為生產(chǎn)型車床選用最佳棒料進(jìn)給系統(tǒng)

       如今市面上有兩種棒料進(jìn)給裝置 — 液體靜壓型和液體動壓型。在特定的應(yīng)用場合，它們各具優(yōu)點(diǎn)。  
       在液體靜壓型棒料進(jìn)給系統(tǒng)中，棒料放在一系列導(dǎo)向通道上，這些通道通常是用塑料材料制成的。這些通道與蛤殼相象，帶有可以環(huán)繞棒料合攏的上半部分和下半部分，以便將棒料固定到位并在車削過程中保持穩(wěn)定性。在必須更換之前，這些導(dǎo)向通道一般可以接受較寬范圍的尺寸。液體靜壓型棒料進(jìn)給系統(tǒng)為自動儲料式系統(tǒng)，一般具有12英尺的棒料容量，可以自動重新裝載棒料。  
       在液體動壓型棒料進(jìn)給系統(tǒng)中，棒料被夾持在進(jìn)給筒中，并由壓力油圍繞。對大多數(shù)液體動壓型棒料進(jìn)給系統(tǒng)而言，都需要手動上料，每次一根棒料。若要改變液體動壓型棒料進(jìn)給系統(tǒng)的棒料尺寸容量，則進(jìn)給筒必須更換。  
       除了各個系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)方面的差異外，另一個差異是使用液壓油的方式不同。在液體靜壓型系統(tǒng)中，在各個封閉的導(dǎo)向通道中泵入大量油以形成液體動態(tài)支持，而棒料推動或棒料前進(jìn)機(jī)構(gòu)獨(dú)立于油系統(tǒng)，并由伺服電機(jī)操縱。
      液體動壓型棒料進(jìn)給系統(tǒng)既用油來給推動棒料的推動器活塞施加壓力，同時還往進(jìn)給筒前面供油，以形成液體動態(tài)支持。隨著棒料自轉(zhuǎn)，油圍繞棒料旋轉(zhuǎn)并頂住它，同時還頂住棒料進(jìn)給筒內(nèi)徑，以形成流體支承或液體動態(tài)楔塊。這種動作將棒料定位在進(jìn)給筒中心，同時還起到噪音阻尼器作用。隨著棒料速度增加，定心力也增加。  
      無人看管與有人看管操作  
      哪個更好？這種選擇完全依賴于應(yīng)用場合；但是，每種類型都有一些購買前必須了解的性能因素。讓我們來看一種典型的應(yīng)用場合 — 單主軸瑞士型CNC車床 — 以建立進(jìn)行比較的基礎(chǔ)。  
     為該機(jī)床挑選棒料進(jìn)給系統(tǒng)，第一個要考慮的因素是零件數(shù)量。經(jīng)驗(yàn)告訴我們，如果零件批量為好幾千，那么全長自動儲料型液體靜壓棒料進(jìn)給系統(tǒng)將是最佳選擇。這是因?yàn)橐后w靜壓棒料進(jìn)給裝置基本上是一種自動系統(tǒng)。如果大批量零件加工需要進(jìn)行無人看管操作以提高效率，則液體靜壓型棒料進(jìn)給裝置會比液體動壓型更好地滿足這種操作需要。
      如果加工批量為幾百件，則可以采用液體動壓型棒料進(jìn)給系統(tǒng)。液體動壓型棒料進(jìn)給系統(tǒng)可以看作是部分自動化。當(dāng)零件以幾百件的批量加工時，操作員仍然可以高效地照看多臺機(jī)床。盡管液體動壓型棒料進(jìn)給裝置要求各個棒料通過手動上料，但對于小批量加工而言生產(chǎn)量方面的影響是極小的。 
      這樣就引出了購買時要考慮的另一個關(guān)鍵問題 — 待加工零件的長度以及加工零件所需要的循環(huán)時間。如果加工循環(huán)時間很快且零件很長，則12英尺的棒料加工時間在某些機(jī)床上不會超出10分鐘左右。如果是這種情況，則應(yīng)該考慮采用液體靜壓型全長自動儲料式棒料進(jìn)給裝置。它具有自動上料功能，是這種應(yīng)用的最佳選擇。  
      對零件尺寸小或者對難切削材料進(jìn)行加工因而需要較長循環(huán)時間的場合，可能需要一整天才能加工完一根12英尺的棒料。一般地，對于這種應(yīng)用場合，操作員始終在場。操作員始終在檢查零件，可能每隔一個零件檢查一次，因此無須進(jìn)行完全自動化操作，液體動壓型棒料進(jìn)給系統(tǒng)將是最實(shí)惠的選擇。
      如今人們趨向于采用越來越高的轉(zhuǎn)速，特別是在單主軸瑞士型機(jī)床上。隨著轉(zhuǎn)速增加，棒料的不穩(wěn)定性也增加。進(jìn)給筒的內(nèi)徑越接近棒料的直徑，系統(tǒng)的穩(wěn)定性就越高，轉(zhuǎn)速也可以越高。對于液體動壓型棒料進(jìn)給系統(tǒng)，客戶可以經(jīng)濟(jì)地選擇最佳的進(jìn)給筒內(nèi)徑。液體動壓型棒料進(jìn)給系統(tǒng)制造商，如Lexair等，以較小遞增直徑的方式制造進(jìn)給筒（對Lexair而言增量為1/8英寸），并且可以針對任意棒料直徑而制造專用進(jìn)給筒。  
      這種靈活性對液體動壓型棒料進(jìn)給系統(tǒng)而言是一個關(guān)鍵的優(yōu)點(diǎn)。如果某個車間要加工大量不同直徑的棒料，生產(chǎn)批量又不高，那么選擇液體動壓型棒料進(jìn)給系統(tǒng)，可以快速而簡單地切換到適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給筒尺寸。切換可以在不到一分鐘的時間內(nèi)完成。而液體靜壓系統(tǒng)，若要適應(yīng)不同的棒料尺寸需要，則必須更換導(dǎo)向通道，因此需要較長的更換時間，這樣就需要較長的機(jī)床停機(jī)時間。  
     考慮的底線  
     成本是在正確選擇棒料進(jìn)給系統(tǒng)時要考慮的一個主要方面。液體動壓型棒料進(jìn)給裝置的成本為1~2萬美元。液體靜壓型棒料進(jìn)給系統(tǒng)的成本可以為2~5萬美元，許多價(jià)格在3~3.5萬美元。但是，棒料進(jìn)給系統(tǒng)的成本必須用車削設(shè)備的成本來權(quán)衡。  
    幾年前，螺釘機(jī)床的價(jià)格為20萬美元，因此給它配一個3~4萬美元的液體靜壓型棒料進(jìn)給系統(tǒng)并不為過。如今，瑞士型螺釘機(jī)床的售價(jià)在7萬美元范圍內(nèi)，因此在液體靜壓型棒料進(jìn)給系統(tǒng)上花費(fèi)主機(jī)50%的價(jià)格就很難說得過去，何況低成本的液體動壓型系統(tǒng)也可以是一種可行的選項(xiàng)（這一點(diǎn)要依據(jù)機(jī)床的車削操作類型而定）。液體動壓型棒料進(jìn)給裝置還是裝備舊螺釘機(jī)床的良好選擇。因此，做選擇要考慮的關(guān)鍵方面還是零件數(shù)量、零件長度和循環(huán)時間等。 
       每種類型的棒料進(jìn)給系統(tǒng)都可以很好地支持棒料，并且如果裝夾合適的話，兩種系統(tǒng)的實(shí)際棒料進(jìn)給性能也沒有重大差異。  
       根據(jù)系統(tǒng)將如何使用來作出購買決定吧。有了這個準(zhǔn)則，您將選到適合特定應(yīng)用場合的最佳棒料進(jìn)給系統(tǒng)。  
       棒料進(jìn)給系統(tǒng)幫助醫(yī)療部件供應(yīng)商提高生產(chǎn)率  
       在競爭特別激烈的醫(yī)療器械制造行業(yè)，生產(chǎn)率方面細(xì)微的改善就意味著是成功還是失敗這么巨大的差異。  
       在明尼蘇達(dá)州Minneapolis市的MedSource技術(shù)公司，通過給瑞士型車床添設(shè)緊湊的棒料進(jìn)給裝置，提高了大量醫(yī)療器械零件的制造生產(chǎn)率。  
   MedSource技術(shù)公司是一家為醫(yī)療器械行業(yè)提供制造服務(wù)和供應(yīng)鏈管理解決方案的領(lǐng)先供應(yīng)商，在生產(chǎn)小尺寸、復(fù)雜零件方面具有悠久的歷史。位于Minneapolis市的Brooklyn 
Park廠負(fù)責(zé)給整個生產(chǎn)能力提供原型，并且可以對復(fù)雜零件在微細(xì)尺寸至1英寸直徑范圍內(nèi)，針對包括不銹鋼、鈦、鉑及MP35N等在內(nèi)的多種材料進(jìn)行加工。當(dāng)前，該公司正為起博器、電震發(fā)生器以及牙科植入物制造大量的關(guān)鍵零部件。大多數(shù)這樣的零件從直徑為1/8英寸的棒料開始加工，成品直徑為0.030英寸~0.090英寸。在生產(chǎn)基礎(chǔ)上將公差保持在±0.0001英寸，粗糙度平均為32 RMS。 
       降低振動  
        MedSource技術(shù)公司之所以能夠達(dá)到這么高的精度，其中一個原因是添設(shè)了棒料進(jìn)給系統(tǒng)，它大大降低了公司70臺CNC瑞士型Nomura(野村)及Citizen(西鐵城)車床上加工操作中的棒料振動。  
       在2年的時間里，MedSource技術(shù)公司安裝了12臺由Lex air公司設(shè)計(jì)制造的Mini-Rhinobar單筒液體動壓棒料進(jìn)給裝置。該公司后來又安裝了另外18臺。Mini-Rhinobar系統(tǒng)是專門針對瑞士型CNC車床及小型、固定主軸箱型CNC車床而設(shè)計(jì)的。它可以配備最多16個進(jìn)給筒(采用1/8英寸增量)來處理直徑為1/8~15/8英寸的棒料，可以處理的棒料長度為6英尺或12英尺。在MedSource技術(shù)公司，棒料尺寸一般為1/8~1/4英寸，偶爾有些1/2英寸的鈦材質(zhì)棒料。  
        MedSource技術(shù)公司的第一工序領(lǐng)班Dave Thomas說：“在安裝這些棒料進(jìn)給裝置之前，我們曾經(jīng)采用重力進(jìn)給系統(tǒng)來給每臺機(jī)床供料。”Thomas先生解釋說，重力進(jìn)給系統(tǒng)是通過重力使棒料對著刀具。“對于重力進(jìn)給系統(tǒng)，達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速時棒料就開始抖動，因此無法保證嚴(yán)密的公差及光潔度。”  
       由于棒料進(jìn)給系統(tǒng)改善了棒料的穩(wěn)定性，因此公司可以提高機(jī)床轉(zhuǎn)速。“我們發(fā)現(xiàn)棒料進(jìn)給裝置的第一大好處是，它給我們配備回轉(zhuǎn)導(dǎo)向套筒的CNC機(jī)床保證了棒料的穩(wěn)定性。機(jī)床上的回轉(zhuǎn)套筒隨棒料一起轉(zhuǎn)動，我們可以提高轉(zhuǎn)速，因此自然可以提高生產(chǎn)率。”
       棒料進(jìn)給裝置設(shè)計(jì)用于提高棒料穩(wěn)定性和降低車間噪音。油充注到棒料和進(jìn)給筒之間的間隙中，起噪音阻尼器作用。隨著棒料開始轉(zhuǎn)動，液體動壓作用力將它移往進(jìn)給筒中心。隨著棒料速度的提高，定心力也提高，以減少振動。油流和壓力用單個Lexair閥控制，以保證維護(hù)的簡便性。前面的擺動機(jī)構(gòu)包括一個可以幫助降低棒料振動的大型筒狀夾緊裝置、符合人體工學(xué)方式布置的控制器以及可以簡化系統(tǒng)操作的安全聯(lián)鎖開關(guān)。  
       Thomas先生估計(jì)，對于某些工件，操作員可以在瑞士型機(jī)床上提高50%的轉(zhuǎn)速，平均可以提高30%�？偟纳�產(chǎn)率大約改善20%。 
       充分利用瑞士型機(jī)床中的改良技術(shù)  
       如今的瑞士型車床循環(huán)速度更快，加工公差也要小得多。例如，西鐵城L-20機(jī)床采用先進(jìn)的伺服技術(shù)，將循環(huán)時間減少了20%，使棒料進(jìn)給系統(tǒng)成了生產(chǎn)設(shè)備中一個關(guān)鍵部件。  
      對這種制造操作的生產(chǎn)率起關(guān)鍵作用的，是車削中心與棒料進(jìn)給系統(tǒng)形成的組合體所實(shí)現(xiàn)的單次裝夾功能。Mini-Rhinobar可以采用遠(yuǎn)程便攜式操作面板進(jìn)行操作。借助“棒料結(jié)束”信號和自動推動器的縮回動作，Mini-Rhinobar系統(tǒng)可以進(jìn)行無人看管操作。  
      Thomas先生說：“當(dāng)棒料結(jié)束時，報(bào)警器發(fā)聲，操作員推出加工好的零件，裝上新的棒料，將它移入并測試?yán)�套是否緊密�？偟陌袅细鼡Q時間大約為3分鐘。”  
      液體動壓棒料進(jìn)給裝置結(jié)構(gòu)緊湊，適合大型或小型車間使用。MedSource技術(shù)公司所用的型號，總長大約為17英尺。  
      Thomas先生說：“我們已經(jīng)發(fā)覺棒料進(jìn)給裝置對維持高生產(chǎn)率具有至關(guān)重要的意義。它們所需要的車間空間是唯一要預(yù)先規(guī)劃的一個問題。Mini-Rhinobar占用極小的地面空間，這是它的一個優(yōu)點(diǎn)。”