汽車制造領(lǐng)域瑞士車床的特點

圖1 在購買一個像這樣的復雜瑞士式車床之前， VTD系統(tǒng)公司從一臺更基本的、自動換刀裝置較少的瑞士式機開始。這樣，學習

圖1 在購買一個像這樣的復雜瑞士式車床之前， VTD系統(tǒng)公司從一臺更基本的、自動換刀裝置較少的瑞士式機開始。這樣，學習曲線不至于太陡峭或太難對付

車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件，是機械制造、汽車制造和修配工廠中使用最廣的一類機床。

越來越多的小批量定制件加工廠認識到，多功能的瑞士式車床（Swiss-type）可以提高他們的競爭力。這家位于俄亥俄州的工廠向大家解釋了如何引進了第一批瑞士式車床，并共享他們這一路走來所學到的東西。

許多螺桿加工廠在幾年前瑞士式車床剛推出時就首先引進了它們。這些廠本來是用凸輪驅(qū)動螺桿機來生產(chǎn)零部件的，因為該設(shè)備提供了高速度、高可靠性和高容量的工作效率。而數(shù)控瑞士式車床則為這些工廠增添了靈活性，以生產(chǎn)小批量的精密車削件。

如今，許多小批量定制件加工廠都在以數(shù)控瑞士式車床充實自己的傳統(tǒng)銑削和車削設(shè)備。這主要是因為該機床既能車又能銑。這樣就可以一次性完成復雜的零件加工，而不必在多臺機床上反復搬運。

俄亥俄州伊利里亞市的VTD系統(tǒng)就是這樣的一家工廠。該公司總裁Robert Vilagi Jr.先生相信瑞士式車床會幫助他在此領(lǐng)域異軍突起，果不其然。他承認，雖然加強瑞士式滑動主軸箱機床平臺是他最具挑戰(zhàn)性的嘗試，然而，這也可以說是他最好的業(yè)務(wù)決策。他的兩臺瑞士式車床已幫助他贏得了新客戶，并從現(xiàn)有的業(yè)務(wù)獲得了更多的業(yè)務(wù)量。事實上，這兩臺機床目前已經(jīng)十分忙碌，以至于他很快就會再購買第三臺。

圖2 在一臺典型的瑞士式（滑動主軸箱）車床中，棒料是靠一個非?？拷毒叩膶字С值?。切削力被導套吸收，防止工件變形。這一點對于長度與直徑之比超過3:1的細長工件尤其重要。然而，VTD公司所購買的第一臺瑞士式機，卻是可以拆除導套組件的，這樣，就與普通車床類似，可以粗車和精車短型工件。另一圖顯示拆掉了導套單元的機器在裝夾后的情況

Vilagi先生和他工廠的主管Kirk Filker先生講述了他們在引進瑞士式車床過程中所遭遇的挑戰(zhàn)，并揭示了他們這一路走所學到的一些東西。

瑞士式車床的引進

17年前，Vilagi先生在一個很小的出租廠房里創(chuàng)建了VTD系統(tǒng)公司，使用手動機械制造工具和模具。今天，他擁有了10臺數(shù)控機床——5臺立式加工中心（VMC）、1臺臥式加工中心（HMC）、2臺車削中心和2臺瑞士式車床，安裝在他于2004年建立的面積達9000ft2（1ft2=0.09m2）的廠房里。該廠加工從塑料到不銹鋼的各種材料。它的主要服務(wù)對象是汽車、航空、醫(yī)療、軍事和工業(yè)設(shè)備客戶。這個20人的公司自成立以來每年的增長率都在10%~20%，2010年也不例外。

圖3 此SS32是該廠較新和較大的瑞士式車床，可容納棒料直徑達32mm

此前，VTD系統(tǒng)的高產(chǎn)車床是一臺具有棒料自動進給器的數(shù)控車床。那臺機器在批量達數(shù)百件而無需銑削或工件都相當大時，仍然是一個不錯的選擇。但現(xiàn)在，廠里主要靠兩臺瑞士式車床承擔車削生產(chǎn)的大量工作。

瑞士式車床是不同于車削中心的品種。它們的工作方式是把工件帶給刀具，而不是讓刀具去靠近工件。

他們使用棒料夾頭夾持和移動棒料，并用導套支持棒料。刀具在Z軸固定不動，而由夾頭推動棒料穿過導套并經(jīng)過刀具。該導套給棒料提供了非常接近切削點的支持，這樣，細長工件便可以在沒有變形或振動的情況下進行加工。

三年前Vilagi先生買了他的第一臺瑞士式機床，是從REM Sales公司購買的津上（Tsugami）BE20型，其加工棒料最大直徑為20mm。（康涅狄格州溫莎鎮(zhèn)的REM Sales是津上機在北美的獨家進口商。）

圖4 此BE20是廠里的第一臺瑞士式車床。它具有靈活性，可帶導套或不帶導套運作

他選擇這種機床有幾個原因。首先，它在瑞士式車床中是一種相對簡單的機型。它的正主軸上有三個自動換刀站，方便鉆銑操作，但在副主軸上沒有。其次，此機器是“可轉(zhuǎn)換型”的，意思是導套單元可以拆下來，讓機床來執(zhí)行像普通車床那樣的車削操作。

Filker先生的任務(wù)是學習BE20的編程和操作。雖然這位已工作了30年的老員工具有銑和車的豐富經(jīng)驗，卻從來沒有同瑞士式車床打過交道。基本的機床功能并沒有把他難倒，然而，編程卻是最大的挑戰(zhàn)，因為兩套程序同時操控正主軸和副主軸上的運作。Filker先生說，關(guān)鍵是要協(xié)調(diào)程序，使它們在不互相干擾的同時，平衡好正主軸和副主軸之間的工作。當需要避免因同時進行的運作而發(fā)生的干擾時，M500等待代碼用來暫停程序。該廠最近升級了其GibbsCAM軟件以支持瑞士式車床，這將加快編程速度。

圖5 這是一些該廠用帶導套的瑞士式造出的零件樣品。它們往往是細長的

Filker先生還必須開始以各種方式研究工件。一些長型的復雜零件必須分段。這是因為一旦開始加工，棒料就不可能撤回到導套里太多。這使得生產(chǎn)梯形螺紋之類具有復雜輪廓的零件頗具挑戰(zhàn)性，因為每一段必須完美地融合在一起。段的長度取決于導套支持面的長度。

什么情況下要使用導套？

在BE20機上完成的工作中大約有80%使用了導套。盡管如此，卡盤選項還是提供了一些優(yōu)勢。例如，它無需購買昂貴的、磨過的棒料，這在使用導套時通常都是需要的。磨過的棒料成本是冷拉料的四倍。此外，這樣做，廠里每根棒料的使用率會比較高。使用導套時，未被使用的棒料殘余是10in（1in=2.54cm），但在機床作為卡盤機床使用時，只有4~5in。大部分余料被回收，但也有一些還能用于廠里常規(guī)車削中心的加工任務(wù)。

Filker先生說，把BE20導套模式轉(zhuǎn)變到卡盤模式大約需要3h。導套組件不用時，保存在機床內(nèi)部。該廠根據(jù)是否需要用導套來把各項工作分組，以盡量減少轉(zhuǎn)變機床功能的次數(shù)（通常每月改機一次）。

圖6 在BE20機上以卡盤模式造出的較短零件

用不用導套由工件的幾何形狀而定。基本上，加工粗短的零件可以不要導套。而對于長度與直徑比大于3:1的細長零件則應(yīng)使用的導套，因為對套管所提供的支持就在切削點上。

學到了什么

該廠的第二臺瑞士式機床，是在有了第一臺一年多后購買的，是一種較大的津上SS32機型。它提供32mm的棒料加工能力和11個自動換刀站（正主軸和副主軸均有自動換刀功能）。若要完整加工那些較大型的和需要較大量銑削、鉆孔作業(yè)的工件來說，用SS32型是方便多了。Vilagi先生說，他之所以決定通過Technical Equipment Sales再購買一臺津上機器，原因之一是經(jīng)銷商能為困難項目提供及時的服務(wù)和技術(shù)支持。他指出，這種良好的關(guān)系為其工廠的成功和提高競爭力作出了巨大貢獻。這種關(guān)系也反映了該廠為客戶提供服務(wù)的重點。

圖7 編程對于不熟悉瑞士式車床的廠來說簡直是個挑戰(zhàn)，因為它要求高效管理兩套程序同時控制正主軸和副主軸的運行。重要的是要協(xié)調(diào)好程序，以便它們不會互相干擾（左）

雖然VTD系統(tǒng)一直在繼續(xù)完善其瑞士式的加工工藝，它也為其他可能正在考慮購買“瑞士式”的工廠提供以下建議：

（1）最好是從簡單的開始。由于該廠沒有瑞士式的經(jīng)驗，它首先購買了相對基本型的機器，以初試身手。BE20機只在正主軸有3個換刀站，卻也有足夠的多功能性，而且不會過于復雜或難以應(yīng)付。

（2）考慮一個可轉(zhuǎn)換型的。該廠在BE20機上的第一項任務(wù)不需要用導套單元。通過讓機器進行常規(guī)車削操作，廠里員工可以在學習交替加工平臺細枝末節(jié)的同時感受到與瑞士式打交道的輕松愉快。

（3）認識到其實您可以通過導套加工非磨棒料。起初，該廠在用導套進行加工時，只采用磨過的棒料。但后來它發(fā)現(xiàn)一些棒料供應(yīng)商堅持說其典型的冷拉棒料有足夠的精度穿過導套。此外，一些導套供應(yīng)商也提供超大型導套，調(diào)整后可容納略微超尺寸的棒料。例如，一個半英寸的棒料，可能有0.503~0.499in的直徑公差。如果一個測量為0.503in的棒料要穿過一個標準的0.5in導套，那就可能出現(xiàn)麻煩。但使用0.505in的導套，把它調(diào)低以適合0.503in的棒料卻是有可能的。這種策略可以使工廠在價格上更具競爭力，因為它的材料成本較低。

圖8 VTD公司在購買瑞士式車床之前，從來沒有加工過非常小的零件。操作工必須熟悉小零件和使用如顯微鏡等替代性檢測設(shè)備，從而變得輕松自如（右）

（4）檢查您的壓縮空氣供應(yīng)。VTD系統(tǒng)目前有一個15hp(1hp=0.746kW)的空氣壓縮機，為其廠房里的所有機器服務(wù)。維拉奇先生說，他將很快把它升級到25hp的型號，因為瑞士式車床往往比其他機床需要更多的壓縮空氣。

（5）招聘有車床操作經(jīng)驗的潛在新員工。在考察瑞士式車床的潛在操作工時，要優(yōu)先考慮有數(shù)控車床經(jīng)驗者，而非較熟悉銑床者。有車工經(jīng)驗者更適合成為操作瑞士式的人選，因為他們對坐標軸的定向有更好的感覺。

（6）找一家能與您合作的刀具銷售商。刀具銷售商各不相同，但很值得去確定一家能努力去了解您的公司及其需求的。通過讓他在您公司的成功中有既得利益，他必將能確定如何幫助您改進工藝流程，使您成為一個更高效的零件供應(yīng)商。

（7）讓客戶知道瑞士機床的優(yōu)勢所在，在汽車制造領(lǐng)域的優(yōu)勢所在。