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MAC Machine公司的總裁George McNab先生表示：“我們的車間一向主張自動(dòng)化生產(chǎn)。”位于美國Maryland州的Baltimore公司從22年前就開始使用多托盤系統(tǒng)無人看守型臥式銑床，而那個(gè)時(shí)候還沒有幾家企業(yè)開始實(shí)施“熄燈”式生產(chǎn)。對MAC公司而言，這是他們初次嘗試實(shí)行這種專業(yè)化生產(chǎn)，這樣，裝配時(shí)間就成為能否滿足快速運(yùn)送并獲得利潤的關(guān)鍵所在。

為了最大限度的縮短裝配時(shí)間，該公司選用了松蒲機(jī)床公司所提供的4軸和5軸多托盤系統(tǒng)立式加工中心和臥式加工中心。這些設(shè)備是由位于Massachussets州的Methods Machine Tools of Bury公司提供的，該公司享有松蒲公司在北美地區(qū)的獨(dú)家進(jìn)口權(quán)(圖1)。“這些設(shè)備的加入大大提升了工廠的競爭力，使我們可以涉足任何相關(guān)的加工領(lǐng)域并取得成功。”McNab先生說。

圖1 ?MAM系列機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速在12?000～20?000?r/min之間，采用松蒲伺服系統(tǒng)

航空航天、國防和醫(yī)療等行業(yè)的訂單分別占MAC公司大約60%、20%和15%的工作量。余下的工作量屬于高科技的范疇，多是商業(yè)用戶。該公司生產(chǎn)的零部件中有一部分是宇航服所用的機(jī)械零件，還有一些是用在戰(zhàn)斗機(jī)上的組件以及其他一些地方諸如潛艇、導(dǎo)彈、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和噴氣式飛機(jī)座椅等。此外，還包括外科植入物和診斷醫(yī)學(xué)所需部件、商業(yè)用衛(wèi)星和飛行器。其大部分產(chǎn)品都是針對本國市場，不過也有一部分業(yè)務(wù)是來自歐洲、中東和其他地區(qū)。

“生產(chǎn)現(xiàn)場是非常忙碌的，每時(shí)每刻都有將近200個(gè)項(xiàng)目在進(jìn)行，”McNab先生說，“不過要想滿足熄燈生產(chǎn)的工藝要求，光有高質(zhì)量的加工設(shè)備還是不夠的，還要具備熟練的勞動(dòng)力。”MAC公司擁有一批專業(yè)的裝配機(jī)械師，他們上第一個(gè)班次時(shí)就會(huì)把多托盤生產(chǎn)線上的工作準(zhǔn)備好，到了第二個(gè)班次就能夠輕松很多，七八個(gè)車間只需要60個(gè)工人就可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這些工人的主要工作就是監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)以確保在無人看守的第三個(gè)班次所有生產(chǎn)都能夠有條不紊的進(jìn)行。

在一周的168?h時(shí)間里，這個(gè)工廠有90?h都是采用無人化生產(chǎn)。在此之前，在切換多托盤系統(tǒng)時(shí)，由于采用的是單一或雙主軸立式機(jī)床，而這種設(shè)備需要較長的調(diào)試裝配時(shí)間，因此并不適合無人化生產(chǎn)。“當(dāng)過渡到使用多托盤加工中心后，與以前相比節(jié)約了50%的操作量，這些操作指的是在一個(gè)周期內(nèi)加工完整部件所需要的所有操作。”McNab先生說道。他非常感謝Methods公司，因?yàn)閷⒔?5年前就是Methods公司為其提供了第一臺(tái)松蒲機(jī)床。此后該公司又陸續(xù)提供了各種裝備、專業(yè)技術(shù)、編程服務(wù)以及實(shí)施無人化生產(chǎn)工作所需要的各種支持。

使用多托盤設(shè)備來加工小批量任務(wù)從而節(jié)省裝配時(shí)間已經(jīng)成為MAC公司的核心競爭力，其完成難度較高的工作而贏得聲譽(yù)另一方面也導(dǎo)致了其他工廠的訂單有所下滑。即便是客戶小批量、低價(jià)格甚至零公差加工的要求該公司都能夠滿足，因此MAC公司與其客戶之間建立起了更穩(wěn)定的關(guān)系。“我們必須事先判斷可能出現(xiàn)的問題并且在按下開機(jī)按鈕之前采取有效的糾錯(cuò)行動(dòng)。”McNab先生表示，“我們不得不在第一時(shí)間制造出最完美的零件。”

這其中的功勞有一部分應(yīng)歸功于熟練的工人和高質(zhì)量的溫度控制室，該公司實(shí)行的質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)是每一百萬件產(chǎn)品次品率不超過1000件。也就是說，每生產(chǎn)1000個(gè)工件，最多只能有1件次品(圖2)。然而，McNab先生強(qiáng)調(diào)：“實(shí)現(xiàn)近乎完美的生產(chǎn)運(yùn)行、處理成本和按時(shí)交貨等大家通常所關(guān)注的焦點(diǎn)也僅僅是整個(gè)工藝的一部分，因?yàn)樵跐M足日益嚴(yán)格的客戶需求方面生產(chǎn)率才是最具挑戰(zhàn)性的。改善由于加工速度而引起的產(chǎn)能有限歸根結(jié)底還是為了減少裝配時(shí)間”。

圖2 ?車間設(shè)備檢查員在檢查鋁制坯料工件的表面，該工件用于航空航天工業(yè)中的調(diào)壓裝置

因此，工廠利用最新的松蒲13MAM系列4軸和5軸加工中心根據(jù)實(shí)際情況來安排熄燈生產(chǎn)。其中表現(xiàn)最好的是MAM72-63V機(jī)床，這臺(tái)5軸加工中心專為加工大型、具有復(fù)雜幾何形狀的零部件而設(shè)計(jì)，其能適應(yīng)最大φ24.8×H17.7?in(1?in=25.4?mm，下同)的工件，可承載最大工件重量為770?lb(1?lb=0.45?kg)。這家公司還配備了MAM72-35V機(jī)床，這是一款稍微小一些的5軸機(jī)床，其加工工件的尺寸范圍最大可以達(dá)到直徑13.77?in、高9.44?in。再配上相應(yīng)的H.Plus-300系列臥式加工中心就組成了一條完整的生產(chǎn)線。這些設(shè)備既可以獨(dú)立工作也可以組裝成生產(chǎn)線，松蒲公司供應(yīng)的多托盤系統(tǒng)可以從2個(gè)到32個(gè)托盤任意選擇。這也就意味著工廠可以在一臺(tái)加工中心上加工32個(gè)不同的零件。

“通過消除干涉區(qū)域的影響，MAM機(jī)床的配置可以讓企業(yè)實(shí)現(xiàn)在不同零件之間的自動(dòng)化生產(chǎn)。”McNab先生表示。具體來說，在加工特殊零件或部位時(shí)其固定軸和傾斜工作臺(tái)設(shè)置可以最大限度體現(xiàn)工具和夾具的剛性，即便是加工非常規(guī)形狀的零件，如最大直徑24.8?in的工件時(shí)也能滿足加工要求。

另外，工廠還必須依靠CAM完全仿真路徑軟件來完成松蒲機(jī)床的加工過程，同時(shí)補(bǔ)償CAM軟件輸入與機(jī)床加工之間的誤差。這并非盲目的通過后處理程序向機(jī)床輸送CAM系統(tǒng)輸出的數(shù)據(jù)，MAC公司會(huì)利用軟件進(jìn)行分析、修正、優(yōu)化和模擬5軸刀具路徑，所有這些操作都是在3D環(huán)境、全視角觀察并且無縫集成的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)的。這樣有助于在生產(chǎn)之前就發(fā)現(xiàn)問題，做到防患于未然。作為一個(gè)車間領(lǐng)班，John Leonard先生堅(jiān)信這套軟件對于工廠順利實(shí)行熄燈式生產(chǎn)起了很大的幫助作用。“今天，一個(gè)操作工人可以預(yù)先了解到完整的生產(chǎn)工作并且正確預(yù)測每個(gè)加工環(huán)節(jié)的潛在問題，甚至是在開機(jī)前。” John Leonard先生說，“這在很大程度上減少了裝配時(shí)間，給我們提供了一個(gè)極為寶貴的競爭優(yōu)勢。”

Methods公司提供的技術(shù)支持以及松蒲機(jī)床的適應(yīng)性和自動(dòng)化加工能力，這些條件大大簡化了MAC公司的生產(chǎn)工藝。多托盤系統(tǒng)和CAM仿真軟件可以節(jié)約85%的裝配時(shí)間。此外，整個(gè)工藝流程大約簡化了75%，這主要是通過減少加工一個(gè)零件所需的工藝數(shù)量來實(shí)現(xiàn)的。顯然，成功地實(shí)施自動(dòng)化短期、高復(fù)合加工能夠取得最大限度的節(jié)約。“無人化加工讓工廠實(shí)現(xiàn)了利用更少的工人完成兩班或三班倒。” McNab先生說，“這樣可以有效的減少30%的勞動(dòng)力，從而讓我們更具競爭力。”