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刀具磨削行業之激光技術的改革領袖Shape-Master Tool

時間:2017/3/13 14:59:36     企業:歐洲機床與智能制造網

     40 年前,這家位于伊利諾斯州、柯克蘭的公司開始經營磨削刀具業務,主要涉及天然鉆石材料。然而,現代切削刀具的材料包羅萬象,包括
硬質合金到人造單晶鉆石(MCD)、多晶鉆石(PCD)、化學氣相沉積鉆石(CVD)、立方氮化硼(CBN) 及陶瓷等。同樣,Shape-Master 公司
生產的刀具種類已由可轉位PCD、PCBN 刀片擴展到了各種類型的刀具及回轉刀具。
    為應對先進切削刀具材料的特殊挑戰,Shape-Master 購進了兩臺北美最先進的激光刀具加工機器。激光技術不但增強了 Shape-Master 的生
產力,使其能力克各種難以處理的材料,而且也讓公司能夠與大型刀具定制供應商相抗衡。憑借激光技術的生產靈活性,Shape-Master 在保障質
量及供貨期的前提下,能以較高的成本效益處理從 50 件的小量個性化加工,到數千件每年經常性計劃的各種尺寸刀具。
    僅在幾個月的培訓和實踐學習之后,Shape-Master 就開始利用激光機擴展了產品范圍及業務范圍,包括回轉刀具。目前,工廠的業務有相當
一部分源自回轉類刀具,同時工廠在計劃繼續拓寬產品種類。
    此外,Shape-Master 還有能力收回先前外包業務。這點特別重要,因為 Shape-Master 的宗旨和目標是盡可能將業務保持在公司內部。
    S h a p e -Ma s t e r 的“EWAGLASER LINE ULTRA”激光機購自聯合磨削集團。機器采用最先進的超短脈沖激光技術,只需一次裝夾即可加工各種具有復雜幾何形狀的高品質切削刀具。這些機器擁有 EWAGLaser Touch Machining 激光加工專利技術,可處理所有最新商用精密磨削刀具材料,包括硬質合金、CBN、PCD、CVD 和 MCD 等。機器不會產生熱效應區,因此刀具的表面加工質量極其優異,且壽命更長。
    Laser Touch Machining 激光機采用一種切向激光束加工工藝,通過在 10 皮秒的極短脈沖內使用激光束外沿塑造刀具表面,從而生成切削刀具的邊緣和幾何形狀。這些超短激光脈沖會直接蒸發材料,而不產生明顯的熱量。在重復掃描工藝中,激光掃描單元與機器的八個數控軸同步運動,從而產生刀具的幾何形狀。
降低人工成本,提升生產效率
    雖然Shape-Master 的員工不到30 名,但是在激光加工機器和數控磨床的幫助下,每月產出數千件刀具。公司主要生產立方氮化硼刀具,也有
相當一部分是鉆石刀具。公司運用自動化技術,使生產保持在每日 1.5 班次標準以上。
    Shape-Master 的兩臺 LASERLINE ULTRA 激光磨床均裝備了自動化技術。其中一臺集成了 6 軸FANUC 機器人、二合一的 HSK 63型刀架和托盤。所有裝備均可在無光線環境下不間斷地進行回轉刀具的全自動生產。該機器還可使可轉位鉆石切削刀片的大批量生產實現自動化。
    Shape-Master 的另一臺 LASERLINE ULTRA 激光磨床的料垛系統可調整托盤的高度,使承載能力翻倍。當加工較短或較低的工件時,8 個托盤向上運動,配合料垛系統,每個托盤可承載多達 300 件工件。EWAGLASER LINE ULTRA 激光磨床的靈活、自動化的特點,正是 Shape-
Master 決定采用的主要因素。
    “我們一直在使用 EWAG 的磨削機器”,Shape-Master Tool 公司的應用經理 Dan Chambers 如是說。“我們首先引入了 EWAG 的手動機器,隨后在 90 年代添加了 EWAMATICLINE 數控磨床,并且沿用至今”。
驕傲的成績離不開完善的培訓
    Chambers 表示,Shape-Master花了一些時間, 現在已熟練掌握LASER LINE ULTRA 激光磨床的操作和功能。設備供應商提供在 EWAG瑞士總部為期一周,以及在工廠內部為期一周的培訓。但他補充說,培訓是一個持續的過程。“聯合磨削集團非常重視培訓并向其設備提供技術支持”,Chamber 說。“他們的客戶服務和支持非常全面和及時。他們隨時愿意協助處理任何問題并回答任何疑問。如果沒有他們的支持,我的加工廠恐怕無法取得現有成績。”
    他補充說,EWAG 公司基于他們的數控磨床套件開發了相應的軟件,用戶通過軟件即可輕松進行 LASER LINEULTRA 激光機的編程。然而,由于配有多種軸及激光頭,LASER LINEULTRA 更像加工中心,而非數控磨床。
高精度、高標準是Shape-Master的優勢所在
    在 Shape-Master 工廠,LASERLINE ULTRA 激光掃描頭的步進率一般是每分鐘幾千毫米,當穿過一把刀具時,切削步距增量可小到 0.2 微米。根據幾何形狀的復雜程度和工件的大小,激光加工的循環周期從約 1 分鐘到 1 小時不等。切削刃口和邊緣附近的加工占用了大部分的加工時間。
    “激光可加工處理幾何形狀、拋光、刃口處理,而這些都很難或甚至不可能通過數控磨床實現”,Chambers 解釋說。“例如加工切削刃口時,傳統磨削將產生 5 到 10 微米范圍的尖銳邊緣。相比之下,激光加工產生的邊緣范圍僅為 1.5 到 5 微米。能夠達到這樣的刃口精度,對我們來說是一個顯著的優勢。”
    只需一個簡單的操作,激光束即可使切削刃口變得圓滑以提高強度,而這相當于數控磨削加上刃口后處理的效果。LASER LINE ULTRA 還可加工倒棱以及其他 3D 邊緣形狀。
高質量的產品和服務贏得口碑
    客戶可用 Shape-Master 刀具來加工各種材料的部件,材料包括鑄鐵、貧化鈾、鋁合金到工業用復合材料等,涵蓋汽車、航空航天、能源及其他領域。
    據 Chambers 稱,Shape-Master還為宇宙空間探索行業生產刀具,并為美國防御系統提供部件。他還指出,公司的很多航空航天客戶都使用復合以及新奇的材料。Chambers 相信這類材料會不斷進入汽車行業,因為同航空航天領域一樣,汽車行業同樣有輕量化和節能需求。因此,工廠為航空航天領域客戶所生產的先進刀具也會很快運用于汽車領域。
    “我們擁有高質量的產品和服務以及優秀的員工,我們的回頭客幫助我們口碑相傳”,Chambers 說。“我們在技術、檢驗設備及精整設備上投入了巨資,可滿足客戶的所有需求,能夠提供比競爭對手更好的產品。這是我們的客戶所期待的,也是EWAG 機器帶給我們的好處”。
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