采用单刃铣刀进行快速粗铣

大约在六年前,A-F-T(Ambergauer铣削技术)公司刚刚创立后不久,便从他们的客户那里得到了一个“消防队”的美誉绰号。之所以能获得这样的美誉,一是因为公司的技术人员对专业的高度精通；二是由于公司精益的组织管理和拥有高度现代化的加工设备。A-F-T公司配备有三台Deckel-Maho公司的加工中心用于三轴和五轴加工:两台是型号为DMC 100 V hi-dyn的加工中心,另一台是型号为DMU 80 T的加工中心。在加工零件时,公司充分利用了这些加工中心的生产能力。公司的创始人Dirk Gottschalk先生在业务上的成长过程是从模具制造企业的技工职位开始的,随后通过学徒满师考试和技工考试,又经历了从事CAD/CAM编程工作和担当程序编制部门的主管直到担任生产部门的负责人。这样的业务经历,使他具备了必要的理论知识和较高的实践技能。从而使他能在较短的时间里提出满足客户要求,同时又比较经济的解决方案。

以高水平进行协作加工

“对于老客户,我们会定期地为他们铣削加工一些重复的零件,”Dirk Gottschalk先生对所出现的一部分加工情况介绍说。由于企业要在较短的时间内为客户提供高品质的工件,所以企业就不能过多地去揽接新的任务或竭力去争取新的客户,而是要依靠那些对企业服务比较满意的老客户的口头宣传来获得新的市场。尽管零件品种繁多,并为此要协调加工战略,必须要精巧地对生产流程进行分析,拟订出供货计划并依此计划安排在极短的期限内提供所要求的高质量工件。在为实施计划进行工作安排时,即便是在晚上也应安排长时间连续加工工件,并对加工过程进行监控。

采用新方法提高材料切除量及工件表面质量

老客户经常要加工的是用于制造透明塑料和其他塑料包装盒的深拉模。这为A-F-T公司提供了一个机会,可以重新安排从一个515×285×40mm的较大铝块粗加工成模具的轮廓。除了较大的材料切除量外,特别是所要求的工件表面质量也影响到加工的经济性。因为,对于热成型来说,由红外线加热的塑料薄膜是在真空条件下贴配在模具轮廓上的,而在塑料薄膜上是不允许复制出铣削加工的刀痕的。对于A-F-T公司,其加工任务的范围包括在模具表面上留0.3mm加工余量的粗加工和所加工的槽和排气通道深度要铣靠到模具底面。最后通过工件的精加工来获得所要求的高表面质量的最终轮廓。

首次工艺试验,Dirk Gottschalk先生采用了直径为20mm装有四个可转位圆刀片的铣刀,刀片半径r=3.5mm。加工试验在DMC 100 V hi-dyn型加工中心上进行。采用的切削用量:转速n=17000r/min和进给速度f=20400mm/min。铣刀的背吃刀量ap=0.75mm,侧吃刀量ae=17mm。在Z轴恒定不变的情况下,铣削模具上表面的时间为35分钟——Dirk Gottschalk先生认为这种加工所花的时间太长。

不寻常的建议

能经济地增大材料切除量的一个不寻常的建议,是Paul Horn刀具公司的工艺顾问Michael Pastrick先生提出的,并受到他的同事、负责技术咨询和销售的Andreas Nitschke先生的支持。替代装有四个刀片面铣刀的是型号为DSA的单刃铣刀,铣刀直径16mm。这是Horn公司有名的DS铣刀系列中的一种改进型铣刀。由于是针对加工任务来决定硬质合金刀具材料、涂层和刀片的几何形状,可以确信整体硬质合金铣刀,特别是在加工铝合金、其它有色金属、塑料和纤维增强型塑料时,具有较高的耐用度和加工精度。按硬质合金牌号MG3K制造直径16mm和长度101mm新的整体硬质合金铣刀,这种铣刀在A-F-T公司是安装在Diebold夹头(Diebold是Helmut Diebold Goldring工具公司的产品品牌标志,该公司以生产刀柄、热胀冷缩式夹头和高速主轴著称,这里所提及的Diebold-Spannfutter指的是热胀冷缩式夹头——译注)中,加工同样是在DMC 100 V hi-dyn型加工中心上进行的。由于刀具显著改善了排屑性能,加工时就可以采用ap=8mm的背吃刀量,这样的吃刀量要比面铣刀采用的吃刀量整整高出了10倍。

在加工时间方面给人以好印象

基本时间8分钟对35分钟的比例(在同样的刀具耐用度情况下)显示了一种关系,“尽管较大的吃刀深度,加工过程还是很平稳,这对于新加工战略加工过程的可靠性是十分有利的。”Dirk Gottschalk表示。即使对刀具费用作一粗略计算,也会使企业主感到信服。

装有四个可转位刀片的面铣刀,其费用整整为200欧元,每一个可转位刀片是不能进行重磨的,每个刀片约为4欧元。即使圆刀片转位三次,产生的费用情况还是对单刃铣刀有利。单刃铣刀的购置费为138欧元,考虑到重磨费用,其总费用与面铣刀的总费用大致相同。如果注意到8分钟对35分钟的比例,将其反映到机床小时使用费率上,当然就会导致大大倾向于Horn方面。

而Dirk Gottschalk先生又看到了另外的优点:“DS铣刀系列是由具有各种不同刀片几何形状和(0.2～16)mm多种直径的整体硬质合金铣刀构成的。这对于我们加工工件的多品种情况来说,这种范围较大的产品型谱无疑具有明显的优点。”因为,铣削专家乐意对刀具、夹具以及机床存在的加工限制进行深入研究。在对铝合金和塑料加工以及对大型模具的加工,他认识到单刃铣刀存在着扩大使用范围的潜在能力。Dirk Gottschalk先生在制订这些规划时,得到了Michael Pastrick先生的帮助。由于Horn公司产品的高质量和加工过程可靠,从而可以共同获得良好的成果,也就是在有关时间、质量和效率等方面提供新的可能性,由此也显著提高了A-F-T公司的竞争能力。(来源:荣格金属加工)

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