利用数控机床实现高速高精度的模具生产

自动化加工在现代机械加工中起着重要的作用,数控机床加工的高速度、高精度也越来越受到机械行业的青睐。

对于普通的机械加工厂或生产线来说,每年超过10亿的产量并不是难以理解,而是不可想象。在科技飞速发展的今天,对于Rexam玻璃公司而言,这并不算什么。

Rexam玻璃公司位于巴恩斯利的工厂是欧洲地区最大的玻璃容器生产厂,13条生产线日均生产量3百万到4百万件玻璃容器。这些产品都采用坯模和吹模成形,据Rexam玻璃公司估计,任何时候工厂的生产线都在使用价值大约40万英镑的模具。

为了满足生产线对模具使用的需求,Rexam玻璃公司投资引进了八台哈斯数控机床——包括VF-3和VF-5TR(有耳5轴)数控立式加工中心,SL-20以及SL-30数控车削加工中心。RoyIllingworth(Rexam玻璃公司的模具制造部经理)为我们介绍了玻璃模具的生产工艺过程。

速度

他说:“我们为每不同的玻璃容器购买不同的铸件,材料可以是铸铁或者铝青铜,这取决于最终的应用。首先在哈斯数控立式加工中心VF-3上加工。切削出接合面,粗加工模腔,并准备热处理。完成热处理之后,工件返回机床,接合面完成精加工,同时,粗加工外径,留下数毫米的车削裕量。两个半膜用螺栓连接,然后进行‘瘦身’加工,这一工艺由SL-30数控车削加工中心和另一台VF-3数控立式加工中心共同完成。”


“瘦身”是一种Rexam玻璃公司的模具加工工艺,它使毛坯铸件经过精加工后可以很精密的安装在成形机里面。首先,所有外径都在SL-30数控车削加工中心上车削完成,这台机床上配有哈斯公司专门为此特制的夹具。它在卡盘中使用了定制的夹具系统,并安装在尾架上,以便固定被加工的模具,这种快速更换系统可实现工件的快速更换。

“瘦身”工艺完成之后,半模仍然连接在一起,操作员将工件送到VF-3数控立式加工中心,完成所有外部铣削加工。VF-3数控立式加工中心也有一个特制的夹具系统,可用于固定两个哈斯数控转台之间的模具,这样所有钻孔和铣削加工都可以在一个工序中完成。在分离两个半模后,以车削完成模腔的精加工；然后,返回不同的哈斯数控加工中心上进行钻孔和雕刻加工。

另外,在Rexam玻璃公司加工车间中还有两台哈斯SL-20数控车削加工中心组成的一个单元,用于加工模具盖。其中一台哈斯数控车削加工中心具备动力刀,可在模具盖上钻孔,从而避免产生另一个工序。

据Illingworth介绍,Rexam玻璃公司自购买了哈斯设备后,在模具的加工时间上大约缩短了10%～15%,相当于1～2周。使公司的新产品得以快速地投入市场,保持了其市场竞争的优势。

低成本

“哈斯机床的精确让我们能够控制材料的成本。我们的产品是按重量进行出售的。如果某个不精确的模具使每一个产品多使用1克玻璃,以每天3百万的产量计算,那么可想而知,公司的损失会非常严重的。”

产品的美观对于成功的包装有着举足轻重的作用。利用Delcam的PowerMILLCAM软件,可以为哈斯VF-5TR(有耳5轴)数控立式加工中心计算刀具路径,用于雕刻模具表面的装饰图案。


“Rexam玻璃公司的拥有着出众的产品设计,如果没有哈斯耳轴机床和Delcam软件,我们的许多设计都无法实现。当我们提供客户所需用需要的产品时,我们拥有了绝对的市场优势。”Illingworth如是说。

Rexam玻璃公司的模具制造部实行两班制,最近他们开始推行低成本生产理念,大部份加工都采用单件流的形式,当其中一台哈斯机床完成加工时,另一台机床也刚刚结束,并已准备好加工下一个工件。这种理念帮助Rexam玻璃公司降低了铸件的安全库存量以及现场待加工工件量。

可靠性

设备的可靠性很大程度地决定了工业生产系统的稳定性。如果某一台机床停产,可能会造成一场灾难。的确,那就意味着整个生产线都会因此而停下来,这种损失是每个公司都无法承担的。对于Rexam玻璃公司来说,一年365天,每天24小时连续运转,他们工厂的生产线从未停止过。

对此,Illingworth称赞道:“哈斯设备的可靠性堪称典范,特别是在考虑到我们加工的材料大多数是铸铁时,这一点非常了不起。”

另外,在加工铸铁时会产生切削泥,切削泥与切削液混合时会沉积和固化,使得标准排屑器难以正常工作。但是对于Rexam玻璃公司而言这不是问题,因为哈斯公司专门为此特改装了排屑器,使这个隐患不复存在。

自行生产

Rexam玻璃公司不断提高自行生产模具的百分比,从15年前的50%到如今已接近100%。模具的复杂性、高速生产、高产量和低成本所带来的压力,都迫使Rexam玻璃公司进行机床设备的更新。Illingworth说:“模具生产工艺中精度和稳定性是特别的重要。我们决定提高自行生产的模具比例,所以我们投资购买能够生产出达到工厂和客户所要求产品的数控机床。这都是为了与行业发展的步伐一致；落后的机床是无法组成最先进的生产线,同时也不会为公司创造出良好的业绩。”

Rexam玻璃公司购买了最新的哈斯SL-30数控车削加工中心,替代一台翻新过的其他的旧数控车床。事实上,Rexam玻璃公司的加工车间中还有3台这种老的设备,Illingworth说:“事实上只要2台哈斯数控机床就可以取代和提高这3台老设备,明年将用2台哈斯数控机床取代他们。”

在Rexam玻璃公司,采购机器不是由一个人决定的；公司成立了一个小组专门进行彻底的研究,分析各种方案,并将最后的结论提交给董事会,申请投资款项。

最后Illingworth谈到,“从哈斯机床这个例子即可证明,这种采购流程非常成功。哈斯设备为我们公司的模具制造部带来了革命和发展,如果公司不能向前发展,最终就会面临倒闭了。选择哈斯机床是一个正确的决定,同时我们也得到了最好的服务。”

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