桥式铣床打开建筑业大门

　　作者：Evan Doran

　　Barbco公司购买了一台五轴铣床，用于加工单块的整体零件，2年后，其机械车间改变了方向。该公司成立于1989年，位于俄亥俄州坎顿市，是地下建筑行业著名的非开挖掘进设备制造商，其设备用于在不破坏地面的情况下钻穿土层和岩石。这些设备包括钻头（直径从24-72英寸不等）、重型地下钻孔机的其他部件以及这些机器的轨道。在尝试使用五轴铣削以缩短设置时间后，公司的明星机床现在是一台双柱约翰福德 DMC-4100PH三轴铣床。此举使公司的许多一体式结构重新变为焊接结构，并促使操作员学习G代码。

　　尽管出现了这些看似违反直觉的变化，但Barbco公司生产经理Matthew Wolf和首席编程员兼领班Andrew Liston 表示，生产不仅回到了正轨，而且比以往任何时候都运行得更顺畅。“五轴之后仍有生机。"Wolf笑着说。通过专注于所服务的行业并适应变化，Barbco公司的车间现在已实现了刚性和可靠性。

　　打造坚不可摧的结构

　　桥式轧机的关键卖点是其刚性和稳定性。Barbco公司 需要一台既能进行重型粗加工，又能对A36钢进行公差小至0.0005英寸的精细加工的机床。当车间的强力切割损坏了五轴机床的旋转主轴头时，维修造成了Barbco公司 无法承受的延误。有了这次教训，Liston和 Wolf 开始权衡五轴加工缩短的装夹时间与刚性更强但复杂度更低的机床稳定性之间的利弊。

　　附近的经销商 Absolute Machine Tools向他们介绍了约翰福德桥铣。虽然约翰福德桥铣没有Barbco公司前一台机床的五轴定位能力，但它的工作台更大，工作行程更长，X轴行程161英寸，Y轴行程90英寸。它还能容纳更重的工件，机床的结构也更加坚固，以支持车间的积极加工策略。五轴机床在装夹时间和操作整合方面的优势深受好评，Wolf说，五轴机床非常适合航空航天工作，但约翰斯福德桥铣的优势 “更适合我们的行业”。

　　举一个非刚性的例子，由于Barbco公司是高磨损行业的原始设备制造商，经常进行现场维护，因此必须在紧迫的时间内交付维修零件。然而，钻孔机和轨道中使用的较大型金属焊接件需要半天的安装时间，因此无法卸载零件以满足紧急订单的要求。这时，约翰福德工作台的大尺寸就派上用场了，Barbco公司可以在工作台的不同区域设置维修零件，并在零件程序中添加G档，以确保机器只在该区域工作。

　　强有力的支持

　　满足这些紧急订单还需要迅速的支持。当Liston和Wolf与Absolute Machine Tools交谈时，经销商代表承诺将提供迅速的服务：在两天或更短的时间内解决任何问题。到目前为止，Absolute公司的承诺都没有食言。Wolf甚至说，尽管从经销商位于俄亥俄州洛兰市的地点到Barbco公司位于俄亥俄州东坎顿市的地点需要 90分钟的车程，但Absolute有时仍能提供当天的服务。分销商还通过创建包含服务日期的维护日志，确保 Barbco公司知道机器上各个系统所需的服务间隔时间，从而提前解决任何问题。

　　虽然服务计划对Barbco公司非常有用，但约翰福德的机床并不需要像旧机床那样进行大量维护。自4月份机床安装以来，没有出现过重大的维护问题，迄今为止，该公司需要进行的唯一定期维护是与机床相关的定期维护任务，如加注冷却液和润滑油。由于DMC-4100PH非常大，甚至可以在机床在工作台的不同部分运行时更换过滤器。

　　对话G代码

　　对于该车间来说，适应约翰福德的FANUC控制系统并不那么简单。在购买DMC-4100PH之前，Barbco公司一直使用手动机床和带有对话式控制器的数控机床。改用更传统的控制方式（没有触摸屏，显示的是一行行G代码而不是图形）对该车间来说是一项艰巨的任务。虽然该车间已在2019年投资购买了Mastercam，以简化五轴机床的编码工作，但其使用案例很少，因此只能依靠Liston作为该软件的唯一专家。相比之下，团队估计约翰福德上90%的工作都需要使用Mastercam，这使车间对该软件的使用增加了一倍。

　　约翰福德的两名操作员都已开始学习如何使用FANUC控制器，但多年来一直只使用会话代码，因此学习G代码的进度缓慢。大部分编程工作仍由Liston负责，他可以利用在为五轴机床编程时学到的许多经验。这包括使用刀具全刃长的高效加工策略，他说这提高了每把刀具的生产率，并使车间能够用较便宜的刀具实现高端刀具性能。

　　该团队还发现，从控制系统修改程序比从Mastercam修改程序并将其发布到机床上更困难。Liston负责处理大部分修改工作，他在办公室或家里通过VPN访问Mastercam，然后通过连接到机床的数据服务器将程序发布到约翰福德上。然而，对Mastercam的依赖要求车间团队对Liston发送给他们的程序更加信任，他们必须将零件程序中的任何问题与Liston妥善沟通。

　　当这一切结合在一起时，机械车间就会创造奇迹。List 提到的一个例子是公司Pathfinder旋转变速箱的导轨管。这些导轨管长达164英寸，而且必须保持笔直。通过手动方式，操作员需要使用指示器，在机床上一直进行测量，以确保导轨管设置正确。如果出现误差，则需要进行微小的调整，并再次进行测量。有了 Mastercam，操作员只需探查两端，就能找到工件与工作台的相对角度。在此基础上，Mastercam可以调整整个零件程序，使其与零件的方向相匹配。

　　增加一个轴

　　加工车间计划在DMC-4100PH上生产的另一个重要部件是旋转工作台。虽然约翰福德铣床的刚性和可靠性对Barbco公司的机械车间有很大的吸引力，但五轴机床的灵活性也是缩短许多零件安装时间的关键。Barbco公司 研究了市场上的各种转台，看看哪种转台既能满足其刚性需求，又能恢复第四轴，但最终决定自行设计和制造一台转台，以确保满足要求。

　　Barbco公司希望通过购买直角铣头进一步恢复灵活性。Liston认为，Mastercam应使使用直角铣头的程序编程简单化。正如他所说，主轴方向的改变意味着 “机床需要认为它是侧向的”，这在传统上需要大量的翻译工作。幸运的是，Mastercam包括一个可以旋转轴的后置处理程序，控制头也有同样功能的软件。此外，Wolf说，FANUC控制的一个插件可以判断控制是否翻转，并在 “更方便操作员的环境 ”中重新显示所有方向。

　　尽管如此，直角铣头仍需要一些准备工作，因为该公司需要在主轴鼻端钻孔，以确保直角铣头能够啮合并保持刚性。只要公司安装了止动装置，主轴就能继续与其他机头配合使用，从而使Barbco公司在如何部署机器方面有了模块化的选择。

　　Liston和Wolf都表示，约翰福德将通过这些升级保持其刚性优势。它们所增加的灵活性将使车间能够再次合并工件设置。据Liston称，这可能会使某些工件从6次设置减少到2次。它还将为工程部门的实验提供新的轴，帮助机械车间推出更安全、更高效的非开挖掘进设备。