2019年07月08日 | 集成卧式加工中心是一项明智投资

看到一位机械师花了四个小时才完成立式加工中心的设置之后，马赫机械的丹·奥尔森意识到他遇到了问题。解决方案似乎越发明确：该选择卧式加工了。选择自动化集成卧式加工中心是计划之外的。但不久之后的故事证明这是很值的。

2004年，丹·奥尔森联合成立了电子商务网站 ，向休闲及商用船只分销包括“锌”（船体附着的防腐阳极）在内的专业船用产品。为了满足特定客户需求，BoatZincs开始了基础的生产加工，后来又开始为海运行业之外的客户提供加工服务。如今，重视创新工艺开发与自动化，使用先进的Okuma卧式加工中心（HMCs）与智能化的Fastems柔性制造系统，BoatZincs 的分支制造服务——马赫机械，为高科技、医药、航空、军事等行业提供精密零件制样和生产服务。

尽管马赫机械进入卧式加工和托盘自动化已相当成功，但一开始就像是跳入水池深处。

本土金属加工变得有利可图

当奥尔森先生接到客户一款螺旋桨阳极的需求时，由于加工成本和需求不确定，BoatZinc的供应商不愿意生产，因此马萨诸塞州的哈德逊公司开始生产一些自己的产品。“当时我们就决定对零件进行逆向工程并自行开始制造这些零件”奥尔森先生说道。“我们建造了自己的小型炉，并在我的车道上开始压铸。”

奥尔森先生有工科及商科学位，但没有参加过正式的机械师培训。在购买CAD/ CAM 软件并使用其生成G代码后，他自学了如何加工压铸模具和零件。从单一的数控床磨机开始，非海运客户名单一直在增长，直到奥尔森先生决定成立马赫机械。

为了处理一家激光设备公司涉及加工镜头支架的五个侧面的大订单，奥尔森先生设计了一款定制的耳轴工作台并将其安装在立式加工中心的转台上。该装置将该部件索引到不同的位置并允许四轴定位加工而无需多次设置。马赫机械能够在大约24分钟的加工节拍时间内完成底座的所有侧面加工。 “我们在这方面的表现很好，结果也证明其盈利可期。” 奥尔森先生说。

很快该工厂就买了两台CNC立式加工中心和一台车削中心。

开始卧式加工和自动化

随着工厂的生产品种和数量的增长，每次产品更换所需的设置时间也在增长。奥尔森先生看到一名员工花了四个小时来完成一个产品设置（且每个月都在不停的重复）之后说，“我意识到现在是时候研究使用卧式加工中心了，这将使我们能够依据日志数据更好的设计夹具，一次设置便可永久到位。” 当奥尔森先生正在研究HMC时，他的Okuma代表邀请他参加Okuma HMC 和来自Fastems LLC的柔性制造系统（FMS）的演示。“当时，我只想试一下水，感受一下卧式加工，根本没想过还要自动化，因为那更像是潜水！”他说。“但我意识到我们不是装一件工件上这台机床，而是十几件可以同时上机生产。”该演示说服了奥尔森先生购买了一台Okuma MB-5000H HMC和配备了MMS5控制的12个托盘库的Fastems FMS One 系统。

设备的生产能力和效率大大提升，促使马赫机械赢得了越来越多的加工订单，包括铝件和不锈钢部件。也就是说，在清洗碎屑和更换收集箱以避免碎屑混合方面，只使用一台卧加HMC 是很困难的。因此，该公司增加了第二台MB 5000，并将Fastems FMS 扩展至24个托盘库。“现在有两台机床，一台处理铝部件，一台处理不锈钢部件，而且它们都很忙。”奥尔森先生说。

除了简化设置过程外，HMC和 Fastems FMS系统的组合还可以显著减少节拍时间。工厂采用HMC/FMS系统之后，单片镜头卡口部件的生产周期时间从24分钟降低到了10分钟。“夹具是针对零件特别设计的，所以我们可以优化整个机床工作流程，而永久夹具（夹具固定在托盘上不拆卸）也大大提高了我们产品的稳定性。”奥尔森先生说。

每月交货的一揽子采购订单的大部分工作得力于柔性制造系统的支持。 “一旦设置工作完成，他们就会永久存在。”奥尔森先生说。

自动化如何影响员工和产能

据奥尔森先生所言，马赫机械的自动化并没有导致员工减少，恰恰相反：“我们一直在招聘，因为我们能够生产更多产品。这产生了很多工作机会，无论是运输，收货或是在品质管控方面。”他指出，先进制造业的员工结构不同于传统制造业：“你不一定需要操作人员守在加工中心旁边，但你确实需要具有工程背景、良好编程能力以及对制造和材料有良好理解能力的人。”

关于刀具管理，Fastems FMS软件收集刀具数据，以生成主动的刀具管理策略。系统收集每个刀具的磨损和破损信息，并使用该数据来优化刀具应用。例如，如果数据显示某个钻头在特定零件中钻出500个孔后经常断裂或磨损，则软件可以在工具完成450个孔时提示更换。奥尔森先生说，由刀具故障造成的返工得到最小化，而且该车间的年成品率超过了99.5％。

Fastems软件还管理不同作业的排序，以最大限度地提高效率、资源利用率和订单交付时间。当作业所需的原材料到达现场，车间会将作业派发给系统。 操作员输入订单编号，部件号，数量和产品交付日期。 永久性的生产设置，专用的机加工托盘通过自动FMS堆垛机送到装载站，操作员装入原料。 此后，所有的生产计划和执行由软件来完成。 即使工作排队等待准备就绪，也可能在晚上或第二天加工，因为其他工作优先级更高。 加工完成后，软件会自动记录所有成品零件的库存，并将其送出线外进行品检和运输。

“现在我们拥有高效的制造能力，我们专注于创建一流的质量部门，”奥尔森先生说，“将这些设备联机并自动化，对我们来说是一个重中之重。” 接下来转向航空航天部件的七年合同将要求对所有部件进行100％质检。 因此，马赫机械购买了一台带有全扫描头的三坐标测量机（CMM）。 奥尔森先生及其工作人员正在采取措施使系统自动化，以便尽可能便捷地测量零件尺寸。

奥尔森先生正在探索自动化检测流程与Fastems FMS系统集成的可能性，以便为机床提供反馈并实现流程内调整。

长期投资

据奥尔森先生所言，建立FMS系统 — 设计方箱夹具，选择刀具和程序编程等，起初并不容易。然而“一旦我们完成第一项工作并开始运转，逐渐得，它变得越来越容易” 他说道，“我们现在有一个流程，当我们输入一个新的产品订单到系统时，我们就知道我们必须做什么以及可期待的结果。”

他补充说，FMS系统的投资成本可能会吓跑一部分工厂企业主。奥尔森先生建议他们不要惊慌。根据他的经验，“你需要耐心，并与生产技术紧密对接，也可以与专家联系来获得更多支持和经验”

奥尔森先生说。“我一直坚信，如果我需要购买一台设备，我购买的设备和技术不仅仅是为了满足我当下的需求。” “我总是试图购买超过我需求的东西，因为它使我以后的成长更具灵活性，每次我们都是这样做的，我们总能从新的技术中获益。新技术更快，零件质量也更好。一旦我们选择这个方向，我们就看到了整体表现的巨大提升。如果跟旧技术来比的话，你的前期投资可能会高些，但是你获得的是一项优秀的行业领先的技术。”