微米级的零件加工

当Hannes Fuchshofer谈起他的职业生涯时，听起来就好像是一本机械制造专业的教科书：1987年在职业学校学习，1991年成为工程师，然后在一家机械制造企业里担任生产经理，直至1994年。也是从1994年起，他开始了自谋职业的全新挑战。Fuchshofer在奥地利父母的农场里成立了当时只有自己一人的“个人企业”。对此，他解释说道：“一开始我就想必须要控制好投资。因为我看到许多小企业破产的原因都是因为成立之初几年里在企业运营过程中投入的资金太多了。”

图1：除了高性能的线性电机之外，Kern公司Micro HD五轴加工中心独特的微间隙流体静力学系统和创新性的温度控制技术对提高加工精度和生产效率也有着决定性的意义。

非常勤奋的努力工作——每天工作16小时对他来说是家常便饭——在妻子的全力支持下，年轻的工程师能够不断的开拓自己的技能，使自己的企业不断的发展壮大。现在，他的企业已拥有大约100名职工和33台CNC数控机床，并将企业的优良传统和特征也继承下来，发扬光大。正如Fuchshofer所说的那样：“我认为，高质量和高可靠性这些特征是每一家企业都必不可少的，最基本的东西。我们只是以尽可能多的创新。这也是我们成功的秘诀。”

在参观工厂的同时您会看到许多不同的超声波加工设备，也正是有了这些超声波加工设备才使Fuchshofer公司一直能够不断的扩大自己的客户群：从机械加工扩大到光学产品、从手表零部件到精密的医疗器械；精密加工技术公司的产品中还包含利用增材制造技术生产的产品，而恰恰是新生的增材制造技术为客户提供了许许多多全新的可能性，尤其是在原型机类产品的生产制造中提供了全新的可能性。

图2：Micro HD五轴加工中心在小型陶瓷零件中加工深孔的精度达到了μm级。

高精度的五轴加工中心

工厂另一个亮点是那些在经典的、传统的切削加工领域有着核心意义的机床设备——Kern Microtechnik有限公司生产制造的新型Micro HD五轴加工中心。在前几年新建的生产车间里这台五轴加工中心承担着高精度小件的精密加工任务。

Kern公司研发生产五轴联动铣削加工中心已有15年的历史。对它们来说，能够实现微米级的加工精度是轻而易举的事情。Fuchshofer说：“有些客户，尤其是来自光学产品生产制造和半导体领域中的客户希望能够实现更高的精度，它们希望重复加工精度误差在2μm到至4μm之间。而我们原来的机床设备无法做到这一点——会有很高的废品率。”

图3：Micro HD五轴加工中心可以加工各种材质的零件——包括塑料、陶瓷和钛合金等材质的零件。

因此购买一台新的、切削加工精度更高的铣削加工中心就变得十分迫切了。Fuchshofer说：“可供选择的新型五轴加工中心没有太多，精密加工领域中的企业都知道Kern公司的大名。我们在Eschenlohe市完成了新设备的性能测试，并很快就知道Kern Micro HD加工中心是满足我们高精度铣削加工需求的最佳选择。Micro HD试切得到的所有测试数据都给我们留下了深刻的印象，例如，在大批量生产过程中Micro HD铣削加工的圆度公差小于1μm，球体的表面粗糙度为Ra=0.05μm，这通常是通过磨削才能实现的加工精度。”

Fuchshofer说：“我们用HD铣削加工中心加工各种陶瓷材料和钛合金材料零件时的切削速度比原来提高了大约12倍。在生产加工数量只有80个零件的小批量生产加工中可以将深孔加工的精度控制在±2µm之内。过去，要实现这样的深孔加工精度则需要大量的准备工作和多次检验测量，废品率高达20%。Micro HD五轴铣削加工中心使我们可以更加高效地完成生产订单，重复加工精度也达到了微米级。”

Micro HD五轴加工中心的几个技术亮点对提高加工精度生产效率有着决定性的意义，例如创新性的、申请了专利技术的微间隙流体静力学。在这一技术的帮助下，小于10μm的微小间隙提高了Micro HD五轴加工中心的主轴刚性和阻尼减振性能；结合（最高转速每分钟42,000转的）高速主轴和高质量的切削刀具可以确保铣削加工的零件有着最好的表面质量和加工精度。微间隙流体静力学的液压技术与机床所有传动轴的大型直线电机相结合实现了每分钟高达60m的高速运动和高达2g的轴向加速度。

图4：Fuchshofer精密加工技术公司总经理Hannes Fuchshofer（左）对Micro HD五轴加工中心的性能大加赞赏。

Micro HD五轴加工中心的另一个亮点是它的温度控制：“我们的工程师们一直关注五轴加工中心的温度控制问题，并且已经将温度控制提高到了全新的水平。因为高精度切削加工中大约70%的加工误差都是由机床设备的热胀冷缩的温度影响造成的，各种研究报告也证实了这一点。”Kern公司奥地利地区销售经理Peter Schöps说。因此，在Kern公司设计制造的机床设备中冷却液调节控制系统的设计非常精确，可以将高达每分钟200升的冷却液准确的输送到机床控制台、旋转轴/摆动轴、线性轴和主轴处。另外，对HD五轴加工中心的直线电机还采用了主动式的温度控制。这一切措施带来的结果就是，加工空间内热应力测试时的温度波动只有±0.05 K。

集成自动化

对Hannes Fuchshofer来讲，加工精度和生产效率是重中之重。这不仅仅是企业生产单件产品时要实现的经营目标，而且也是非常重要的企业价值观。他解释说：“我们不是大型的生产制造企业。我们客户订购的产品数量大多数在10件到100件左右，最多几百件。要生产这些产品就离不开自动化和始终如一的加工质量。有了Micro HD五轴加工中心就能够可靠地完成这样的加工任务。”

目前，Fuchshofer为他的Micro HD五轴加工中心内部配备了自动上下料和自动换刀机械手。在五轴加工中心的外部配备了Erowa自动化系统，这样就可以灵活的调整设备、满足各种客户不断增长的需求了。Fuchshofer坚信，凭借这台新的五轴加工中心他可以迎来更多的客户。

当然，机床设备的性能对购买它的决策有着重要的意义和影响。Fuchshofer强调说道：“从第一次技术咨询到五轴加工中心的调试都非常重要：“Kern公司是按照我们的想法思考问题的。我们与Kern公司的员工都有着非常好的合作关系，尤其是负责我们地区的销售经理Peter Schöps。与Kern公司的售后服务人员和管理人员的关系也是这样，我们好像真的成为Kern公司的一员了。当我们遇到任何一种问题，我们都会在最短的时间内得到最有力的技术支持。这不是说说而已，是实实在在的帮助。”

本文译自德国Werkstatt und Betrieb杂志

来源：荣格-《国际金属加工商情》

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