將CNC加工系統(tǒng)引進(jìn)到過去的手工工藝生產(chǎn)中以后，整個(gè)加工車間走上了精益生產(chǎn)的道路，目前已經(jīng)具備了連續(xù)的流水生產(chǎn)線。
圖1 這一組合刀具模塊上裝有多把預(yù)調(diào)好的刀具，用戶只需要將刀桿安裝到工具板上就位以后，就可以開始工作
Clippard 儀表實(shí)驗(yàn)室公司類似于一家間歇性生產(chǎn)的加工車間，從其零件生產(chǎn)的性質(zhì)來看，品種非常混雜，生產(chǎn)批量也較低。在該公司的產(chǎn)品樣本目錄中共包括5000種左右的標(biāo)準(zhǔn)零件，這對于氣動(dòng)裝置生產(chǎn)廠而言，意味著很難應(yīng)用“真正”的精益生產(chǎn)加工單元。為此，該公司將他們自己的精益品牌應(yīng)用于生產(chǎn)工藝，以滿足不斷提高的需求。特別是對該公司的二級操作部門而言，尤其體現(xiàn)了這一點(diǎn)，并開始向CNC加工系統(tǒng)發(fā)展。通過對CNC車削加工設(shè)備、群控式刀具和專業(yè)人員的適當(dāng)組合，該氣動(dòng)裝置生產(chǎn)廠創(chuàng)建了具有附加價(jià)值的加工單元，現(xiàn)在這些加工單元已成為其精益生產(chǎn)中具有特色的一道亮麗風(fēng)景線。
Clippard公司生產(chǎn)氣動(dòng)和電子控制裝置，加工產(chǎn)品包括氣缸、控制閥、電子閥、組合閥、標(biāo)準(zhǔn)件和一系列工業(yè)用軟管。公司的創(chuàng)建人是Leonard Clippard先生，公司于1941年開始對外營業(yè)，現(xiàn)在的業(yè)務(wù)由其兒子William先生和Robert Clippard先生負(fù)責(zé)經(jīng)營。
Clippard公司的生產(chǎn)操作經(jīng)理Robin Rutschilling先生說：“在這里碰上一個(gè)在公司內(nèi)已經(jīng)工作30年的雇員是不足為奇的�！薄 �
該公司生產(chǎn)的元件主要應(yīng)用于牙科和醫(yī)療行業(yè)以及通用自動(dòng)化、包裝、液體和物流運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。例如，其生產(chǎn)的吸水閥就是由牙科醫(yī)生使用的吸管等零件組成的，它可以用于沖洗牙齒，沖走牙污，而不會(huì)將水滴濺到患者的身上。Clippard公司生產(chǎn)的電子閥也被應(yīng)用于醫(yī)院的自動(dòng)血壓機(jī)上。
圖2 這一加工單元由3臺(tái)獨(dú)立的手工機(jī)床組成，它安裝在帶有輪子的平板車上，這樣就可以任意地移動(dòng)到二級操作員附近進(jìn)行工作
手工變換
對于Clippard公司而言，為了能夠立即滿足一系列小零件生產(chǎn)的需要，他們決定將其車削加工操作升級到CNC加工技術(shù)。Clippard公司的二級操作部門CNC設(shè)置/編程員Jim Shaw先生可以在車間內(nèi)驗(yàn)證車削加工的變化性質(zhì)。
Robin Rutschilling先生說：“大約在6年前，當(dāng)我開始在這里工作的時(shí)候，生產(chǎn)量還比較低，但工件的品種較多。這就需要進(jìn)行連續(xù)多次的調(diào)試設(shè)置。我必須不斷地在這些工件之間來回轉(zhuǎn)換。”
對零件加工精度的要求也越來越高，這進(jìn)一步使以前的生產(chǎn)設(shè)備成為一個(gè)問題。當(dāng)面臨購置新設(shè)備或者是重新改造翻新某些廢棄在地下室內(nèi)的陳舊手工機(jī)械的選擇時(shí)，Clippard先生同時(shí)選擇了兩者。
通過向Richlin Machinery/Omniturn公司銷售工程師Mike Pasko先生的咨詢，該車間認(rèn)為，改造翻新手工設(shè)備是可行的，這要比購置一系列CNC新車床所花的費(fèi)用便宜得多。2000年6月，Clippard公司開始改造翻新其中的一臺(tái)手工車床，這是一臺(tái)電動(dòng)液壓型機(jī)床，原先由Hardinge公司生產(chǎn)。大部分機(jī)床經(jīng)過返修，在原有的床身上安裝了一套 Omniturn加工裝置。
Pasko先生解釋說：“我們卸除了機(jī)床上原有的電動(dòng)液壓控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)，因?yàn)檫@些部件已不再需要，但仍保留使用原機(jī)床的機(jī)座、床身以及帶主軸的主軸箱。”
車間還購置了兩臺(tái)Omniturn GT-75型二手 CNC車床。后來又增加了3套經(jīng)過翻新的加工設(shè)備和另外一臺(tái)GT-75型車床，這一切都使二級操作部門能夠更加輕松地完成某些加工任務(wù)。按照 Rutschilling先生的說法，CNC機(jī)床對這一部門的幾項(xiàng)前沿加工業(yè)務(wù)起到了重要的作用。
他說：“我們設(shè)法使這些機(jī)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顯。事實(shí)上，這些CNC車床的加工精度已經(jīng)超過了我們的客戶所要求的加工精度。”
現(xiàn)在，Clippard公司可以在加工過程中進(jìn)行一些變化，而不必中斷原計(jì)劃的生產(chǎn)。它也可以創(chuàng)建一個(gè)精益生產(chǎn)的前景，在車床運(yùn)行的同時(shí)，雇員們能夠通過完成二次操作業(yè)務(wù)，提高產(chǎn)值。
正如Shaw先生所解釋的那樣，縮短生產(chǎn)周期本身就具有很大的意義。他說：“如果我們每天在每個(gè)零件的加工上可以節(jié)約1s的時(shí)間，那么我們一天就能夠多加工50個(gè)零件。這就是說，客戶能更快地得到更多的零件�！�
按照Pasko先生的說法，Omniturns裝置非常適合于Clippard公司機(jī)床對1/8~1in（1in=25.4mm）零件的加工。改造翻新的手工機(jī)械和GT-75型車床不但采用了群控刀具，而且也采用了Omniturn控制系統(tǒng)。
在車削加工區(qū)，機(jī)床設(shè)備的加工能力基本上都是一致的，車間可以在任何一臺(tái)機(jī)床上加工任何一種零件。一般來說，無論是老式機(jī)床，還是新機(jī)床，都可以加工鋁材和黃銅，但主要用于加工組合閥的內(nèi)部元件和肘節(jié)閥的閥體。由于采用了標(biāo)準(zhǔn)化群控刀具，Clippard公司可以對頻繁的調(diào)試裝卡進(jìn)行舒適地管理。
將一切集中在一起
群控刀具的安排方式可以使刀具以多種形式快速地從一種工件的加工變換到另一種工件的加工。例如，在加工一個(gè)工件時(shí)需要3把刀具，此時(shí)如果車間又收到了一批急需加工的工件，需要由一種刀具加工完成。Shaw先生介紹了他如何設(shè)法使加工設(shè)備按零件的訂貨要求運(yùn)行。
他解釋說：“因?yàn)樵诘稐U上有一個(gè)開口槽，我可以將其命名為‘刀具4’，然后修改程序。在變換‘刀具4’的偏移量和變換第二個(gè)工件的夾頭以后，我可以先加工那個(gè)急需的工件，同時(shí)另一個(gè)工件仍處于裝夾的狀態(tài)。在卸除‘刀具4’以后，我只需調(diào)取第一個(gè)工件的程序，然后更換夾頭，就可以重新生產(chǎn)。”
更重要的是，整個(gè)刀桿——整組刀具——也是可以更換的。采用這一組合式刀具模塊裝置，操作員可預(yù)先為某一特定的零件加工調(diào)節(jié)刀具，將刀桿安裝到刀具板上（刀具板上帶有刀具），這樣一切準(zhǔn)備就緒后就可以開始工作了。在更換刀具時(shí)不會(huì)浪費(fèi)任何時(shí)間。
在群控刀具車床上保留一定的刀具空間是非常必要的。為了充分利用有限的空間，該車間采用了Omniturn Multibar多刀桿車削系統(tǒng)，它不但由快速更換的刀柄組成，而且還包括多功能鑲刀片。這類鑲刀片可節(jié)約空間，因?yàn)橐话训毒呖梢酝瓿啥囗?xiàng)加工操作。對于 Clippard公司的加工而言，這種刀具可完成車削、開槽和端面加工操作，卻只占用一個(gè)刀具插槽。
Pasko先生說：“所需的刀具數(shù)量、零件的幾何形狀和這一應(yīng)用領(lǐng)域中所需的操作完全適合于組合刀具的群控操作。在Clippard公司，完成一個(gè)典型工件的車削加工只需5~6把刀具，因此這是非常重要的。如果您需要相當(dāng)數(shù)量的刀具，也許就需要深孔鉆削加工，那么采用轉(zhuǎn)塔刀具也許更為合適。”
圖3 在GT-75型機(jī)床的加工周期中，操作員可集中精力從事二級操作，如滾壓、倒角、打毛刺和鉆削等
生產(chǎn)自由化
使設(shè)置易于管理，為操作人員和調(diào)試人員提供了極大的機(jī)動(dòng)靈活性。操作人員不再受手工設(shè)備的限制，他們有更大的自由去安裝其他的機(jī)床或執(zhí)行其他有附加價(jià)值的活動(dòng)。
一套由三臺(tái)獨(dú)立手工機(jī)床組成的新型組合加工單元就是利用了這一自由的優(yōu)越性。機(jī)床安裝在帶有輪子的平板車上，加工單元靠近成排的CNC車床。在CNC車削加工所需的45~55ｓ生產(chǎn)周期中，操作人員可利用這一加工單元進(jìn)行二次操作，例如凹槽的拉削加工、十字孔的鉆削加工或零件在車床上的沉孔加工。操作員也可以用千分尺、卡尺和功能性量規(guī)進(jìn)行檢測。事實(shí)上，操作工甚至不需要在車間內(nèi)行走。Shaw先生說，有時(shí)，他可以將一臺(tái)裝有輪子的移動(dòng)式機(jī)床搬移到一臺(tái)特定的車床附近，這樣操作員可以完成對一個(gè)特定工件的各項(xiàng)加工操作，不需要在車間內(nèi)行走。在一個(gè)班次中，往往可以完成100多個(gè)零件的加工而等待發(fā)運(yùn)。
工具也可安放在能夠滾動(dòng)的平板車上。Shaw先生負(fù)責(zé)刀具的調(diào)試，他可以推著平板車從這臺(tái)機(jī)床跑到那臺(tái)機(jī)床，快速地完成刀具的調(diào)試任務(wù)。由于取用工具的時(shí)間縮短，因此他可以將精力集中用在工件的編程工作、委派工作和實(shí)質(zhì)性的調(diào)試工作上。平板車上包括他所配置的各種鑲刀片、鉆頭、組合刀柄和專用夾頭。
Shaw先生解釋說：“采用這一簡單的解決方案，我們在一年內(nèi)能夠節(jié)約許多時(shí)間。這樣，就不會(huì)浪費(fèi)在工作臺(tái)裝夾工件過程中來回行走所需的時(shí)間�！�
這既有利于完成增值活動(dòng)，也易于加速連續(xù)流水作業(yè)。這意味著，一個(gè)項(xiàng)目或一小批項(xiàng)目的生產(chǎn)和移動(dòng)可以通過一系列的步驟達(dá)到盡可能無縫連接的程度，使車間具有更好的裝備，分別進(jìn)行小批量的生產(chǎn)，以較少的障礙完成生產(chǎn)任務(wù)實(shí)際上可以創(chuàng)造更大的價(jià)值。
對于Clippard公司而言，自動(dòng)化是促進(jìn)連續(xù)流水作業(yè)的一個(gè)主要因素。這一工藝經(jīng)過Clippard先生進(jìn)一步優(yōu)化，該車間已經(jīng)將他們自己開發(fā)的氣動(dòng)刀桿進(jìn)給裝置、空氣動(dòng)力切屑吹除裝置和零件捕捉器安裝到新機(jī)床和改造翻新的機(jī)床之中。這一類技術(shù)創(chuàng)新也讓進(jìn)行二級操作的這些機(jī)床能夠使用它們的開放式功能進(jìn)行初期的操作。
例如，Sharon Flaum女士的工作站（見圖４）基本上只適用于一個(gè)零件——肘節(jié)閥體的加工。而GT-75型車床可完成這一特定零件的凹槽加工、斷面加工、螺紋加工、鉆削和滾花加工，F(xiàn)laum女士在這一工作站上主要從事工件的滾壓、倒角、去毛刺和鉆削加工。
圖4 機(jī)床操作員Charlene Watkinds女士正站在與Brother兄弟公司機(jī)床相并列的打毛刺工作站前。她需要在這一工作站與倒角區(qū)（詳見右邊的小照片）之間來回走動(dòng)，同時(shí)機(jī)床需在歧管上銑削和鉆削加工通風(fēng)孔和肘節(jié)孔
在工廠的其他地方也應(yīng)用同樣的精益加工方式，現(xiàn)在的CNC銑床配置了倒角和去毛刺用的備用加工站。
與此同時(shí)，思想還在繼續(xù)不斷地向前發(fā)展�，F(xiàn)在，Clippard公司的整體目標(biāo)是繼續(xù)在每個(gè)加工部門開發(fā)加工單元，不但要將其融合到加工操作之中，而且還要將其融合到生產(chǎn)和組裝之中。該公司聲稱，他們下一步的工作是在位于俄亥俄州的Fairfield工廠引進(jìn)一套“真正”的精益加工單元。這一加工單元將用于該公司氣缸蓋的加工—包括從頭到尾的全部加工工藝。
