缩短工艺流程
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Tang-Grip切断车刀系统的特点是具有很高的稳定性,图中所示为正在加工六角材料
德国工业状况的特征是持续居高不下的成本压力。这种压力也迫使从事切削加工的制造企业要经常不断地设法降低总操作成本,特别是降低单件成本。在过去若干年间研制工作的重点主要在高速切削(HSC)领域,而现在高效能切削(HPC)越来越成为技术进步的焦点。在这方面,不是单纯的考虑速度,而是优先考虑在保持必要加工精度下的切削能力和效率。
在这方面,除了需要选择最好的加工工艺方法之外,刀具的选择也具有决定性的意义。在经济性和加工精度方面最佳的方案直接取决于刀具和工艺数据的调谐匹配,如切削速度、进刀量和切削深度等。正如慕尼黑的Hoffmann集团切削加工产品部门经理Michael Beer所强调的那样,在最佳化的过程中,不断开发的转位式刀片的刀具发挥着重要的作用。他说:“新一代的HSC和HPC刀具明显地提高了单位时间切削量,从而使生产效率提高了20%以上。”

Garant 90° Softcut 2 立铣刀是新一代高效能刀具的一个例子

转位式刀片压制技术的改进

这方面工作的基础除了刀具几何形状设计的进步之外,主要在于转位刀片涂层工艺方法的改进和压制技术的精细化。一段时间以来,特种涂层的硬质合金刀具甚至占领了迄今为止由立方氮化硼刀具(CBN)独家垄断的应用领域。另一个减少生产和装备时间的手段是使用多功能刀具。它可以同时进行多种加工,因此可以减少刀具位置的数量。

Hoffmann集团切削加工产品部门经理Michael Beer说:“新一代的高速切削和高效能切削刀具明显地提高了单位时间切削量,从而使生产效率提高了20%以上。”
在刀具领域普遍上涨的原材料费用当然也会产生影响。转位式刀片刀具当然比全部用硬质合金制造的单材质刀具受硬质合金较高费用的影响要小一些。从成本/效益的角度看,在提高生产率的刀具方面进行投资特别合算。Michael Beer指出,一般来说,刀具成本约占总生产成本的3%~5%。他说:“HSC和HPC刀具增加的额外费用几乎感觉不到,因为它们只有百分之几。”谁在不该省钱的地方省了钱,将来就可能亏损更多的钱,因为他当初采购的较便宜的刀具最终可能明显地提高总的操作成本。
使用HSC和HPC刀具的前提是机床要达到较高的切削速度和进给量。此外,在径向振摆精度、动平衡质量和表面质量方面对刀具的夹具也提出了很高的要求。因此Michael Beer推荐采用HSK刀架系统和收缩技术,以便能够充分利用高效率刀具的优点。在使用陡峭锥体夹具时,应特别注意使用高质量的产品。对于机床和刀具来说,同样都要注意它们要最好地适用于微量润滑和干性加工。由于现在采用了新的涂层方法,因此在许多情况下可以用干法加工取代湿法加工,例如不锈钢的加工。Michael Beer认为在这方面有很大的节约潜力,他说:“冷却润滑剂的成本能够占到总成本的17%。”

在使用时间低于14min的情况下实现最佳的生产率

一般来说,在刀具的选择上,耐用度起着重要的作用。但是Michael Beer却警告说,对于转位式刀片的刀具,不要单纯从其耐用度推断其生产效率。事实上,在加工中太长时间地使用这种刀具是没有意义的。“例如在使用转位式刀片进行车削加工时,多数情况下在低于14min的使用时间内可以达到最佳生产效率。”在许多情况下,甚至只有在每个刀具最小耐用度的情况下,才能达到机床最大的满负荷生产能力。为了在这样短的时间内达到确保机床实现最佳生产率的切削量,经常需要使用具有适当涂层和刀刃几何形状的高科技刀具。使用这种HPC和HSC刀具几乎可以加工所有已知的钢材和金属材料,包括需求越来越多的难于加工的材料,如蠕虫状铸钢或铝合金及钛合金。

使用越来越多的专用刀具以取代通用性刀具

位于Albstadt的Guehring 无限公司也注意到了,现在需要越来越多地加工那些难于进行切削加工的材料。该公司刀具研制部经理Matthias Hammer认为。此外,在整个切削加工领域越来越少的客户们愿意使用通用性刀具,而更多地愿意使用专用刀具,因为后者能更好地适应具体的切削加工任务和具体的对工件材料的要求。他说:“其目的是在获得最大的加工能力和最好的加工质量的同时达到最好的经济性。”

用于对有色金属进行经济、高速切削加工用的 PF 1000型刀盘系统
Guehring公司由于自己进行硬质合金的研制和制造,并进行PKD/CBN刀具的研制和制造,同时还具有涂层技术和几何形状的研发能力,所以其能够快速灵活地对客户的需求做出反应。Matthias Hammer说:“这样,我们一家公司就可以提供在所有加工技术参数上最好的,满足各种不同应用情况的刀具方案。”
Guehring公司在慕尼黑推出了对铝、铝合金和铜等有色金属进行高速切削加工用的 PF 1000经济型刀盘系统。可以提供直径为63~250mm的刀盘,根据其直径尺寸的不同,可以带有3~20个PKD或CBN铣刀头。Matthias Hammer继续说:“为了使PF 1000刀盘系统最好地满足高速切削加工的高要求,我们进行了几项技术革新。”这些措施包括铣刀的楔形夹具、整合的切屑排屑器、PKD铣刀螺纹和创新性的螺旋夹紧装置等。
钢制的排屑器通过整合安装在楔形夹具上,可以对铣刀基体提供最好的保护,按照Matthias Hammer所说,坚固的楔形夹具“即使在最大的转速下也可以安全地夹紧PKD或CBN铣刀头,因此可以确保高于平均水平的铣削质量和效率。” PKD或CBN铣刀的螺纹整合在夹紧楔上,“因此不需要夹具螺纹或铣刀体上的螺纹件,由于缺口作用引起的应力集中的现象不会再出现。”Hammer解释说道。此外,内部的螺栓头可以降低离心力并将物质集中到靠近旋转轴的部位。一个收缩进铣刀基体内的容纳夹紧螺栓的钢圈可以给刀盘系统提供很高的稳定性,可以实现直径在100mm时26875r/min的最大转速。

各种加工工艺方法之间的界限不易分清

作为ISO转位式刀片供货项目的补充,Guehring公司为了Metav展览会增加了C、S和T型转位刀片刀具,特别适用于扩钻和精钻加工。Matthias Hammer还说:“新的ISO转位式刀片由于其切削材料、表面和几何形状之间的完美协调,可以最佳地适应各种切削加工任务和对加工工件材料的要求,并且在达到高的加工能力和加工质量的同时实现很好的加工经济性。”
位于Ettlingen的Iscar 德国有限责任公司认为各种加工工艺方法之间的界限难于清晰地划分。以前在一台车床上加工的东西,现在在加工中心上可以同样好地制造出来,反之亦然。该公司现在可以提供系列完整的“机械加工刀具”,这是其他切削刀具制造厂商几乎是做不到的。该公司可以提供最好地满足各种要求的刀具、转位式刀片和夹具,可以为各种加工工艺方法提供高效和高质量加工的刀具系统。实现了在一家公司即可采购从简单到复杂的工件以及成套加工需要的各种不同的刀具和技术的可能性,在实际操作中确保了机床高度的可靠性,使其可以在全天24h不间断的单件或批量加工中生产出高质量的产品。

Tang-Grip刀片及附带的TGFH斜撑

刀片座的耐用性提高3倍

Iscar公司的立装自夹式槽刀系统 (Tang-Grip-System) 是一种新的切槽式的切断刀具。根据Iscar公司北方地区销售经理Kai Rubin介绍,这种刀具值得注意的特点是注册专利的切削工具夹紧方法,即一个刚性很大的夹紧装置位于一个切线结构的刀片座上。“因此,刀片座的耐用性比普通刀片座提高了3倍。”此外,它还具有许多性能特点,如平面性和表面质量很好,进给量很高等,这些都明显地改善了生产效率和加工质量。
立装自夹式槽刀系统 在刀具超越时可以防止切削刀具从刀片座中抽出,因此成为制动切削刀具的一个坚实的挡块。“和用于吸收加工力的长的和刚性的刀片座后壁以及切线的夹紧和自由的切削流动相结合,在切槽加工时可以达到很高的可再现性。”Kai Rubin继续说道。此外,切削刀具(刀片)和刀片座的耐用度也会明显提高,这都会进一步降低成本。开始时可以供应宽度为3mm和4mm的两种不同切削几何形状的新型切断车刀系统。
本文作者:Lothar Handge
原载:《MM现代制造》2006年第15期
上载于:2006-10-3 10:12:25

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