五轴加工击中区域

前NBA球星迈克尔·乔丹曾谈到他在球场上毫不费力地得分的时刻，感觉就像在向一个巨大的水桶里投篮。我们通常把这种现象——当我们完全被一项利用我们技能的任务所吸引和满足时——称为“处于状态”或处于流动状态。在他的书中领导的艺术美国作家兼心理学家乔治·曼宁博士认为，人们在“心流状态”时最快乐。曼宁博士说，要达到这种状态，必须在任务的挑战性和执行者的技能之间取得平衡。两者都必须足够高，并且不相上下。

我们每个人都经历过这样的时刻。但车间能达到流动状态吗?

当然可以。

这是有可能的，因为它的员工非常擅长完成越来越有挑战性的任务。一个最好的例子就是高级数控加工俄亥俄州的格罗夫城。

至少在过去的10年里，Advance CNC一直在挑战自己，执行越来越复杂的加工操作，同时提高员工完成这些操作所需的技能。早在2014年，我们写了关于该公司投资的文章经过多年与垂直行业的严格合作。从那时起，Advance CNC一直在稳步提高其制造复杂零件的技术复杂性。如今，这种复杂程度主要集中在五轴加工上。

不到10年前，Advance CNC购买了第一台HMC。有了它，公司总裁Jeremy Hamilton和他的同事兼制造副总裁Kyle Dunaway很快意识到，由于在垂直机器上进行多次设置而导致的吞吐量增加和错误减少。“从花7万美元买一台机器到花25万或30万美元，这是一颗难以下咽的药丸，”汉密尔顿说，“但它得到了回报。”换句话说，是时候让药物起作用了。

对于Advance CNC来说，投资五轴加工还有其他意想不到的结果。随着该公司生产的部件的复杂性增加，它开始更多彻底审查其报价请求(供应商)。汉密尔顿等人还意识到，五轴加工需要在三坐标测量机和夹具等辅助技术上进行投资，这对于生产高度复杂的零件来说是必要的。

但转向五轴最意想不到的结果与一个更难量化的属性有关。在Advance CNC需要五轴加工的最复杂操作中，有几个用于医疗机器人相关产品的钢部件。出于隐私考虑，我们同意不透露这款产品的名称。对于许多患有衰弱性疾病的人来说，这款产品是改变生活的工具，其中包括许多在海外受了重伤的退伍军人。

这些设备的加工部件与Advance CNC公司的价值观一致。这个因素——相信你正在利用你的技能做出积极的贡献，或者做正确的事——按照曼宁博士的定义，这对达到心流有很大帮助。

但Advance CNC的成功并不仅仅是投资五轴加工中心并获得回报的问题。一路走来，我吸取了很多教训。有一些公司没有预料到的重大支出。还有一些核心业务必须进行调整。今年早些时候，我访问了该公司，了解它是如何完成转型的，以及它是如何利用这些经验教训来发展业务的。这一切都始于一个简单的基本前提。

质疑一切

Advance CNC的五轴投资始于2014年DMG森DMU50，然后是2015年的另一个。如今，该公司运营着五台五轴机床，其中包括两台牧野DA300s(带有Erowa快速更换托盘系统)，以及具有转向功能的兄弟Speedio 1400x2。但需要明确的是，该公司执行的大部分工作是定位或3 + 2加工。到目前为止，Advance CNC只解决了三个需要真正五轴加工的部件——全部用于医疗机器人部件。

这些部件非常复杂，需要加工多个复合角度，同时保持非常严格的公差。唐纳韦说，其中一个零件有29个尺寸，需要20微米的真位公差。另一部分具有2毫米的孔，具有10微米的真位置公差。

作为Advance CNC的首席程序员，马特·克劳利(Matt Crowley)经常决定如何处理任何给定的零件，一旦销售订单到手。对于机器人部件，第一步通常是决定是否需要五轴加工——该公司在四轴机床或hmc上加工一些不太复杂的机器人部件——以及这项工作是否需要特殊的工具。

一旦做出了这些决定，工作已经安排好了，克劳利先生通常是创建零件程序和设计夹具的人。他与团队领导一起开发有效的设置和工作保持策略，一直到第一篇文章的资格。如果第一件物品通过了检查，克劳利的职责就会转移到确保操作员达到估计的周期时间。“如果他们犯了错误，我们真的能在生产端看到，”唐纳韦说。“如果第一班的每个人都做好自己的工作，你会看到我们的产量是完美的。”

他说，当数字不完美时，问题通常与工装或夹具有关——自从该公司开始在一些复杂的、较小的零件上使用Raptor燕尾夹具以来，这种情况已经越来越少了。例如，当在标准夹具中加工17-4不锈钢上的l型零件时，在该零件底部添加0.75英寸的燕尾形轮廓以安装到Raptor设备中，可以提供足够的夹紧力和进入该零件的通道，从而在一次安装中完成两次操作。

但是唐纳威先生和克劳利先生指出牧野的生产单元——两个DA 300和Erowa Robot Compact 80 (ERC80)——是加工这些机器人零件系列的关键。ERC80额定可重复性为2微米，允许高级CNC操作员完成小批量运行，以最小的设置(部分)无人值守加工。

然而，在其他时候，Advance CNC将与客户的工程师一起优化设计细节，而不是花几个小时来试验新颖的设置。在检查CAD模型时，克劳利先生将标记出一个小的设计更改可以简化加工操作的区域。这个半径为3万分之一的内角真的需要那么锋利吗?它真的需要1英寸深吗?克劳利说，客户的工程师愿意讨论这些问题，即使是很小的改变也能改善零件性能，降低成本。

Advance CNC还利用Mastercam的高速动态铣刀路径来利用其刀具的整个槽长度，从而最大限度地减少刀具磨损，实现更好的切屑排出。Crowley先生说，虽然高速刀具路径节省了周期时间，但操作人员最初会磨损昂贵的插入件。提高进给量，同时降低切削深度(也称为切屑细化)，已经有了显著的帮助。这一策略减少了一个机器人部件的周期时间10分钟，以及插入磨损。

面对后果

Advance CNC最初在五轴加工方面的投资都是为了迎接越来越大的零件复杂性的挑战。该公司认为自己非常适合需要大量购买多个复杂零件订单的工作。但它很快意识到，这些昂贵的五轴加工中心——或者更准确地说，这些机器制造的零件——将需要同样昂贵的机器来测量和检查它们。或者，正如唐纳威简洁地说的那样，“我们不得不再买一台伟大的机器来检查这台伟大机器的工作情况。”

自我们2014年的文章以来，该公司增加了两台蔡司孔图拉三坐标测量机，以及一个凯恩斯视觉系统。cmm使检查人员能够以每5秒200亚微米的检查点将加工零件与其CAD模型进行比较。任何给定零件的允许公差在屏幕上显示为沿着零件轮廓的红线。一旦零件被扫描，任何超出公差的部分都可以很容易地通过将允许公差显示与零件的轮廓几何进行比较来检测。

对三坐标测量机的投资并不是Advance CNC朝着更强大的技术能力努力的唯一意想不到的结果。该公司继续发展其报价工作的做法——这一做法始于它首次投资hmc时。正是这种区别——Advance CNC将垃圾报价的挑战转变为公司的净积极因素——将我们带回到流的概念。从机械加工到培训，再到不断改进辅助业务操作，Advance CNC正在展示曼宁博士等心理学家所说的“坚强性格的特征”。那些在面对外部压力时茁壮成长的人——并实现心流——将挑战视为机遇。他们控制自己的行动。他们有使命感。

对一些人来说，为医疗机器人应用加工零件似乎是一件小事。但对于Advance CNC团队来说，这是他们如何看待自己的基础。唐纳韦说:“能够制造零部件来帮助人们是我们的宗旨。”“我们并不总是有机会了解我们的部件是做什么的，以及最终产品的去向。但在这种情况下，我知道每个部分注定要去哪里，我确切地知道它最终会如何帮助别人。仅仅是制造这些东西就能给你一种很好的感觉——不仅是成就感，而且是能够制造出坚硬、关键的部件。能成为其中的一员真是太棒了。”