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中國(guó)制造的產(chǎn)品對(duì)位于匹茲堡地區(qū)的FS-Elliott公司的生產(chǎn)工廠(chǎng)產(chǎn)生了很大影響。由于海外生產(chǎn)的迅速增長(zhǎng)，這里的工廠(chǎng)發(fā)生了很大的變化，很多制造商的業(yè)務(wù)都在蓬勃發(fā)展之中。FS-Elliott公司生產(chǎn)的產(chǎn)品大約有95%向外出口，其中的75%直接銷(xiāo)往中國(guó)。

該公司制造工業(yè)用空壓機(jī)，其中包括通過(guò)工廠(chǎng)范圍內(nèi)的系統(tǒng)向車(chē)間輸送空氣的大型壓縮機(jī)。隨著各種類(lèi)型的新生產(chǎn)工廠(chǎng)在世界各地的開(kāi)放，F(xiàn)S-Elliott公司的壓縮機(jī)產(chǎn)品也開(kāi)始被廣為知曉。

圖1 ?圖示為所要加工的葉輪的范圍大小，新的磨床用于這一范圍內(nèi)的葉片的定制化研磨

這類(lèi)壓縮機(jī)很少有現(xiàn)貨供應(yīng)。提供一套復(fù)雜的壓縮機(jī)系統(tǒng)，意味著需要在特定的電力條件下，保證客戶(hù)能夠獲得多少壓縮空氣。為了實(shí)現(xiàn)這些承諾，F(xiàn)S-Elliott公司需要對(duì)系統(tǒng)實(shí)行用戶(hù)化改造，一般來(lái)說(shuō)，這意味著需要仔細(xì)地按照事先設(shè)計(jì)好的專(zhuān)用輪廓，來(lái)加工壓縮機(jī)的葉輪。

在過(guò)去，這些專(zhuān)用葉輪的輪廓需要通過(guò)車(chē)削的方法進(jìn)行加工。采用這種方法加工，車(chē)刀會(huì)陸續(xù)撞擊到葉輪的葉片上，可以想象，這種切削好像是最極端的中斷式切削加工。即使這樣，可編程運(yùn)動(dòng)和數(shù)控車(chē)床X-Z軸的較大行程還是為獲得精密的外徑形狀提供了一種有效的方法。為了克服中斷式切削現(xiàn)象，首先在葉輪中間充滿(mǎn)石蠟，使它在車(chē)削加工時(shí)猶如一個(gè)實(shí)心的圓柱形工件。在加工完以后，再將石蠟從葉輪中熔化出去。這種工藝看起來(lái)不太干凈，但加工十分有效。

為什么工廠(chǎng)最近采用了一種新的工藝，部分原因在于石蠟工藝不太干凈。但石蠟對(duì)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生影響只是FS-Elliott公司采用新工藝的部分原因，F(xiàn)S-Elliott公司主要是想在老方法的基礎(chǔ)上，以更多的方式創(chuàng)造清潔的環(huán)境。這還要?dú)w功于Max-Tek Superabrasive Machines公司提供的一臺(tái)具有與車(chē)床差不多的行程和編程功能的磨床�，F(xiàn)在該工廠(chǎng)通過(guò)磨削工藝代替車(chē)削工藝來(lái)加工生產(chǎn)葉輪的輪廓，不再采用石蠟填充工藝進(jìn)行加工，因此所需的加工時(shí)間也比較少�，F(xiàn)在，這一工藝的加工速度很快，工廠(chǎng)已無(wú)法使這臺(tái)新磨床保持繁忙的工作狀態(tài)。

雖然從車(chē)削加工轉(zhuǎn)移到磨削加工使核心元件的制作方式發(fā)生了根本性的變化，但FS-Elliott公司采用新生產(chǎn)工藝的意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了這一變化。即使是工廠(chǎng)里的雇員，現(xiàn)在幾乎全都是新面孔。2004年，該公司讓其所有的生產(chǎn)人員離職，工廠(chǎng)重新雇傭了約110名新員工。

實(shí)現(xiàn)了自力更生

生產(chǎn)經(jīng)理William Turek先生雇傭了一批新員工是由于FS-Elliott公司所有權(quán)的轉(zhuǎn)變而造成的。由于勞資協(xié)議的關(guān)系，工廠(chǎng)的雇員仍依附于公司以前的老板。第一年，在新的所有制條件下，F(xiàn)S-Elliott公司從以前的老板那里租借了現(xiàn)有的這一批工人。這種安排是不可能持久的，最終，新的老板也在這個(gè)方面下決心做了一個(gè)果斷的決定。對(duì)于Turek先生而言，他親眼看到了工作人員的重大變遷，這確實(shí)是一個(gè)充滿(mǎn)挑戰(zhàn)的時(shí)代。他看到了很多有經(jīng)驗(yàn)的老師傅走出了這一公司的大門(mén)，但新的開(kāi)始也意味著一個(gè)巨大的機(jī)遇。他可以自由地實(shí)施全新的工藝和生產(chǎn)過(guò)程，再也不需要重新培訓(xùn)現(xiàn)有的雇員，也不需要進(jìn)行逐步的改革。以磨削代替車(chē)削就是一個(gè)很好的例子。重大的變化涉及到工廠(chǎng)布局的重新配置，還得重新思考如何使用該公司的各種大型加工中心。此外，工廠(chǎng)開(kāi)始承接原先由外協(xié)工廠(chǎng)加工的生產(chǎn)任務(wù)，即從葉輪的“毛坯件”開(kāi)始加工。

根據(jù)不同的尺寸，葉輪毛坯可以選擇鑄件或5軸加工的方式來(lái)進(jìn)行制造。過(guò)去，這類(lèi)機(jī)加工作業(yè)由賓西法尼亞州Export地區(qū)周?chē)�的一些�?zhuān)門(mén)從事5軸加工供貨商承擔(dān)�，F(xiàn)在，大部分機(jī)加工作業(yè)由該工廠(chǎng)自己承擔(dān)。這里最新購(gòu)置的機(jī)床要數(shù)Hemle公司的5軸加工中心了。

圖2 以前采用石蠟填充和固定葉片以便于車(chē)削加工

Turek先生說(shuō)，我們內(nèi)部具備這一加工能力以后，使工廠(chǎng)更加靈活了。即使要在最后一分鐘更改設(shè)計(jì)也要比過(guò)去容易得多了。

更好的是，通過(guò)自力更生、內(nèi)部解決問(wèn)題的方法使工廠(chǎng)抵御外部競(jìng)爭(zhēng)的能力增強(qiáng)。他說(shuō)：“如果一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手終止購(gòu)買(mǎi)作為我們主要業(yè)務(wù)的5軸加工產(chǎn)品，我們將怎么辦呢?”但具備了目前這樣巨大的生產(chǎn)能力，情況就完全不一樣了，這種能力誰(shuí)都無(wú)法替代。

無(wú)石蠟加工

在這些零件中，定制化的外形輪廓加工是比較靠后的一個(gè)加工項(xiàng)目。現(xiàn)在，這一工件已采用磨削加工代替以前的車(chē)削加工，因此，過(guò)去因石蠟工藝所造成的許多問(wèn)題已不復(fù)存在了。其中一個(gè)問(wèn)題就是對(duì)環(huán)境的影響，這也是一個(gè)主要問(wèn)題。車(chē)床必須每隔4~5周大修一次，進(jìn)行全面清洗。而且，加工完的葉輪也必須進(jìn)行徹底的清洗，因?yàn)閱慰咳刍�石蠟還是不夠的，無(wú)法將石蠟全面清除。如果在零件上遺留少量的石蠟，也會(huì)造成葉輪質(zhì)量檢測(cè)的失敗，影響其熒光滲透試驗(yàn)，因?yàn)槭�蠟�?huì)顯示出一種裂縫。由于需要仔細(xì)地清潔，因此石蠟加工工藝已成為一個(gè)非常耗時(shí)的復(fù)雜工藝。

采用磨削工藝就解決了所有這些問(wèn)題。因?yàn)樯拜喌捏w積較大，不用擔(dān)心中斷切削的現(xiàn)象，葉片之間不需要用石蠟填充支持。但在某種情況下，新的機(jī)床也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的問(wèn)題，不過(guò)Turek先生也已經(jīng)將這個(gè)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)新的機(jī)遇。

這個(gè)問(wèn)題與檢驗(yàn)有關(guān)。每個(gè)葉輪的葉片數(shù)量都是一個(gè)奇數(shù)。這也就是說(shuō)，葉輪在其外形輪廓上沒(méi)有實(shí)體“直徑”。而填充石蠟以后的葉輪在加工完以后是一個(gè)光滑的圓柱體，因此車(chē)間可以很方便地用一個(gè)千分表測(cè)量加工后的零件外徑�，F(xiàn)在，沒(méi)有石蠟作為填充料，那么工廠(chǎng)如何測(cè)量這類(lèi)零件呢?

圖3 石蠟填充的加工方式使車(chē)床每隔四五周就要進(jìn)行徹底檢修和清洗

為了能夠繼續(xù)推動(dòng)工廠(chǎng)現(xiàn)在所做的一切工作，Turek先生選擇了一種特殊的解決方法。他購(gòu)置了一臺(tái)移動(dòng)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，該機(jī)帶有Faro測(cè)量臂。這不只是因?yàn)樗�可以直接測(cè)量不需要任何石蠟作為填充劑的零件(有了石蠟測(cè)量更為容易些)，而是因?yàn)樗�想要為公司增添一臺(tái)在室內(nèi)使用的這種測(cè)量裝置。他深知這種測(cè)量?jī)x器具有很多不同的功能，測(cè)量效果極好，很容易收回成本。然而，他首先要使這臺(tái)測(cè)量?jī)x成為車(chē)間測(cè)量零件的標(biāo)準(zhǔn)工藝，迫使雇員們使用這一儀器，并逐漸養(yǎng)成他們使用該儀器的習(xí)慣。

現(xiàn)在，加工完的葉輪絕大部分細(xì)節(jié)都采用Faro測(cè)量臂檢測(cè)，而不是用千分表之類(lèi)的測(cè)量工具。此外，這一測(cè)量裝置也被應(yīng)用于零件的裝卡調(diào)試，由此也加快了這一零件裝卡工藝的速度�，F(xiàn)在操作員應(yīng)用這一測(cè)量臂可以快速地確定每一個(gè)工件是否已經(jīng)在磨床上正確就位。

準(zhǔn)備和等待

現(xiàn)在，葉輪外形輪廓的加工已成為一個(gè)非�？焖俚牟僮鬟^(guò)程。其速度之快不只是因?yàn)椴辉偈褂檬�蠟而減少了工序，而是因?yàn)樵�始加工周期縮短。Turek先生說(shuō)，零件過(guò)去采用車(chē)削加工可能需要長(zhǎng)達(dá)7?h或8?h的時(shí)間，而現(xiàn)在采用磨削加工，只需要25?min的時(shí)間。

加工速度如此明顯的提高，導(dǎo)致這一繁忙的工廠(chǎng)再也看不到過(guò)去所常見(jiàn)的繁忙情景了——機(jī)床處于待工的狀態(tài)。

事實(shí)上，磨床很多時(shí)間都處于待工待料的狀態(tài)，好像它根本就不需要雇傭一名專(zhuān)職操作員。在本文頁(yè)面照片上出現(xiàn)的那位操作員Matt Fulton先生，實(shí)際上將其大部分時(shí)間都花在了臥式加工中心的管理上。操作這一特殊的磨床像操作一臺(tái)車(chē)床那樣就足夠了，不需要專(zhuān)門(mén)的培訓(xùn)和專(zhuān)業(yè)化的操作員。

圖4 ?Matt Fulton先生用測(cè)量臂檢測(cè)工件，生產(chǎn)經(jīng)理Turek先生還想將測(cè)量臂用于零件的裝卡調(diào)試, 一旦操作人員對(duì)其熟練掌握，還會(huì)挖掘出很多其他的用途

一切情況都很理想，新的工藝可以快速地加工葉輪，沒(méi)有足夠的工作量可填補(bǔ)整個(gè)班次的工作。因此，該工廠(chǎng)在這臺(tái)機(jī)床上采用了一種不同于其他機(jī)床所使用的工作流動(dòng)戰(zhàn)略。在這臺(tái)機(jī)床上，允許工作堆積。

那就是說(shuō)，為了有效地使用這臺(tái)磨床，該工廠(chǎng)至少要等待三四個(gè)不同的葉輪累積在一起。操作員在這臺(tái)機(jī)床前，很快地加工完這一批工件，然后離開(kāi)這一機(jī)床，再回到其他機(jī)床上從事其他的工作。