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合同商店为好奇的流浪者生产关键零件,即将很快出发为火星。

机加工工件本质上是柔滑的。那些是我的话,而不是普利茅斯,明尼苏达州安德鲁工具和加工的话。然而,微观的“剥削”的感觉是在这家30雇人员合同店的工作人员描述护理时,该公司适用于持有远离微小本身的生产部件的小公差。
例如,工厂通常加工用于半导体制造的铝测试夹具零件。直径大于1英尺的零件可能需要整个表面的平面度公差小到0.00005英寸。公司项目工程师Jim Breth说,保持如此狭窄的公差的方法是预期压力。他说,做到这一点的方法是认为
深思熟虑是工厂生产每一个精密零件的一个方面。对于任何这样的零件,工件都有足够的灵活性和延展性,任何切割或夹紧都可能以一种不可预测的方式影响尺寸,因为应力或应力缓解。在千分之一英寸的公差中,许多应力反应可以忽略不计。但在公差为万分之一或更小的情况下,这些影响必须得到尊重。
安德鲁·图尔没有固定的公式。相反,该公司有一种文化,即认真欣赏任何部分的整个过程。工作人员认识到,在每一个步骤中,容忍带仍然是多么少,以及在考虑了材料应力的微小影响后,下游步骤可能需要多少容忍带。最近的一项工作戏剧性地说明了这种工艺规划涉及一组部件,这些部件最终将比工厂生产过的任何部件运送到更远的地方。美国国家航空航天局(NASA)今年将向太空发射的火星漫游者“好奇号”(Curiosity),有一个7.5英尺长的手臂。手臂是由由安德鲁工具加工的14个部件组成的执行机构驱动。
该店最初没有引用这份工作。这项工作清楚地将需要五轴加工,而安德鲁工具有这种能力,商店还没准备好使用它。该公司刚刚购买了五轴Hermle加工中心(现在有两台机器)。在将能力应用于商业工作之前,它的目的在于五轴才能变得精通。但是,当另一个供应商不成功时,安德鲁工具再次看到这些部位。这次,该公司承担了这份工作。
其中一个比较困难的部分是上一页所示的外壳组件,它涉及到各种机器上的15个设置。操作人员必须在每一步后都停下来测量并重新测量关键区域的库存。据布雷斯先生说,“这项工作的关键是行动之间的协调。”
材料的差异
每个执行器都可以想象成月球车手臂上的齿轮驱动关节。手臂设计包括三个这样的驱动器。因为一个月球车将为史密森学会制造,另一个将留在NASA作为工程模型,Andrew Tool一共交付了9个执行器的组件。这些部件最初被设想为钛,但规格后来更改为ATI VascoMax,一种高镍钢合金。这一变化对NASA来说是巨大的,因为它将每个执行器的重量增加了4倍。然而,为了满足该系统的性能要求,特别是在刚度方面,改变是必要的。在地球上控制手臂的信号延迟是如此之长,以至于执行器不得不在没有明显反弹的情况下操作。这一要求,以及由此产生的消除柔顺性的需要,将产生甚至轻微的间隙,不仅是材料变化的原因,也是加工公差如此之紧的原因。安德鲁工具执行的所有零件的加工与一个例外-齿轮的牙齿是由森林城市齿轮在洛克福德,伊利诺斯州。
布雷什先生说,执行器外壳部件是欺骗性的 - 它看起来好像它可以在一个或两个设置中作为猪出来加工。事实上,他说,“如果我们所有的都是五轴加工中心,我们就无法实现这一部分。”所需的紧密公差的一个例子是任何面部的大孔的位置精度为0.0003英寸的真实位置。最终,除了研磨之外,这部分还需要各种EDM和研磨步骤。完成最终功能之一的孔隙完成了夹具研磨机。
安德鲁的机床在整个18个月内忙于整个18个月休息,以便美国宇航局的工作正在通过商店进行,但与此同时,商店的工程人员也很忙。通过预热和热处理尺寸的附图进行份数,以考虑热处理材料的程度会影响各种特征的程度。在热处理之前和之后分组操作,然后系统地订购以节省误差余量。检查并在操作之间进行检查和重新核实加工结果。鉴于持续对运营之间的沟通需求,BRETH先生说,在一个屋檐下拥有所有这些加工操作 - 以及与工程相同的屋顶 - 是必不可少的。他说,很难想象使用专门使用不同类型的加工的单独商店的供应链成功地生产这些部件。
公差技术
据该公司总裁Bruce Hanson和副总裁Randy Mattis表示,Andrew Tool在那些主要需求是快速交付工作的岗位上通常没有竞争力。相反,当零件足够精确或足够复杂,以致于有效加工它们的方法不明显时,公司就会取得最大的成功。
公司的大部分工作都是半导体制造商的工作。“为这个行业提供了很多关于持有紧张的容忍度,”汉森先生说。
同样,没有设置公式。但根据安德鲁工具的领导者,某些元素经常占据持有百分之十千分之一或更少的公差。密封性加工的技术通常涉及思想和考虑因素,例如:
1.谁在扭转这个部件?汉森说,如果过去成功做到的容忍如今没有做到,可能的解释与设定的人有关。工件夹紧会使零件变形,从而影响精密加工的精度。很有可能,之前的设置是由锻炼技巧的人完成的,而最近的设置则是有人夹得太紧。力矩扳手是解决这个问题的简单方法。
2.粗铣前要三思。许多商店实际上以相同的方式表现出与铣削相同的方式,也许是用诸如3/4英寸终端磨机等工具。危险在于,研磨诱导相当大的压力。对于具有良好公差的部件,Andrew工具通常更喜欢电线EDM。“EDM温和粗加工,”Mattis先生说。
3.校准没有你想的那么重要。测量仪器是否正确校准是一个关键问题,只有在单一量具提供了唯一的验证特征的准确性的情况下。碰巧的是,在大多数制造过程中都是这样。
相比之下,Andrew Tool使用两种不同类型的测量器,以两种不同的方式例行检查任何给定的特性。验证来自于发现两个测量值之间的相关性。如果没有相关性,那么是时候检查其中一个或两个度量了。
马蒂斯表示,这种测量方法有助于克服制造业检查中普遍存在的盲点。他说:“如果测量结果不符合规格,我们就会质疑测量结果,这是人类的天性,但如果我们得到了预期的良好测量结果,我们不会质疑测量结果。”通过使用不同的量具进行不同的测量,安德鲁工具避免了这种玫瑰色的偏差。
4.避免热量。许多常用的加工实践将热量加热到工件。安德鲁工具的员工已习惯于观察这些工作人员。
例如,车间避免在其表面磨床上使用磁性加工夹具。这种类型的工件夹具在磨床上很常见,但它增加了零件的热量。高温足以使尺寸膨胀到超出车间必须承受的限度。
5.尝试并放慢速度。除了上述考虑之外,汉森说,这家店还需要进行大量的试验。在某些重复出现的零件类型中,车间已经了解到特定的速度和进料组合可以进行更严格的控制。刀具磨损也很重要。刀具必须经常更换,因为钝刃会产生更大的应力。找到合适的工具,生命是有价值的。
另一个重要因素就是商店的文化氛围。与更典型的机械加工业务相比,安德鲁工具是不慌不忙的。为了让员工能够自由地进行计划和照顾,企业文化必须有利于注意力和沉思。

具有讽刺意味的是,这种文化在火星探测器的部件制造过程中受到了轻微的损害。这些部件非常重要,NASA的工作人员经常在场监督生产。这种关注强化了这项工作的价值,但与此同时,这种潜在的疏忽构成了一种完全不同形式的诱导压力。

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