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    将CNC加工系统引进到过去的手工工艺生产中以后,整个加工车间走上了精益生产的道路,目前已经具备了连续的流水生产线。
    Clippard 仪表实验室公司类似于一家间歇性生产的加工车间,从其零件生产的性质来看,品种非常混杂,生产批量也较低。在该公司的产品样本目录中共包括5000种左右的标准零件,这对于气动装置生产厂而言,意味着很难应用“真正”的精益生产加工单元。为此,该公司将他们自己的精益品牌应用于生产工艺,以满足不断提高的需求。特别是对该公司的二级操作部门而言,尤其体现了这一点,并开始向CNC加工系统发展。通过对CNC车削加工设备、群控式刀具和专业人员的适当组合,该气动装置生产厂创建了具有附加价值的加工单元,现在这些加工单元已成为其精益生产中具有特色的一道亮丽风景线。
    Clippard公司生产气动和电子控制装置,加工产品包括气缸、控制阀、电子阀、组合阀、标准件和一系列工业用软管。公司的创建人是Leonard Clippard先生,公司于1941年开始对外营业,现在的业务由其儿子William先生和Robert Clippard先生负责经营。
    Clippard公司的生产操作经理Robin Rutschilling先生说:“在这里碰上一个在公司内已经工作30年的雇员是不足为奇的。
    该公司生产的元件主要应用于牙科和医疗行业以及通用自动化、包装、液体和物流运输等领域。例如,其生产的吸水阀就是由牙科医生使用的吸管等零件组成的,它可以用于冲洗牙齿,冲走牙污,而不会将水滴溅到患者的身上。Clippard公司生产的电子阀也被应用于医院的自动血压机上。
    手工变换
    对于Clippard公司而言,为了能够立即满足一系列小零件生产的需要,他们决定将其车削加工操作升级到CNC加工技术。Clippard公司的二级操作部门CNC设置/编程员Jim Shaw先生可以在车间内验证车削加工的变化性质。
    Robin Rutschilling先生说:“大约在6年前,当我开始在这里工作的时候,生产量还比较低,但工件的品种较多。这就需要进行连续多次的调试设置。我必须不断地在这些工件之间来回转换。”
    对零件加工精度的要求也越来越高,这进一步使以前的生产设备成为一个问题。当面临购置新设备或者是重新改造翻新某些废弃在地下室内的陈旧手工机械的选择时,Clippard先生同时选择了两者。
    通过向Richlin Machinery/Omniturn公司销售工程师Mike Pasko先生的咨询,该车间认为,改造翻新手工设备是可行的,这要比购置一系列CNC新车床所花的费用便宜得多。2000年6月,Clippard公司开始改造翻新其中的一台手工车床,这是一台电动液压型机床,原先由Hardinge公司生产。大部分机床经过返修,在原有的床身上安装了一套 Omniturn加工装置。
    Pasko先生解释说:“我们卸除了机床上原有的电动液压控制系统和转塔机构,因为这些部件已不再需要,但仍保留使用原机床的机座、床身以及带主轴的主轴箱。”
    车间还购置了两台Omniturn GT-75型二手 CNC车床。后来又增加了3套经过翻新的加工设备和另外一台GT-75型车床,这一切都使二级操作部门能够更加轻松地完成某些加工任务。按照 Rutschilling先生的说法,CNC机床对这一部门的几项前沿加工业务起到了重要的作用。
    他说:“我们设法使这些机床用于加工以前完全不可能加工的工件。零件加工精度的提高也非常明显。事实上,这些CNC车床的加工精度已经超过了我们的客户所要求的加工精度。”
    现在,Clippard公司可以在加工过程中进行一些变化,而不必中断原计划的生产。它也可以创建一个精益生产的前景,在车床运行的同时,雇员们能够通过完成二次操作业务,提高产值。
    正如Shaw先生所解释的那样,缩短生产周期本身就具有很大的意义。他说:“如果我们每天在每个零件的加工上可以节约1s的时间,那么我们一天就能够多加工50个零件。这就是说,客户能更快地得到更多的零件。”
    按照Pasko先生的说法,Omniturns装置非常适合于Clippard公司机床对1/8~1in(1in=25.4mm)零件的加工。改造翻新的手工机械和GT-75型车床不但采用了群控刀具,而且也采用了Omniturn控制系统。
    在车削加工区,机床设备的加工能力基本上都是一致的,车间可以在任何一台机床上加工任何一种零件。一般来说,无论是老式机床,还是新机床,都可以加工铝材和黄铜,但主要用于加工组合阀的内部元件和肘节阀的阀体。由于采用了标准化群控刀具,Clippard公司可以对频繁的调试装卡进行舒适地管理。
    将一切集中在一起
    群控刀具的安排方式可以使刀具以多种形式快速地从一种工件的加工变换到另一种工件的加工。例如,在加工一个工件时需要3把刀具,此时如果车间又收到了一批急需加工的工件,需要由一种刀具加工完成。Shaw先生介绍了他如何设法使加工设备按零件的订货要求运行。
    他解释说:“因为在刀杆上有一个开口槽,我可以将其命名为‘刀具4’,然后修改程序。在变换‘刀具4’的偏移量和变换第二个工件的夹头以后,我可以先加工那个急需的工件,同时另一个工件仍处于装夹的状态。在卸除‘刀具4’以后,我只需调取第一个工件的程序,然后更换夹头,就可以重新生产。”
    更重要的是,整个刀杆——整组刀具——也是可以更换的。采用这一组合式刀具模块装置,操作员可预先为某一特定的零件加工调节刀具,将刀杆安装到刀具板上(刀具板上带有刀具),这样一切准备就绪后就可以开始工作了。在更换刀具时不会浪费任何时间。
    在群控刀具车床上保留一定的刀具空间是非常必要的。为了充分利用有限的空间,该车间采用了Omniturn Multibar多刀杆车削系统,它不但由快速更换的刀柄组成,而且还包括多功能镶刀片。这类镶刀片可节约空间,因为一把刀具可以完成多项加工操作。对于 Clippard公司的加工而言,这种刀具可完成车削、开槽和端面加工操作,却只占用一个刀具插槽。
    Pasko先生说:“所需的刀具数量、零件的几何形状和这一应用领域中所需的操作完全适合于组合刀具的群控操作。在Clippard公司,完成一个典型工件的车削加工只需5~6把刀具,因此这是非常重要的。如果您需要相当数量的刀具,也许就需要深孔钻削加工,那么采用转塔刀具也许更为合适。”
     图3 在GT-75型机床的加工周期中,操作员可集中精力从事二级操作,如滚压、倒角、打毛刺和钻削等
    生产自由化
    使设置易于管理,为操作人员和调试人员提供了极大的机动灵活性。操作人员不再受手工设备的限制,他们有更大的自由去安装其他的机床或执行其他有附加价值的活动。
    一套由三台独立手工机床组成的新型组合加工单元就是利用了这一自由的优越性。机床安装在带有轮子的平板车上,加工单元靠近成排的CNC车床。在CNC车削加工所需的45~55s生产周期中,操作人员可利用这一加工单元进行二次操作,例如凹槽的拉削加工、十字孔的钻削加工或零件在车床上的沉孔加工。操作员也可以用千分尺、卡尺和功能性量规进行检测。事实上,操作工甚至不需要在车间内行走。Shaw先生说,有时,他可以将一台装有轮子的移动式机床搬移到一台特定的车床附近,这样操作员可以完成对一个特定工件的各项加工操作,不需要在车间内行走。在一个班次中,往往可以完成100多个零件的加工而等待发运。
    工具也可安放在能够滚动的平板车上。Shaw先生负责刀具的调试,他可以推着平板车从这台机床跑到那台机床,快速地完成刀具的调试任务。由于取用工具的时间缩短,因此他可以将精力集中用在工件的编程工作、委派工作和实质性的调试工作上。平板车上包括他所配置的各种镶刀片、钻头、组合刀柄和专用夹头。
    Shaw先生解释说:“采用这一简单的解决方案,我们在一年内能够节约许多时间。这样,就不会浪费在工作台装夹工件过程中来回行走所需的时间。”
    这既有利于完成增值活动,也易于加速连续流水作业。这意味着,一个项目或一小批项目的生产和移动可以通过一系列的步骤达到尽可能无缝连接的程度,使车间具有更好的装备,分别进行小批量的生产,以较少的障碍完成生产任务实际上可以创造更大的价值。
    对于Clippard公司而言,自动化是促进连续流水作业的一个主要因素。这一工艺经过Clippard先生进一步优化,该车间已经将他们自己开发的气动刀杆进给装置、空气动力切屑吹除装置和零件捕捉器安装到新机床和改造翻新的机床之中。这一类技术创新也让进行二级操作的这些机床能够使用它们的开放式功能进行初期的操作。
    例如,Sharon Flaum女士的工作站(见图4)基本上只适用于一个零件——肘节阀体的加工。而GT-75型车床可完成这一特定零件的凹槽加工、断面加工、螺纹加工、钻削和滚花加工,Flaum女士在这一工作站上主要从事工件的滚压、倒角、去毛刺和钻削加工。
    图4 机床操作员Charlene Watkinds女士正站在与Brother兄弟公司机床相并列的打毛刺工作站前。她需要在这一工作站与倒角区(详见右边的小照片)之间来回走动,同时机床需在歧管上铣削和钻削加工通风孔和肘节孔
    在工厂的其他地方也应用同样的精益加工方式,现在的CNC铣床配置了倒角和去毛刺用的备用加工站。
     与此同时,思想还在继续不断地向前发展。现在,Clippard公司的整体目标是继续在每个加工部门开发加工单元,不但要将其融合到加工操作之中,而且还要将其融合到生产和组装之中。该公司声称,他们下一步的工作是在位于俄亥俄州的Fairfield工厂引进一套“真正”的精益加工单元。这一加工单元将用于该公司气缸盖的加工—包括从头到尾的全部加工工艺。
 
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