激烈的競爭,使得輕而易舉的事情已不復(fù)存在,為了謀求生存,必須采用高端設(shè)備來生產(chǎn)復(fù)雜而精密的零件。即使是新型多軸機床也可以經(jīng)濟地從事50個以上零件的小批量生產(chǎn)。如果采用CNC數(shù)控加工機床,是否是大批量生產(chǎn)顯得并不重要,加工零件的批量范圍一般為500~2000件,而如果客戶生產(chǎn)的是系列化同類零件,有時批量還可以更小一些。過去在瑞士凸輪機床上生產(chǎn)的零件現(xiàn)在也可以轉(zhuǎn)移到瑞士CNC數(shù)控機床上加工。隨著CNC數(shù)控機床的不斷發(fā)展,它可以生產(chǎn)非常復(fù)雜的零件(其長度與直徑的比可達(dá)8或10:1),除車削外,還可以加工需要銑削、鉆削和鏜削的短小零件,往往一次裝卡就可完成全部加工。這些零件要比普通CNC數(shù)控車床所能加工的更為復(fù)雜。
在急需的情況下,凸輪控制多軸自動機床可以以is或2s為單.位時間提供零件,但這些零件不能太復(fù)雜,而采用5軸或8軸加工時,由于每個軸是單獨運轉(zhuǎn)的,因此出現(xiàn)誤差的機率較大。但如果采用CNC數(shù)控機床加工,只要通過計算機補償,就可以消除制造的精度誤差。此外,凸輪機床是切人式磨削,因此它們只能采用成形刀具切削,而CNC數(shù)控機床采用標(biāo)準(zhǔn)的插入式刀具,可適合于單點車削和仿形加工。汽車零件,例如噴油器和電子連接件等極復(fù)雜的精密零件,一般需要大批量、長時間的加工生產(chǎn)。當(dāng)批量足夠大的時候,使用多軸自動化加工機床往往也是最好的選擇。如果零件的訂貨量是10萬件,那么就應(yīng)該在CNC數(shù)控機床或凸輪式多軸機床上加工生產(chǎn)。如果只是5000件的訂貨量,那么采用單軸瑞士機床加工也許會更好些。
長期來,瑞士車床或瑞士式機床一直被看作是加工高精密、復(fù)雜零件最合適的機床。其獨特性能在于采用軸向定位,這種定位方式實際上可以消除零件在切削過程中的偏移,因此加工精度高。瑞士車床是專為加工更精密、長度超過直徑3倍的零件而設(shè)計的,車削的部位就在零件的支撐點上,因為有軸套,不會使零件發(fā)生偏移,這一點十分關(guān)鍵。通常有兩類瑞士加工機床,其中一類的主軸箱是固定的,另一類的主軸箱是可以滑動的。主軸箱滑動型機床適用于加工較長的零件。
一般來說,瑞士機床會給所加工的零件帶來許多附加價值,這些選用的機床可以是CNC數(shù)控機床或自動機床,也可以是凸輪式機床。一般來說,生產(chǎn)批量超過5000件時,采用自動化機床比較經(jīng)濟,因為它們的加工速度較快。而采用CNC數(shù)控機床加這些零件需要較長的時間,但CNC數(shù)控機床的調(diào)試速度較快,而自動化機床的調(diào)試時間可能較長,因為在調(diào)試過程中涉及到更換凸輪和所有的刀具。在某些情況下,如需要制造新的凸輪,將會使交貨時間延長幾個星期。使用瑞士車床還有一個潛在的缺點:因為瑞士加工機床需要使用經(jīng)過磨削的棒料,這種材料較貴。但在公差精度、同心度和平直度要求較高的情況下,使用這種棒料還是有必要的。
目前,零件加工過程中最費時間的還是對零件的測量,特別是手工測量。由于有精度的要求,有時往往需要采用復(fù)雜的檢測方式。目前機床制造商正在正面臨兩個方面的問題:即零件的干式機加工及零件的處理。如果零件采用很少的潤滑或無潤滑加工,所生產(chǎn)的零件就會產(chǎn)生熱量而導(dǎo)致刀具的磨損,這些問題必須解決。以前,從加工機床上卸下零件往往采用手工作業(yè)的方式。目前存在的另一個問題是工藝控制不夠。機床的操作人員可以告訴你有關(guān)零件尺寸的讀數(shù),但他們往往沒有獲得真實的工藝數(shù)據(jù),例如功率、速度、刀具的磨損情況及溫度等。因此在實際加工過程中,他們往往無法識別有關(guān)重要的工藝參數(shù)。如果他們具有足夠的工藝控制能力,他們是能夠做得到的。盡管現(xiàn)在市場上可提供CNC數(shù)控和多軸機床,但凸輪控制技術(shù)仍然是生產(chǎn)制造業(yè)中一項重要技術(shù)。凸輪仍然非常有效,它可代替侍服電機起到推、拉的傳動作用,這對刀具的傳動和定位是不可缺少的。
Davenport機床就是凸輪機床成功應(yīng)用的一個典范,這一機床在美國的工業(yè)界久已聞名。機床采用凸輪控制,但已將傳統(tǒng)的凸輪控制與現(xiàn)代的控制技術(shù)融合到了一起。典型的加工周期為2s。原始的基本型號采用凸輪傳動,并采用皮帶輪和齒輪改變進(jìn)給速度和傳動速度。較新型的機床采用侍服傳動,轉(zhuǎn)換的速度較快。這種新設(shè)計的機床在采用成形刀具加工時,其加工精度可達(dá)到0.003mm。有三種加工方式:成形切削、剃削和滾絲。在這些5軸自動機床上通常加工的零件為小的螺絲、輪胎閥桿、電器觸頭和連接器以及機床零件等。然而,由于具有一定資歷的操作人員數(shù)量日漸減少,因此CNC數(shù)控機床的使用優(yōu)勢越來越明顯。CNC數(shù)控機床的優(yōu)點是不需要有太豐富的機加工操作知識,只需要會使用計算機的工人調(diào)試操作一次就可完成,只要按照規(guī)范加工,就能達(dá)到較高的加工精度。此外,在選購設(shè)備時,還需要了解機床的公差等級,這一點十分重要。如果用戶生產(chǎn)的是廉價的商品化自行車零件,其生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)與生產(chǎn)宇航業(yè)零件的標(biāo)準(zhǔn)是完全不同的。如果公差精度要求較高,那么對溫度,甚至對零件與零件之間的磨擦系數(shù)的要求都得很高,它們都需要達(dá)到一個規(guī)定的目標(biāo)。如果規(guī)格要求是一絲,那么零件的移動就會帶來麻煩。
零件的批量和最終用戶的市場是另一決定性因素。如果所生產(chǎn)的零件批量為5萬件,那么由于乘數(shù)效應(yīng)的關(guān)系,即使是零點幾分錢,但其總成本的金額還是很可觀的。勞務(wù)費用往往是另一個關(guān)鍵的因素。如果生產(chǎn)設(shè)備允許只需一個人去操作兩臺或更多的機床,那么所能節(jié)約的資金就相當(dāng)可觀了。通過降低勞務(wù)成本或提高機床的加工能力往往可以抵消機床最初的高額投資。如果機床能讓用戶在一次性裝卡調(diào)試后完成整個零件的加工,那么就必然可以避免零件的第二道操作加工,從而可以節(jié)約所需的費用。在批量生產(chǎn)零件的行業(yè)中,制造商通常有這樣的一種說法:“沒有什么零件的生產(chǎn)批量會越來越大”。這種說法也許未免有點夸張,但是一般來說,現(xiàn)在許多產(chǎn)品,例如汽車、通信等行業(yè)的許多零件的生產(chǎn)批量越來越小。在大部分加工生產(chǎn)過程中,其所選用的理想設(shè)備主要取決于零件的批量大小,精度要求、零件材料以及零件的復(fù)雜程度。