为了实现更高效的轴承套加工,精密车削件制造商Schuhmacher GmbH考虑采用复合刀具解决方案。使用两把非标刀具替代六把标准车刀。

  复杂零件通常涉及许多关联因素,需要用多种技术手段和运用多种刀具来缩短生产时间。 采用的单独工艺越多,优化的可能性就越大。 总之,通常可以节约几分钟的加工时间。

  对于仅涉及少量工序的简单零件加工而言,优化难度更大。在这种情况下,Ratio专家总是尝试节省几秒钟:尤其是在加工量较大零件时。但是,恰好是这类零件维持着许多工程师SME的日常生计:车削件,例如销针、套管和各类轴。这种情况也适用于位于德国施派欣根的Schuhmacher Präzisionsdrehteile GmbH公司。该公司每年设计、生产较为复杂的大约1800种不同材料的车削工件,有些材料需要额外加工,而有些材料已经完全组装好。订货单中也包含由16MnCr5制成的直径为51mm、长度为65mm的轴承套;每年订购数量为200,000。由于巨大的价格压力,Schuhmacher公司被迫将套管加工时间从58秒缩短至45秒。

  实例中的轴承套为圆柱形轴承套,这些零件是有加工难点的,在该实例中,总体长度、内径圆度和两个端面的平行度公差在0.02mm范围内,几毫米的壁厚使内径加工成为一项棘手的工作。夹紧系统的夹持力必需适当减小;否则,套管可能会变形。这意味着,加工可靠性的实现仅允许存在相对较小的切削力。在这种情况下,对于旨在缩短运行时间的较大切削深度和高速切削参数而言,提高都是非常有限的。

  就Takamaz X200双轴车床及其周边设备而言,Schuhmacher开发了一个全球通用且一致的方案:使用棒式进料器将原料送入夹紧系统。加工之后,搬运系统会将套管输送至机械手处。起初,该机械手将加工后的零件转移至清洁站,然后再运至测量站进行全自动100%测量,并最终将加工成型的套管放在托盘上。

  截止目前,加工作业计划仍需要使用六个刀具来进行端面加工、内部车削和倒角加工等单个加工工艺。三个刀具用于主轴操作,另外三个用于副主轴操作。在转移至副主轴之前,机床将对棒料进行分割操作。唯一需要优化的是端面加工和倒角加工工艺。由于较薄的套管壁使分割操作几乎不存在优化需求,因此这一点被忽略,目的是重新配置机床加工。

  机床上的刀具设计

  如何根据零件加工验证点和一致的生产环境来节省要求的时间?这是精密车削件制造商向刀具供应商瓦尔特公司提出的一个问题,瓦尔特公司已经针对除轴承套之外的其它零件提供了刀具。常务董事Dominik Schuhmacher阐述了他们的要求:“我们告诉瓦尔特——这是我们的零件,那是我们的车床和加工工艺,请您思考下并告诉我们如何满足客户的需求”。

  第一步是对涉及的零件、车床和加工工艺进行基本分析。德国瓦尔特公司的技术顾问和销售经理Marc Etter说:“我们意识到只有一个全新的刀具理念才能帮助我们实现期望的目标”。作为一名经验丰富的应用工程师,Etter先生计划用组合刀具替换标准刀具。他与Schumacher公司数控部门的经理Thomas Haller一起设计出了两种组合刀具,一个用于主轴操作(配有四个刀片),另一个用于副主轴操作(配有三个刀片)。为按照期望缩短总加工时间,需要考虑两个主要因素,即消除换刀和尽可能缩短行程。
Marc Etter说:“设计机床用非标刀具并不是您每天都需要做的事情,但这样做非常有效。通常,您在设计室而不是在机床旁进行设计”。Thomas Haller补充道:“当然,我们非常乐意提供非常规的实践支持”。这两位加工专家的设计被提交至图宾根刀具制造商的设计室,并从那里被转移至刀具制造车间。

  在使用刀片进行微调之后,结果比最初规定的要好:组合刀具仅需要38秒。总而言之,这意味着每个轴承套的加工时间可以缩短20秒。据此推断,一年多的时间里我们可以在此方面节约1100多个小时。 仅需要进行少量微调,原因是Tiger·tec&rightt; WPP20刀片使切削参数适当提高。 Marc Etter解释道:“在选择刀片和切削刀具的材料时,我们必须调和多个因素,尤其是严格的同心度和径向跳动公差以及较低夹紧力产生的切削力限制。 我们所选择的由WPP20制成的刀片总共具有四个不同的槽形(取决于单个加工工艺),能够形成较好的切屑流向并以一种最优方式满足包装要求。”
瓦尔特提供两种组合刀具,其采用基于Mono block设计的DIN ISO刀片座和瓦尔特CAPTO接口。 在双轴机床上引进该接口是另一种创新。 标准VDI刀塔配有一个适当的适配器,用于安装刀具。 凭借瓦尔特Capto快换接口,用户可以大大节省因磨损产生的停工时间。