慢慢来
这家专门生产小型零件的工厂表示,成功地将微小零件加工成微小工件与其说是技术问题,不如说是技术问题。
耐心。
温柔。
非常锋利的切削工具。
据位于康涅狄格州Killingworth的东海岸精密制造公司的Mark Rohlfs说,这些都是机器特征所需要的东西,比眼睛能清楚地看到的微小和微妙的部分要小。
他说,需要的不是特殊设备或技术。他的商店专门为各种客户和最终用途生产微型塑料零件。工厂通常使用小至0.020英寸的钻头和立铣刀,经常使用0.008英寸的工具。然而,工作是在标准加工中心使用标准虎钳进行的。Rohlfs先生承认,微小的切削工具是用刀架固定的,“甚至没有那么高的质量。”简而言之,如果使用得当,标准设备也能起到作用。
为进一步了解不需要的设备,本店甚至缺乏非接触式工具测量。一些加工车间在如此小的规模认为这种非接触测量是必要的,因为工具弯曲和断裂的压力很小。然而,在East Coast Precision,所有工具(甚至是0.008英寸的工具)的工具偏移量都是通过在加工中心物理“触发”来确定的——也就是说,轻轻地将工具送入固体表面,并使用一张纸作为塞尺。
根据Rohlfs先生的说法,这种小型刀具可以与大型刀具使用相同的机器和相同的方法,只要小型刀具的操作不像大多数刀具的常规操作那样粗糙。微妙的处理是最重要的区别。
零件也是一样。它们也可以被轻微的力量破坏,所以谨慎和温和的操作是这家商店的标志。没有突然的移动,没有强迫,没有影响——这些是塑造这家店的员工如何工作的目标。
其结果是在这个车间里形成了一套常规程序,尽管这些程序主要是常识,但对于一个习惯于将全尺寸的金属零件切割成全尺寸的传统车间来说,这似乎有些奇怪。
保持敏锐
事实上,东海岸精密有时会与习惯于传统规模金属加工的工厂竞争。即使其他工厂有类似的设备,这家工厂也能成功生产给其他工厂造成困难的零部件。Rohlfs先生说,习惯了切割金属的商店往往看到塑料就会想,“这能有多难?”他说,在柔软、有弹性和/或有粘性的材料中,保持微小尺寸的精确公差确实具有挑战性。他说,成功的关键之一是锋利的切削工具。如果刀具不锋利,不仅切削力和挠度会增大,毛刺的尺寸也会增大。毛刺是加工小型塑料零件的长期难题。如果需要手动去毛刺(通常不可避免),那么这可能比加工周期更耗时。然而,在许多情况下,锋利的刀具和战略刀具路径的组合可以消除加工周期内的任何毛刺。即使工件是塑料的,工厂也经常更换刀具以尽可能地保持它们的锋利。
另一个精确和有效加工的关键是不同寻常的刀具几何形状。除了数控机床,东海岸精密最重要的设备之一是台式手动刀具磨床。使用这种方法,商店可以快速生产一种带有一些不同寻常的切割几何图形的工具,以更有效地切割特定的特征。当标准工具的几何图形不起作用时,Rohlfs先生就会用不同寻常的几何图形进行实验,以找到一种可以。在这家工厂完成的工作中,大约有一半至少使用一种特殊工具。
有效加工微小塑料零件的另一个考虑因素是注意操作的顺序。该零件的刚度已经是轻微的,因此进一步削弱工件或使其不那么刚性的切割应该在加工的后期进行。这是同样的想法,适用于其他轻和灵活的部件在更大的规模。例如,铝飞机部件的加工也有一个操作顺序,目的是在仍需加工的区域尽可能保持部件的硬度。
Rohlfs先生说,这种思维上的相似性说明了小型加工的重要意义。
只要刀具足够锋利,就可以相信其切削行为与较大尺寸的加工孔道相似。换句话说,在微小的尺度上发生的事情并不神秘。主要的区别只是这种更小的加工是看不见的。东海岸精密的工作人员依靠10倍放大的目镜来观察完成的零件。这就是为什么,为了确定正确的定制刀具几何形状和正确的操作顺序,Rohlfs先生通常必须想象每个加工工序可能的行为。但当他想象的方式更陡的后角可能会工作在一个特定的工具,他可以信任,通过行为以同样的方式,他将看到它的行为如果他的规模增加了工作,说,10、20或50次。
不过,通过目镜眯眼并不是这里唯一不寻常的手术。因为零件和模具的规模较小,所以车间人员的细心程度要大得多。这家商店例行公事地遵守一些在其他商店看来很繁琐的程序,但事实证明,这些程序对于保存顾客的零件和商店的小工具的价值是必不可少的。
小的考虑
这家店的日常程序包括以下所有程序:- 切割工具。工具总是用手搬运而不是放在手推车里。工具之间也是相互隔离的,所以不同工具的边缘不会直接接触。这些步骤有助于防止工具产生小到看不见的碎片,但仍然大到足以使工具变钝并报废一些部件。
- 工件夹紧。零件装在柔软的钳口中,钳口也是用塑料加工而成的。虎钳上有一个扭力手柄,确保虎钳不会过紧。
- 机床。该店的Fanuc Robodrill加工中心是精密机床,但它们的位置在白天会发生变化。定位变化不大,但它的变化足以影响加工在微小尺度。小型加工的一个重要部分是简单地了解每台机床足够了解它的偏移量需要如何更新,因为机床在早上逐渐升温。同样的原则也适用于车间的数控车削中心。
- 检查。在这里,工具制造商的30倍放大显微镜是一种重要的测量和检查工具,但许多小型工作都是使用手持量规进行检查的。通常商店认为量规比零件更敏感,但这里恰恰相反。千分尺必须缓慢地拧紧,以使量筒中的多余动量不会导致量规“夹住”零件。类似的情况也适用于用来测量孔的量销。即使是一个轻微的推动是太大的力量,以滑动gage销进入一个洞。要么是引脚没有阻力,要么就是孔太小了。
- 清洗。零件清洗通常需要一个蛤壳过滤器和一股非常轻的水流。商店非常小心地让水在没有帮助的情况下进行清洗,因为物理搅拌很可能会造成损坏。
看到绿色
注意和专注的需要甚至反映在配色方案中。这家商店的墙被漆成绿色,不像机械车间。
Rohlfs说,这是一个有意识的选择。他想了想,说:“我觉得绿色会是最让人平静的颜色。”