孔径的加工,这个孔径的深度几乎相当于整个钻头的长度。这个孔径与较小的孔径相配合,形成一个高压气流的通道,将碎石屑从钻头表面上吹走。加工这个孔径曾经是一场艰苦的斗争,所使用的刀具经常折断,而且还需要很长的加工周期时间,但现在这样的情况再也不会出现了。

大约在5年前,Center Rock公司的工作人员专门设计了一个加工工艺,现在采用这一工艺,机床可以快速而可靠地加工这个深孔。这一工艺建筑在一台老式而结实的手工车床基础之上。这一工艺的一个重要因素是采用了该车间为这一机床配备的高压冷却液系统。但是,这一工艺的核心技术是来自Sandvik Coromant公司的钻头设计,这是一个Corodrill 800型钻头,其中心有一个很大的空心区域。

图5 该公司为了在每一个钻头上钻削加工很深的盲孔,专门开发了其自己使用的工艺。该工艺的关键是采用了Sandvik Coromant Corodrill公司的空心钻切削工具,其中冷却液和切屑可允许通过刀具和孔径往外抽吸出来

Center Rock公司将这个钻头,沿着车床主轴的中心线,安装到一根很长的气缸内圆柱形轴上。冷却液通过汽缸之间的环形空间冲击力来切削金属。然后,由于Corodrill钻头的特殊设计,使冷却液和金属切屑通过内部的真空压力经由圆筒吸出。Bungard先生说,在采用这一深孔钻削工艺后,该车间的生产加工经常达到0.012ipr的进给速度,钻头的使用寿命延长,ID内径的表面光洁度提高。

较小的钻岩机钻头,其调试设置的次数比上面描述的步骤要少一些。这是因为该车间配置的较小车削加工中心具有车削和铣削两者兼顾的组合功能,这使得该公司最普遍流行的钻头尺寸具有更高的运行效率。最小直径的钻头可在一次调试设置过程中完成加工(达到热处理点)。鉴于一台钻机需要20个以下的钻头(通常少于10个),那么这看起来似乎是最好的方法。然而,该车间经常通过一系列的调试设置来加工其较小的钻头,有时候整个车间所进行的工作以100个或更多的数量进行批量生产。从Center Rock公司的前景来看,为什么批量生产采用一系列调试设置,反而成为更好的方法呢?这个问题的答案,对任何正在评估多功能加工能力的车间来说,将是非常有用的。

正如Center Rock公司所展示的那样,这种能力是很有价值的,其原因是,它超越了单一调试设置的加工。在一个地方进行更多加工的自由,提高了Center Rock公司的生产能力,即使这种自由并没有使用于加工一个零件,直至其完成。


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欧特克

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