钛合金铣削和自动化助力效率提升

在航空制造业中，每当涉及到铝合金或钛合金的铣削加工时，都需要选择合适的设备才能满足企业在生产力和生产周期方面的要求，从而保持全球竞争力。位于美国华盛顿法夫市的JWD MachineInc公司这一方面表现尤为突出。

在过去三十年中，JWD公司在加工复合材料和硬金属如钛合金、高镍合金和高热处理钢等材料制成的复杂零件和组件方面积累了大量的经验。其制造能力获得了全球航空、国防和交通行业大型制造商的青睐，包括波音、Goodrich Landing Gear和通用电气公司等。JWD曾荣获波音“年度最佳供应商”称号，而且还开发了在市场上得到广泛应用的Techni-Grip夹具系统，并因此被航空制造领域之外的行业所熟知。随着取得的成就越来越多，JWD公司非常清楚要想在残酷的竞争中一路领先，就必须在高性能机加工技术方面勇于创新，走在市场前面。

JWD公司制造总监Jason Mohon说道：“航空制造业的竞争性对供应链会产生一种滴漏效应，给类似我们这样的供应商带来的压力会越来越大。每个订单，零件的复杂性都在不断增加，材料也越来越难加工。今天，客户要求我们在钛合金铣削加工时必须严格控制误差。这种激烈的竞争环境要求制造商不得不在技术方面保持领先，降低零件的成本。”

钛合金铣削优势显著

在加工钛合金或其他硬金属时，合理的刀具寿命加上高金属去除率是确保零件竞争力和盈利的关键。制造商试图采用标准的加工中心来去除大量的钛合金材料，但往往由于刀具寿命较短导致加工成本过高而失去竞争优势。鉴于此，JWD 公司认识到他们需要一台加工中心，在结构上具有额外的刚性。同时具备大功率的主轴设计和有效的冷却系统，让加工可以获得所需的金属去除率和刀具寿命，从而能有效进行硬金属材料的长距离和大直径钻孔操作。

Mohon解释道：“在类似钛合金、高热处理合金钢和不锈钢等硬金属加工方面，许多航空制造商都不敢掉以轻心。这是一项高难度和高成本的工作，同时也具有高风险和高回报。任何失误或刀具的损坏都会导致利润的损失。因此，在硬金属加工方面，采用专用的加工中心是必然之选。”

经过几个月的市场调查和测试，JWD采购了两款牧野a81M卧式加工中心（HMC）。公司发现该机器上集成的一体式驱动装置和高扭矩主轴能够满足其在硬金属加工中大直径钻孔和面铣所需的功率和刚性。

“得益于a81M机器的刚性和热稳定性，无论什么时间，我们都能保证加工的精度。”Homon说道，“在普通的硬金属加工中，客户要求我们的重复率保持在0.0005in，而在一些钻孔加工中，可能要到0.00025in。a81M机器可以提供完美的加工条件，满足甚至超过这些要求，材料的去除率更高，而且省去了以前80%的钻孔操作。”

除了功率和刚性方面的提升，a81M机器还具备高压（1000psi）、大流量（20gal/min）主轴内冷却技术。得益于该冷却系统，JWD不仅可以满足产量方面的需求，还避免发生许多标准机器上常常出现的刀具快速老化现象。

“发热和有限的刀具寿命从来都不是我们的困扰，这一点我们的刀具供应商可以证明，”Mohon说道，“在a81M机器上，我们可以达到的进给量和速度在大多数标准机台上会烧损刀具，甚至会让机台出现震颤。比如说，在一次钛合金铣削加工中，我们采用了一个4'' 的方肩面铣刀，刀片18mm，径向接触80%，切削深度0.375''。这种性能表现让我们的生产力平均提升了25% 左右，同时将刀具寿命延长了17-23%，减少了15%的刀具总支出。”

刀具管理是a81M机床的另一优势体现。在JWD 公司，一台机器上要管理多达60个刀具，有的甚至有137个。在采购a81M机床时，这些功能加上设备采用的高性能Professional 5（Pro 5）控制软件，都是非常具有吸引力的卖点。

虽然PS95 设备采用40个锥孔设计，JWD却在该设备上进行了许多以前必须在50 锥孔设备上才能完成的加工。

“a81M平台融合了许多刀具管理和用户操作功能，有助于提升生产力，”Mohon说道，“设备的易操作性和刀具寿命监控功能可以带来额外的好处——允许设备在无人看管的情况下运行，提升了加工可重复性，降低了废品率，让工作变得更加轻松。”

提升加工的精确度

JWD公司最近发现其加工工序中还缺少一台真正的五轴加工中心，用于现在更多的具有复杂3D轮廓的工件加工。因此，公司又采购了一台牧野D500五轴立式加工中心。与公司在其他机器上添加的五轴转台不同的是，D500采用了双电机直驱转台设计，针对精确的工件定位提升了速度和扭矩，同时减少了非工作的时间。

“D500提供了完整的五轴加工通道，让我们可以用更少的步骤加工复杂的部件，”Mohon说道，“此外，设备精确的定位和刀头控制可以在±0.0003in范围内实现圆弧插补加工。”

JWD员工对D500采用的Pro 5控制软件并不陌生，他们非常欣赏该软件在五轴加工性能和可操作性方面的改进。同样的，该设备的工具中心点控制带来了对刀头准确的控制和校准，提高了精度和表面质量。

“一般来说，在四轴或五轴加工设备上，你需要从旋转中心线编程，来实现真正的多轴加工，”Mohon说道，“在D500设备上，你只需要选择一个本地坐标，机器就可以从旋转中心线自动跟踪这个点，大大减少了设置的时间和复杂性。”

投资自动化

虽然JWD 公司的硬磨削和五轴加工能力得到了大幅提升，但如果想将公司整体营收提升25%-50%，还需拓宽公司的业务范围。为了实现这一目标，JWD在铝合金自动化加工方面进行了大量的投资，采购了柔性制造系统，其中包含一台牧野复合加工中心（MMC2）和两台牧野a61nx卧式加工中心。

“航空铝合金加工市场的竞争已经非常激烈，因此从一开始就要有合适的技术，帮助我们在产量上迅速超过竞争者，”Mohon说道。“牧野自动化单元可以实现无人操作，降低成本，同时保持一定的利润率。牧野的MMC2复合加工中心无论在灵活性还是生产排程方面都要优于我们之前采购的其他设备——设备的加工性能和客户的服务促成了最终的交易。”

相比较其他公司的系统，JWD的员工非常喜欢牧野自动化单元的易操作性。公司将牧野的工程服务和培训作为一种资源，帮助他们进行设备的安装和运行调试。

“牧野在设备安装和调试方面提供的支持帮助我们在自动化单元优化方面节省了大量的时间，让我们可以很快地通过这些设备获得最大的效益。”Mohon说道。

牧野a61nx加工中心采用500×500mm工作台和HSK-63A刀柄，转速达14,000rpm，扭矩为240Nm，可用于重切削。可靠的铸造设计和滚子型直线导轨结构确保整个工作行程范围内都可以实现有效加工。

“我们把一项加工任务从其他自动化系统上转移到a61nx设备上，周期时间减少了67%，”Mohon说道，“此外，我们还对车间其他员工的岗位进行了重新分配，进一步提升了效率和产出，过去这些人需要驻守在机器旁，现在他们可以选择更具挑战性的发展机会。”

自动化单元还可管理动态的生产计划，同时生成加工部件的数据库，当遇到重复性生产订单时可以随时调用，大大减少了设备的安装、停机和编程时间。此外，无人值守功能可以让设备自动运行，提高了整体产能。

随着企业的不断发展，JWD 计划在自动化单元中再增加一台设备，进一步提升产能，保持市场竞争力。

技术提升效率

新设备不仅提高了公司的加工能力、生产力和效率，而且还有助于提升公司的竞争力和盈利能力，吸引了渴望使用这些先进技术来工作的技术熟练工。

“公司自1978年开始运营以来，已经发生了很大的变化，”Mohon说道。“今天，JWD所做的是利用最新的技术保持在市场上的领先地位，不断拓展在复杂硬金属和铝合金方面的加工能力，保持在全球的竞争力。在接下来的五年时间里，我们想继续拓宽业务范围，将不同种类的大型铝合金件和结构件推向市场。为了做到这一点，我们计划继续挖掘内部潜能，持续改善生产流程。对JWD来说最重要的是及时生产出高质量的产品。未来我们还想提高效率，这样可以帮助客户节省成本。而与牧野的合作，让我们能轻松地以最新技术，实现我们的目标。”