曲面中的藝術

   時間:2014-03-07 10:56:44
曲面中的藝術簡介
冥冥之中,Mike Bramlage似乎註定要成為一名機械工程師。畢竟,他生長在俄亥俄州Dayton —— 一個加工工廠頗為集中的地方,而且,他的父親是一位經驗豐富……
曲面中的藝術正文

冥冥之中,Mike Bramlage似乎註定要成為一名機械工程師。畢竟,他生長在俄亥俄州Dayton —— 一個加工工廠頗為集中的地方,而且,他的父親是一位經驗豐富的精密工具製造師。

像許多父親一樣,父親Bramlage 一直希望兒子能夠追隨自己的腳步。他並未強求,但當時機成熟之時 ——兒子Mike 在選擇事業時不知所措 —— 他便順勢建議兒子去做模具加工師傅的學徒。於是,兒子Mike 便踏上了父親所選的道路。

白天在師傅嚴格監督下實際操作,晚上在熒光燈下刻苦學習,Mike 很快就掌握了機床加工的基本知識。那時課程安排極其詳細:如何選擇材料、選擇速度和進給量、刀具切削的動力學原理,以及操作手動銑床、車床和磨床,這樣一份細緻入微的課程表著實讓Mike 吃了不少苦頭。

學至半途,這位初出茅廬的機械工程師便收拾好行囊奔赴洛杉磯尋找溫暖怡人的氣候。剛剛到達洛杉磯城的那段時間,Mike 憑藉手藝周旋於當地各個加工車間之間,不斷在實踐中提升技藝並深入學習。機床加工是Mike 唯一知道的東西。

在位於Costa Mesa 的一家模具製造廠工作了半年後,Mike 應朋友之邀去了得克薩斯州Houston。不幸的是,當Mike 抵達Lonestar State 時石油業驟然蕭條,因此機械工程師的工作寥寥無幾。為了謀生,只要是Mike 能做的工作,無論是什麼他都會做。

一段時間后,Mike 重新回到美國西海岸,這一次他去了更西面的聖地亞哥。同樣為了謀生,他做了一名機械操作工。Mike 很討厭操作手動機床。

直到邂逅CNC,Mike 才開始喜歡自己的職業。“我一直都在盼望,多年來我都在操作手動機床,”他感嘆說,“後來我去為一個新的老闆工作,他教我使用CNC。真是翻天覆地的變化,一切都變得更有趣了。”

“因為我總是樂此不疲地工作 —— 包括整個周末—— 所以他每周都會讓我操作新的機床,”Mike 回憶說,“當然,學會所有跟操控有關的東西是我必須要做的。我曾經操作過Mazak, Burgmaster, Okamoto 和Milacron 品牌的機床,我第一次操作的機床是 Burgmaster 牌的。”

那家工廠位於加利福尼亞州聖地亞哥東面的Santee,專門從事工藝要求較高的航天工業零部件的加工。“我們要掌握四軸和五軸等高難度操作,”Mike 聲明說,“我們加工各種部件,車間里的機床似乎時刻都準備著接受更有難度的考驗。”據Mike 介紹,老闆往往會推掉簡單的工作而一心專註於其它人不願意做的高難度加工。這樣的觀念深深地影響了Mike, 並讓他獲益終生。

在接下來大約12 年的時間裡,Mike 一直在這家航空工業零部件製造廠工作,在擴充知識和提高技術的同時,他幾乎掌握了現存所有CNC 機床的操作方法。最終他迷戀上了自己的職業,再也不討厭機床加工了。

但喜歡自己所從事的工作還遠遠不夠,Mike 希望學習更多。於是,他又在一家專門從事通信和電子行業相關加工的工廠找了一份夜裡上班的工作。他們同意教Mike 編程。“我的唯一目的就是學習,”Mike 解釋道,“曾經我只是一個手動機床操作工,我有幸學習了如何使用CNC 機床,但是,我還想學習到更深的層面。”Mike 同時承認,他接受第二份工作還另有原因:“一直以來我都想擁有自己的工廠,我的目標是購買屬於我自己的機床。”

幾乎操作過所有的機床后,Mike 深知如何判別一台機床的好壞,而且他十分了解自己想做的工作。像航天工業零部件製造廠的老闆一樣,Mike 希望接受挑戰,從事有難度的加工工作。為達到這樣的目的,他需要挑選性能足夠優越的機床。“你無法預想將會加工什麼樣的工件,”Mike 向我們闡述著他的理由,“因此我需要尋找全能型的機床。”

 

由於剛剛起步,因此價格對於Mike來說很關鍵。“我同時從事兩份工作長達三年之久,就是為了攢錢買機床,”Mike告訴我們,“當我積攢了一些錢后,我看中了Haas(哈斯)和Fadal(法道)機床,因為我只能買得起他們。”

幸運的光環再次戴在了Mike 頭上,在Mike 工作期間,他夜晚工作的那家工廠購買了這兩個品牌的機床,因此他有機會全面對比兩種機床。“我認為,”Mike 向我們說明,“Fadal(法道)機床只適合加工鋁合金。我們約定俗成地只用0.5 英寸或更小的端銑刀。後來他們又購買了Haas(哈斯)機床,簡直是天壤之別,在操作Haas(哈斯)機床一個小時后,我確定這就是我要買的機床。”

不久Mike 就購買了Haas( 哈斯)VF-3 立式機床, 開始獨立經營。他辭去了白天的工作,但夜晚照常上班,這樣他在增加收入的同時也建立了客戶基礎。那台VF-3 立式機床安裝在1100 平方英尺的車間中,Mike 開始為他之前的老闆做代理加工。就這樣,MB Manufacturing and Tooling Corporation 在加利福尼亞州Santee 誕生了。

大約一個月後,Mike 的朋友Chris Miller ——在航天工業零部件製造廠和Mike 共事的編程員—— 推薦Mike 與洛杉磯專門製造直升機售後零部件的一家公司合作。其中的一個零部件 —— 旋翼組件 —— 由硬質鈦合金加工而成。這家公司需要有人幫助他們對鈦合金坯料進行粗加工,而且要在很短時間內完成。

這讓Mike 進退維谷。從一開始,Mike 建立MB Manufacturing and Tooling Corporation 的目的就是接受富有挑戰性的工作,按時交貨並且令客戶完全滿意。加工直升機鈦合金組件完全符合Mike的標準,但他僅有的一台機床正用於加工其它部件。如果Mike 想堅持他按時交貨的原則,只有一個解決方法:再購買一台機床。

同一周的周六,Mike 聯繫了Machining Time Savers公司的Mike Flower( 當地Haas( 哈斯) 經銷商,現在是聖地亞哥HFO),並向他講述了情況。Flower 告訴Mike,如果他急需機床的話,VF-2 有現貨並且下周就可以送抵工廠。Mike 堅定地說:“好的,就這樣。”於是周三他就收到了這台新機床。

Mike 告訴我們,整個周末他都在擔心機床是否能夠勝任這樣的工作,“我曾經聽到過一些關於老式Haas(哈斯)機床的謠言,我真的不知道它是否能夠加工質地堅硬的鈦合金。”稍後他便意識到那些擔憂完全是多餘的。

鈦合金這單工作將MB 推向了成功, 讓Mike 事業的發展大大超出了預期。事實上,由於加工量過大,Mike 辭去了夜晚那份工作。“簡直像爆炸了一樣,”Mike興奮地說,“我從早忙到午夜,甚至更晚。車間里的每個夜晚我都不想錯過。”

這個直升機部件叫作鈦合金根基固定件,該組件包含兩片“手掌”,它們將主旋翼葉片牢牢固定在轉子上。上下兩片“手掌”均由規格為8.5x9x1.5 英寸的鈦合金坯料加工而成。

起初,簽約內容只要求Mike 將鈦合金坯料進行粗加工,即用直徑1.25 英寸的粗加工端銑刀將坯料切削掉50%。這項工作完成了整個加工過程中切削力度最大的步驟。

Mike 很幸運,這位客戶曾經遇到過工廠無法按時交貨的問題,因此當Mike 提供的初加工工件充分滿足客戶需求時,客戶非常高興。不久之後,Mike 便接到合同,負責加工整個部件以及這位客戶製造的其它直升機零部件。

那些零部件讓Mike 的兩台Haas(哈斯)機床整整忙碌了一年,收入總額達200,000 美元 —— 對於一個剛剛成立不久的公司而言,這是個不錯的成績。

看著這些數字,Mike 覺得如果自己能夠持續接到新訂單的話,車間里就應該再安裝一台機床。“事實證明,我的主要客戶總是源源不斷地給

 

我帶來新的工作,”Mike慶幸道。因此,他又購置了一台VF-2,在接下來的一年中,銷售總額增長到500,000 美元,是原來的兩倍多。

為保持這樣的勢頭,Mike 已經開始關注Haas(哈斯)生產線,並醞釀著再購新機了。“我相信再購買一台Haas(哈斯)機床是有百利而無一害的,”他胸有成竹地說,“下一步我計劃購買一台配備交換工作台的四軸卧式機床HS-1RP。相信那將讓我步入一個新階段,而且規模也會有所擴張。”

隨著公司的蓬勃發展,MB Manufacturing and Tooling Corporation 搬進了面積達4,300 平方英尺的新廠房。

公司現在擁有的設備有:三台Haas(哈斯)立式加工中心(一台VF-3 和兩台VF-2),一台Haas(哈斯)四軸轉檯,一台小型Brown & Sharp CMM(布朗和夏普三坐標測量機),一台手動銑床和一台手動車床。據Mike 介紹,廠房仍有足夠的空間可以放置更多機床,而且這些機床都會派上用場。

今年年初,經過大約一年苦口婆心地勸導,Mike終於說服了哥哥Matt Bramlage 和他一起並肩作戰。和Mike 一樣,Matt 高中時就成為了一名機床操作工;在Mike 獨自創業前,兄弟二人也在同一家航天工業零部件製造廠共事。有著如此多相同的經歷,兩人的工作準則和意願不謀而合:挑戰自我。

MB 的編程工作全部交由Mike 的朋友Chris Miller 負責,最初直升機零部件加工那單工作就有他的鼎力相助。每天下班后,Chris 都會在家中專心編程,這讓他的生活更加充實。對於這樣的安排,Mike 是這樣解釋的:“我認為聘請Chris 在下班時間擔任編程工作可以大大提高成本效率。機床運行時我可以賺錢,但如果我坐在那裡編程卻一分錢都賺不到。他可以編寫程序並用郵件發給我,而我只要將這些程序載入機床便能夠開始加工了。”

這樣的安排恰如其分,因此Mike 能夠繼續信守按時交貨的承諾。目前,Mike 工作量的75% 都是加工直升機零部件,另外的25% 則由源源不斷的上門買賣填補。“我真的很幸運,” Mike 心滿意足地說,“我根本不需要出去找訂單。”

MB 的主要工作還是加工鈦合金根基固定件。Mike 分四個步驟加工它們。第一步,用夾具水平(0度角)夾持鈦合金坯料,然後用1.25 英寸的粗加工端銑刀銑出這對“手掌”的最初輪廓。在其中一片“手掌”上鑽兩個孔,並且使用1 英寸的精加工端銑刀在該片“手掌”上進行平面銑。然後將該工件轉移到另一個夾具上。

使用第二個夾具傾斜5 度夾持該工件(此程序在Mike 未購買此產品的許可已停止工作轉檯前編寫完成),加工第二片“手掌”。然後重複前面的操作 —— 鑽孔並進行平面銑。接著用1 英寸的牛鼻子刀加工兩片“手掌”的輪廓,並分粗加工和精加工兩個步驟加工邊緣。

第三步,翻轉工件並重新裝夾(0 度角),加工工件的反面。通過螺栓孔固定后,使用0.5 英寸的端銑刀將兩片“手掌”分開。此時,一片“手掌”的加工即已完成。在此之後,將另一片“手掌”轉移到第四個夾具上,並使用1 英寸的精加工端銑刀進行最終的平面銑。最後經過去毛刺處理,零部件就可以發給客戶了。

Mike 不願透露每個加工循環的實際時長,但表示每天他們大概可以加工12 對。當然,一天只是相對而言的。Mike 從不遵循朝九晚五這種常規的工作時間表,他總是工作一整天,然後回家吃晚飯並和家人小聚一下。當孩子們酣然入睡后,他又會返回車間繼續工作。

雖然Mike 短暫休息了一下,但他的Haas(哈斯)機床卻沒有偷懶。回家前,Mike 確認機床已經裝載好坯料后,會將機床設置為全自動運行模式。Haas(哈斯)立式加工中心配有可編程冷卻液噴嘴,在執行加工程序過程中,它們將會隨時

 

調整以確保最佳冷卻效果,因此完全不需要操作人員現場監督。“每天晚上回家前,”Mike告訴我們,“我都會將三台Haas(哈斯)機床裝載好並啟動全自動運行。我完全不用擔心會出現斷刀或冷卻不當等問題,因為Haas(哈斯)機床的性能真的是太棒了。”

MB 意識到優化刀具和加工程序將給公司帶來額外收益。就加工鈦合金根基固定件而言,Mike 對比了很多品牌的端銑刀,也和多位製造商工程師討論過速度和進給等問題,最後他終於找到了最佳組合。

“我最中意的品牌是OSG,”Mike 說,“同樣是1.25英寸的端銑刀,但它卻技壓群雄,加工效率能達到其它品牌刀具的兩倍。對於OSG 刀具而言,加工50% 到75% 的切削寬度、0.75 英寸的切削深度完全沒有問題。Haas(哈斯)機床更能牢牢抓住這些刀具,保證每一把端銑刀的加工質量。”

對擔憂Haas(哈斯)機床在切削鈦合金方面性能的人,Mike 想對他們說:“在長達兩年之久的時間裡,那些機床一直在加工鈦合金。我一直用1.25 英寸的端銑刀進行切削,Haas(哈斯)機床一直在不間斷地加工著那些工件,到現在為止,無數把廢舊的端銑刀就堆在那裡。”“回頭看看,”Mike 意味深長地說,“對我來說這真的是一件大事情,如果Haas(哈斯)機床的性能沒有宣傳的那樣優秀的話,那我就死定了。現在看來,我的選擇無疑是正確的。”

MB Manufacturing and Tooling Corporation 的業績仍舊節節攀升,現在Mike 一定非常慶幸他成為了一名機械工程師。相信他的父親一定也會為此感到自豪。

 

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