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努力实现无缺陷生产 - 山特维克可乐满CoroMill® MH20助力提升精密而高质量的加工

国际金属加工网 2022年08月09日

根据普华永道会计师事务所 (PwC) 的《工业制造》报告,“当今工业制造环境中唯一长期存在的问题就是‘中断’ ” 。由疫情造成的供应商和生产中断已经促使制造商们拓展新市场、寻求多元化,以求生存。这推升了对于无缺陷精密加工的需求。

普华永道会计师事务所的报告还表示:“为了保持竞争力,企业必须能够融合新的业务模式和技术以此加快发展速度和提高适应能力。” 对于机加工车间而言,“适应”包括使产品多元化,并且做好准备满足新的市场的客户需求。

同时他们也面临着通过防错技术分析和消除产品缺陷的压力。这是一个不断加剧的挑战,因为如果要以多元化的方式打入新市场意味着要加工的工件的材料更多样,例如铝和耐热超级合金 (HRSA)。这些材料的硬度值变化范围很大。不同工件的加工过程和切削工况也差别很大。它们包括铸造或锻造工件的粗加工到精加工的一切加工。还有某些特定类型的加工具备自己独特的挑战。例如,如果使用长悬伸刀具进行深窄型型腔的铣削,整个加工系统很不稳定。这会导致加工的不可预测和增加振动风险,进而造成刀具故障和机床停机,我们下面将要对此进行探讨。

而制造商们需要的刀具解决方案要能够提供安全且可预测加工、提升金属去除率、缩短生产周期以及在不同生产批次间快速切换。幸运的是,的确存在这样一种解决方案。正如普华永道会计师事务所的《工业制造》报告所示:“与中断伴随而来的是创新机会。”

制造商们正在努力拓展新领域,寻求多元化,这意味着要加工由更广泛材料制成的工件。

振动

为什么说这些创新是必要的?一个需要战胜的因素是加工振动,因为振动会通过多种方式对整个加工过程造成负面影响,包括刀具变形和工件加工缺陷。甚至可能会造成刀具断裂和意外停机。振动所带来的另一个问题是对切屑成形和切屑去除的影响,而这些是加工过程不可避免会发生的,这些会使刀具失效。

铣削刀具性能变差的另一个因素是大多数刀片有四条切削刃。之所以有四条切削刃的原因是如果其中一条切削刃变钝或崩刃,可以轻松旋转或更换这个刃口。但是,相邻切削刃之间的刀尖圆角是刚性最差的部分。这些刀尖圆角处的切削刃与其他地方的设计不同。它们处在切削区域内,也因此往往率先发生破损。

这些问题都是山特维克可乐满的专家们在设计新一代刀具时会考虑的,旨在满足各种行业的严苛要求。至关重要的是,设计要能够减少刀具数量、以及制造过程中所需的换刀次数,以此缩短生产周期和提升制造的经济性。由此成就的产品是CoroMill® MH20,一款高进给铣削刀具,用于ISO S、M和P材料的型腔铣削。

CoroMill® MH20,山特维克可乐满新款高进给铣削刀具,专门用于在ISO S、M和P材料的型腔铣。

创新机会

CoroMill® MH20的设计涉及多种创新。其中包括采用了一种新的刀体材料,用于圆柱直柄体,赋予了这种刀具前所未有的高刚性。该材料最大程度降低了加工过程中切屑的摩擦产生的刀体的磨损 ― 并且减少了高切削力造成的高应力导致刀片座的塑性变形。凭借这种特性,刀片座始终可靠、不会变形,进而提升了刀具寿命。

接下来,对于前面提到的四刃概念,我们还有一个补充选择:CoroMill® MH20 — 双刃设计的刀片。凭借双刃概念,进行拐角或侧壁加工时不会影响下一个刃,因此赋予每个刃口同等性能。优势是可靠性提升且降低磨损。刀片主切削刃的刃线和刀尖圆角也经过优化,以进一步提高加工安全性。

另一个创新之处在于CoroMill® MH20刀片切削刃的槽型。这是山特维克可乐满第一次在高进给概念范围内为不同ISO材料推出专用刀片槽型,以此实现更加优化的加工安全性和生产率。CoroMill® MH20的倾斜式切削刃实现了一种逐渐切入的轻快切削作用,因此降低了功耗,适合较小机床。

山特维克可乐满的CoroMill® MH20已经向其客户展现出优于前代刀具的出色寿命 — 有些情况下寿命延长达30%之多,但不同材料的具体寿命总是不一样的。

精密加工

山特维克可乐满的客户、一家专注于模具制造的加拿大机床厂希望升级其现有刀具。这个客户此前一直使用一家竞争对手的刀具,且一直深受振动问题困扰,因此导致加工过程不可预测、不可靠。

为了解决这些问题,该机床厂求助山特维克可乐满分别测试CoroMill®MH20和该厂现有刀具的性能。两款铣刀都用来对H13材料的工件进行型腔粗加工,来生产一种模具;这是一种常用的含铬热加工钢材质,以强大的韧性和耐疲劳能力而闻名。

每一款铣刀直径均为25.4毫米 (1英寸),切削速度 (vc) 168 m/min (550英尺/分钟)。CoroMill® MH20装有两个刀片,采用略高的进给率,因为这样可使切削深度增加35%。参数如下:每齿进给 (fz) 1毫米/齿 (0.04英寸/齿),进给速度 (vf) 5,080毫米/分钟 (200英寸/分钟),轴向切深 (ap) 0.8毫米 (0.031英寸)。

竞争对手的刀具fz为0.63毫米/齿 (0.025英寸/齿),vf为4572毫米/分钟 (180英寸/分钟),ap为0.5毫米 (0.020英寸)。两款刀具均运行至出现后刀面磨损为止。

尽管CoroMill® MH20的各项切削参数都较高,但是它在完成一整个零件过程中完全无需转位,且实现了出色的表面质量。它切削了300分钟,刀具寿命提升50%,工时缩短50%。而与此同时,竞争对手的刀具运行了150分钟,寿命仅为山特维克可乐满刀具的一半。它需要额外转位,因为刀具寿命短,这又进一步延长了生产时间。而且,竞争对手的刀具再次遭遇了振动,导致螺丝在加工过程中缩回。

通过升级至CoroMill® MH20,客户最终实现了刀具寿命的大幅提升以及更可靠的无振动加工过程。甚至,正如普华永道会计师事务所的报告所示,在当今工业制造环境中唯一长期存在的问题就是“中断”,而像CoroMill® MH20这样的新款创新刀具能够助力刀具寿命和加工安全性的提升。这极大提高了制造商的竞争能力。

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(山特维克可乐满)

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