提到自动化，大多数人会想到定期抽出数百万个零件的大批量生产环境。虽然在许多情况下这可能是正确的，但 Choice Precision Inc.（宾夕法尼亚州怀特霍尔）绝对不是这种情况。事实上，情况恰恰相反。 Choice 的批量通常只有 20-50 件。在任何时候，从工程到包装的各个阶段都可能有超过 1000 个不同的空缺职位——典型的车间环境。
在 Choice，生产量并不决定自动化的使用。取而代之的是，该车间实现了生产灵活性的自动化，并提高了其先进机床技术和高技能机械师的产量，并降低了每个零件的成本。自动化在缩短工作周转时间和简化整个商店的工作流程方面也发挥着关键作用。
自 1992 年开展业务以来，Choice 从一家小型车库式商店发展成为现在雇用46人，专门服务于自动化市场。该车间为造纸、汽车、产品包装和生物技术等行业使用的工业和工厂自动化系统制造复杂的组件。 Choice 的组件可以在高架机器人、龙门装载机、拾取和放置机器人、机器人的臂端工具或生产装配线上找到。
Choice Precision Inc. 总裁 Beth Rothwell 和工程经理 Derek Rothwell 不仅依赖于 Mazak 的机床，而且还依赖于自动化，例如他们背后的商店最新的 Palletech 系统。对于自动化组件供应商，Choice's将自动化整合到自己的制造业务中似乎是一种自然的进步。而这家店是这样做的，早在 1998 年就安装了两台来自马扎克公司（肯塔基州佛罗伦萨）的 Palletech 制造系统。从开业之日起，Choice 就与 Mazak 在机器和自动化领域展开合作。目前，车间的所有 29 台车床和铣床都是 Mazaks。该车间的自动化设备包括三个 Mazak Palletech 制造系统、棒材进料器、龙门装载机和机器人。
“我们的客户希望我们不断挑战极限，”总裁 Beth Rothwell 说。 “明天成功的商店将是那些在独创性和生产力方面不断提高标准的商店。这就是我们与 Mazak 合作的原因——在公司不断提高技术水平的同时与公司保持同步，而我们也在提高自己的水平。此外，我们的客户继续前进和创新，这反过来又推动了我们需要的先进技术类型——马扎克不断开发的技术。”
Choice 结合了马扎克四个级别的所有四个自动化——棒材进料器、龙门装载机、Palletech 系统和铰接式机器人。这四个自动化级别是 Mazak 的 3-4-5 Next Level of Productivity 制造解决方案的一部分。 Mazak 的 3 级控制、4 级自动化和 5 级多任务处理使制造商能够确定正确的技术级别，包括自动化，以改进其特定操作和提高生产力。
Choice 的 Palletech 系统— 其中两个与 320 个工具容量的 Mazak Tool Hives 配对 — 采用模块化设计，可以随着车间不断增长的需求而扩展。两个单层 Palletech 系统为车间的 Horizontal Center Nexus (HCN) 卧式加工中心生产线提供服务——一个单元中有两个 HCN 6800，另一个单元中有两个 HCN 580。第三个系统是双层 12 托盘储料站配置，服务于最近收购的购买了 Mazak Variaxis 730-5X II 五轴立式加工中心，车间计划在该单元中添加另一台机器。
Choice Precision 为其三个 Palletech 系统加载了尽可能多的不同作业。这不仅提高了每项工作的效率，而且还允许机器连续运行，这也是该车间选择 Mazak 的大容量 Tool Hive 工具存储系统来容纳这些不同工作所需的所有工具的原因。
Choice Precision 的设计工程师 Paul Sickels（左）和总经理 Greg Willet（右）在车间新的 Integrex i-200 S Multi- 前讨论零件加工配备龙门装载机自动化的任务机。“通常，我们将设置 Palletech 系统的每个托盘Choice 的总经理 Greg Willet 说： “所以我们同时运行大约 100-150 个不同的工作。此外，我们会将某些工作固定装置放在托盘上，因为我们知道客户将在一个月左右的时间内需要更多零件。”即使对于具有多项操作的零件，车间也总是尝试使用四面墓碑固定装置在一个托盘上运行整个作业。这显着提高了精度的一致性，因为零件不会运送到不同机器上的各种设置。
车间的大部分零件由不锈钢、铬镍铁合金、球墨铸铁、钢和铝制成。对于小批量，必须快速确定第一部分的最佳速度和进给。确定合理的起点通常取决于 Choice 机械师的经验。
“仅仅因为车间拥有如此先进的自动化水平，而其 Palletech 系统却没有’t 意味着对熟练劳动力的需求有所减少，”Beth Rothwell 说。 “恰恰相反，事实上，自动化系统需要更高技能水平的机械师。与仅仅掌握先进的机床不同，机械师必须对系统的自动化、流程和工作流程有透彻的了解，才能充分利用机床和自动化。”
车间的先进制造业务要求机械师除了知道如何加工零件外，还知道如何编程、在一定程度上构建夹具、设置工作、选择最佳工具并确定零件通过自动化单元的流程。
“我们做我们所有的编程都在机器上进行，因为速度要快得多，尤其是使用 Mazak Mazatrol CNC 控制器的交互式输入时，”设计工程师 Paul Sickels 说。 “我们的机械师在需要时确实会得到车间两名设计工程师的支持，但大多数情况下机器旁的机械师是工作成功的关键。”
总的来说，自动化，例如这个 Mazak Palletech 系统，是让 Choice 保持竞争力并能够持续发展的原因赢得新工作。每位机械师都对整个加工系统的所有工作流程负全部责任。该工作流管理/调度的目标是尽可能保持机器主轴运行。周期时间较长的作业将在夜间运行，而周期时间较短的作业则在白天运行。工作流程在很大程度上取决于作业批量大小、零件复杂性、所需工具和作业的其他特征。为了协助优化工作流程，马扎克提供了 Palletech 和马扎克的单元管理软件的单元管理培训，该软件与现有的作业调度 MRP 协同工作/商店中的 ERP 软件。
“我们是一家马扎克商店，”Rothwell 说。 “与一家供应商合作使我们在整个车间保持一致——在培训、机器维护、工具和控制/编程方面与我们的员工群保持一致。通过标准化，我们的机械师可以轻松地一天运行一台机器，第二天运行另一台。最重要的是，我们与马扎克的合作使我们融入了一些行业最先进的技术，包括五轴多任务处理和全五轴铣削，以及自动化。我们依靠马扎克让我们保持在制造的前沿。”
例如，该车间最近安装了一台 Variaxis 730-5X II 五轴加工中心和一台配备双工位的 Integrex i-200S 多任务机床主轴和龙门装载机。他们显着提高了车间的五轴和一体机加工能力。这些机器让商店轻松快速高效地加工那些具有复杂几何形状并需要多次加工操作的零件，以及完全同步的五轴加工。
Variaxis 730-5X II 配备了 Mazak 的新型 Mazatrol Matrix 2 CNC 控制系统，具有增强的硬件和软件功能可实现高精度、卓越的表面光洁度和更快的循环时间。控制器的五轴软件包中包含的五轴样条插补功能可从长的逐块程序、简单的工具矢量控制和更短的循环时间中提供平滑的刀具路径。
燃料使用 Choice Precision 的 Mazak 机器可以轻松高效地加工具有复杂几何形状并需要多次加工操作以及全同步五轴加工的外壳部件。Choice 的 Integrex i-200S 多任务机床及其双车削主轴使车间能够高效地车削、钻孔、攻丝和铣削，此外还可以进行偏心线和全同步五轴轮廓加工。该机床将从原材料输入到最终加工的所有流程整合到一个设置中，以实现一体化加工，缩短了生产交货时间，提高了加工精度并降低了车间的运营费用。
Choice is currently working合并 MTConnect 以远程监控和跟踪机床使用情况。它的新 Mazak 机器支持 MTConnect，该商店希望为其旧型号购买适配器，以便它们也可以使用该协议。
“现在我们正在 Integrex i-200S 上试验 MTConnect， ”Choice Precision 的工程经理 Derek Rothwell 说。 “我们只是查看一般机器状态，以验证机器是否已启动并正在运行。我们的意图，豪ver，是让我们的机器熄灯运行，并使用智能手机远程监控它们。这是我们的第一级 MTConnect 集成，但我们认为未来可以用它做更多事情。” ME
有关 Mazak 的更多信息，请访问 ，或致电 859-342-1700。
足智多谋的 New Englander Tames Competition
Karl Brenneman 是一位强者 -心胸开阔的新英格兰人，柴郡北卡罗来纳州（新罕布什尔州基恩）的所有者和终身机械师。 Brenneman 于 2006 年创立了他的工作车间，并且一直成功地专注于批量生产/重复工作而不是原型制作或一次性零件。他的工作通常涵盖广泛的行业，包括国防、航空航天、地理监测、光电和商业商品零件。直到 2011 年，他一直是 Cheshire-NC 的唯一运营商。
Karl Brenneman 选择了一个结合了Fanuc RoboDrill VMC 的钻孔、攻丝和铣削功能，配备全接口 Fanuc 六轴机器人，可实现自动装载/卸载，从而获得无人值守的竞争力。进入该行业几年后，Brenneman 发现他不能总是通过在他用过的托盘机上加工来满足大订单的交货时间表。托盘机需要手动装卸才能运行作业，需要他一天中的大部分时间照看机器。此外，由于每个托盘上可以安装的零件数量受到限制，因此无人值守的运行时间非常短——每个托盘通常在 20 分钟到 1 小时的范围内。在最好的情况下，两个托盘各允许一个小时，因此可以实现两个小时的无人值守运行时间。
当客户与 Brenneman 签订一份大型多年合同时，这一挑战变得至关重要用于国防工业电气面板的电气元件。交货要求是1000件一个月。 “在托盘机上加工电子元件时，我全职照看机器，每天只完成 32-35 件成品，每月生产 700 件，”他说。
Brenneman 想知道一个人的商店如何竞争。凭借在制造方面的广泛专业知识，他知道完成任务的唯一方法是熄灯运行并获得更多的生产时间。这将增加吞吐量，并允许他降低价格以变得更具竞争力。与此同时，Cheshire-NC 需要保持零件制造的质量。客户要求加工车间符合 ISO 9001:2008 标准，并且通常满足 ±0.002 至 0.0005″（0.05–0.013 毫米）范围内的公差。
Brenneman 选择了 Methods Machine Tools Inc.（马萨诸塞州萨德伯里） )，这提供了一个可行的解决方案。 The Methods 的现场代表已经拜访了 Cheshire NC，并提出了一个预先设计的集成电池解决方案。称呼在 JobShop Cell 中，它结合了快速 Fanuc RoboDrill VMC 的钻孔、攻丝和铣削功能，以及用于自动装载/卸载的全接口 Fanuc 六轴机器人。该单元旨在满足作业车间对简单安装、快速设置、快速转换、操作员安全和生产灵活性的需求。 JobShop Cell 易于配置，几乎可以处理任何适合其 6 英寸（152.5 毫米）虎钳或卡盘的零件。
“尽管我从未操作过自动化单元，但我可以预见其生产力使用 JobShop Cell 的好处，”Brenneman 说。 “对于一个人的商店来说，单元是一项重大投资，所以我仔细权衡了收益。决定性因素是 Methods 将成为机床和自动化的单一来源供应商。 JobShop Cell 解决方案不需要额外的系统集成商参与。”
每月在柴郡的 JobShop Cell 上生产一个电子元件-NC 增加到大约 1500 个零件。JobShop Cell 于 2009 年 8 月安装。在 JobShop Cell 上完成的初始项目是每月 1000 个电子元件的持续合同。“产量立即增加到 60 个/月Brenneman 说：“一天使我们的月产量达到大约 1300 件。然后，随着我在 JobShop Cell 和无人值守操作方面的经验积累，月产量提高到大约 1500 件。”由于这项工作的产能过剩，Brenneman 可以在 JobShop Cell 上进行额外的工作，从而进一步提高生产率。
“因为我现在能够每天工作 16 小时而不是 9 小时，而无需增加新的劳动力，我全面平均节省 40%。由于 RoboDrill 的速度，我们能够减少 cBrenneman 说。
当某些零件需要更复杂的特征和多轴设计时，Karl 面临着下一个挑战。他认识到需要用于分度零件的自动化加工解决方案。
“JobShop Cell 解决方案非常适合通用零件。它在捡起方块并将它们放入虎钳中做得非常出色，”Brenneman 说。当需要机床分度时，Methods 推荐了其 Med Cell 解决方案。与 JobShop Cell 一样，RoboDrill Med Cell 是一个完整的预制、完全集成的生产加工单元，可自动装载和卸载零件。该单元的核心是 Fanuc RoboDrill 加工中心，提供完整的五轴加工能力以及 3+2 定位。
虽然 Cheshire-NC 本身并不制造医疗零件，但其复杂性零件正在生产和工业xing 要求使 Med Cell 成为其应用的理想解决方案。 Med Cell 于 2011 年夏季被收购，产量翻了一番。
例如，当生产一个每三个月需要 3200 件的地理监测零件作业时，需要五个工作日，每个工作日九个小时在以前的机器设置上运行作业总计 45 小时的有人值守操作日。当工作转移到 JobShop Cell 时，节省了劳动力成本，因为在四天半的时间里，操作只需要每 2.5 小时进行一次照料。最后，这项工作转移到 Med Cell，将工作运行时间缩短到两天半，并且只需要每六个小时照料一次机器。
一半在这一份工作上。通过 24/7 全天候运行，我们现在可以在两天半内为这项工作完成一周的计费，”Brenneman 说。
在 RoboDrill Med Cell 的第二次操作中完成重复的商品零件。第一次操作在 Cheshire-NC 的 JobShop Cell 上全天候 24/7 运行。在另一个例子中，在生产由 347 不锈钢制成的航空航天零件时，在托盘系统上运行这项工作需要三天时间，再加上手工去毛刺零件需要一天时间。手动去毛刺是一个巨大的挑战，因为非常紧在两侧的六个精度 +0.001/-0.0 通孔上保持 0.002–0.005″（0.05–0.13 毫米）边缘断裂的公差要求。Cheshire-NC 通常在之前的机器上一次运行 300–400 件。
不锈钢作业转移到 Med Cell，现在一次运行 600-700 个零件，所有去毛刺都在 RoboDrill 上进行。RoboDrill 能够去除整个零件的毛刺，因为零件可以翻转过来以呈现机器主轴的所有侧面。“随着机器完成所有任务督促工作，结果比手工操作更加统一和一致。” Med Cell 还配备了一个 Renishaw 主轴测头，用于发现零件厚度变化，并进行机器调整以防止边缘断裂。
“我已经赢回来了，将原本可能转移到海外的工作留在美国——这对我来说非常重要。我认为这表明小型机械车间可以通过拥抱技术并利用它与海外竞争对手在公平的竞争环境中竞争和生存。在将近五年的时间里，我完全靠自己，”Brenneman 说道，他在 2011 年底聘请了他的第一位员工，一名机床操作员，协助进行机器设置和操作。
能够离开无人值守的车间由运行作业的单元得到进一步帮助，远程监控操作的能力使用名为 Asset Monitor 的软件由 Langlais Computer Consultants（布里斯托尔，康涅狄格州）运行，该软件在智能 d 上运行evices——Methods 的另一项推荐。
其他人已经注意到 Cheshire-NC 的成功。在撰写本文时，Cheshire-NC 正在完成向位于佛蒙特州布拉特尔伯勒的一家名为 Swiss Precision Turning 的大型车削车间的出售，该车削车间也经营熄灯业务。 Swiss Precision Turning 希望通过在其 CNC Swiss 车削和 CNC 车床操作中增加内部 CNC 铣削来扩展其能力和产品供应。 ME
有关 Methods Machine Tools Inc. 的更多信息，请访问 或致电 978-443-5388。
本文首次发表于 2013 年 7 月版的《制造工程》杂志.
