高产不是偶然

今天的机械师被要求超越他们过去所做的任何事情。客户要求更短的交货时间，零件更复杂，降低成本的动力给生产人员带来了巨大的负担，更不用说利润了。

众所周知，要想在当今的市场上竞争，一家公司必须是佼佼者。但问题是如何选择和应用现有技术以获得竞争优势。商店必须评估什么是适当的技术水平，以满足顾客的需求，并在商店人员的技能范围内。

随着零件体积运行时间的缩短，减少周期时间的压力(尽管一直存在)越来越成为总吞吐量中的一个因素。机器的安装和拆卸是特定工作上门时间的重要部分。理想情况下，目标是尽可能快地切割金属，并能够快速轻松地从一个工作转换到另一个工作。就像一家餐厅想要在给定的班次里为最多的顾客提供服务一样，商店也需要快速地更换工作岗位，以保持机器部件的运行。

一家成功实现这一目标的公司是位于佛罗里达州里维埃拉海滩的3D机械加工公司，3D是一家成立5年的公司，它为机械师提供了实现最大生产力所需的工具。当其他公司削减开支时，3D公司正在投资新型Citizen高速铣床，以满足公司高科技客户的微加工需求。3D成功的关键是选择了符合车间需求的高速铣削主轴。

选择高速铣床主轴

在瑞士式机器上进行高速铣削并不是什么新鲜事。多年来，机械车间一直在使用空气主轴和直流电动主轴，以实现钻头和端铣刀的更高表面进尺，尺寸从0.004到0.125英寸不等。在较小直径的铣刀上，高转速是必要的，以实现切屑负载和表面速度，以利用刀具的优势。技术上的权衡是，许多辅助主轴必须牺牲扭矩来换取速度，这减少了可以采取的切割深度。

由于工作区域相对紧凑，自给式辅助主轴的本体直径必须小，以适应瑞士式或gang机床的小加工包络。可用的速度范围可以从15,000到60,000转/分，扭矩通过行星齿轮传动。紧凑的设计限制了动力驱动器的尺寸，降低了有效扭矩和刚性，以实现高效切割。

气动主轴和电动主轴的安装也很复杂，需要具备与机器接口的M代码知识的服务工程师。以电线和空气软管的形式存在的脐带需要小心地穿过机器，以一种不会抑制机器运动或造成机器部件或主轴电线和空气软管损坏的方式穿过机器。

通常，需要定制的夹具将这些主轴固定到机器上。然后将它们堆叠在现有工具块的顶部。附加夹具使工具的中心线远离导向衬套，这可能会影响刚性，从而影响精度。

主轴转速由改进型控制器上的电位器或空气阀选择。转换灵活性降低，通常需要有经验的安装人员长达4至5小时来设置和调整主轴，以制造精确的零件。

但高转速的好处远远超过这些主轴的缺点。对于希望利用更高效切割的车间，程序员可以在小钻头和端铣刀上选择合适的转速，将进料速率提高三倍或四倍，以更少的机器和更少的人实现更高的生产率。

简化设置

“我们面临的最大问题是经验丰富的机械师越来越少，他们的时间也越来越少，”3D制造副总裁埃迪Peña说。“为了更具竞争力，设置必须更容易，让经验不足的操作人员能够承担工作，而经验丰富的机械师则可以处理更大的问题。”该公司正致力于通过新技术和不同的高速铣削主轴选择方法来解决这一问题。

3D公司为医疗行业和新出现的用于个人识别的交叉匹配技术制造部件。它为客户做了大量的工程和开发，为他们最终提供的加工服务增加价值。许多客户选择3D技术，是因为它能比大多数公司更好地加工小零件。它生产的零件包括骨螺钉、种植牙、医疗设备和微型医疗工具，所有这些都需要使用直径小于0.062英寸的工具进行复杂的铣削。

典型的“螺栓”高速主轴不足以满足Peña先生的3D需求。该公司与OEM和分销商合作，为3D应用找到了不同的方法。

尝试新事物

3D的问题得到了解决，当其最后的L20VIII机器交付与高速交叉钻铣主轴联合开发吉纳维芙瑞士工业公司马萨诸塞州南安普敦和PCM Willen为公民用户提供服务。与这些新的主轴的区别是，他们是专门为高速铣削公民机器。

PCM高速主轴取代位于钢滑块的标准Citizen主轴，无需添加特殊夹具。电线和软管被取消，因为PCM高速主轴直接从Citizen铣削驱动器驱动，以提供最大的功率和扭矩。

瑞士式机器的好处是由导向衬套提供的支持。PCM高速主轴保持相同的距离，从导向衬套作为公民主轴。这使得工具尽可能靠近套管，提供了最大的刚性和精度。

当被问及使用PCM主轴有什么好处时，Peña先生的回答是:“没有振动，周期更快，改善化妆品和增加工具寿命。”Peña先生将这些优点归因于工具头与导向套管紧密耦合的刚性设计，减少了外伸。此外，由于该设备是齿轮驱动的，高转速和更好的扭矩相结合，为铣削和钻井提供了更高的动力。

例如……

以174PH制成的骨钻上的六边形驱动tang为例，Peña先生解释了该公司如何能够通过增加0.25英寸立铣刀的主轴转速和进给率来减少50%的铣削周期。Peña先生评论说3D技术有望加快生产周期，提高生产效率。然而，该公司并没有预料到化妆品的改善或毛刺的减少。

Peña先生解释说，对客户来说，该公司生产的零件的外观质量与他们所期望的公差同样重要。他补充说，PCM高速主轴通过提供改进的光洁度帮助3D磨练其竞争优势。机械师能够使用更大的工具，因为更大的夹头，他们可以在没有颤振或振动的情况下推动极限。这是其他高速主轴无法实现的。

当被问及如何设置时，Peña先生把问题交给了该公司的工程师约翰·博迪格(John Bodiger)。Bodiger先生说，当他过去使用高速纺锤时，他会避免分解一项工作，因为下一次设置的时间太长了。“这些新的纺锤很容易安装，”他说。而且，把它们从一台机器移到另一台机器上做任何需要它们的工作都没有问题。

这就产生了另一个问题，编程和运行Citizen机器的Chipper Peña说。每个人都想使用这些纺锤进行设置，这需要一些杂耍，因为该公司拥有比高速纺锤更多的机器。

3D技术如何应用其新增强功能的一个例子是在用于固定手术缝线的骨螺钉上铣削出一个复杂的形状。零件直径小于1/8英寸，立铣刀为0.030英寸。由于立铣刀的工作距离导向衬套更近，并且速度提高到12000 rpm，切削压力降低，因此几乎消除了偏转。即使在2.4 ipm，结果是一个最小化毛刺和增加公差控制的零件。

Peña先生提到的另一个部件是用于关节镜手术的医用轴。成品部分是3/16英寸直径174PH不锈钢，近17英寸长。该公司的西铁城(Citizen)机器的工艺包括沿着7英寸的长度开一个0.08英寸的铣槽。该部件的末端有一个0.062英寸的窗口，铣入与ID相交的一侧。

使用旧工艺，使用0.062英寸球鼻立铣刀以5,000 rpm和1.8 ipm的速度生成窗口。光是打开窗户就花了45秒。当3D改变工艺添加PCM高速主轴时，转速增加到15,000 rpm，进给速率增加到4.2 ipm，切割时间减少了60%至18秒。额外的好处是，该部件几乎没有毛刺，并且表面完成完全没有颤振痕迹。

Peña先生给其他想要进入高速加工的人的建议是花钱买合适的工具，不要在速度和进给量上有所保留。只要让工具发挥它的作用，你就能真正最大化你的投资。