突破电极加工瓶颈

总部位于美国明尼苏达州雨果市的Preferred Tool公司的拥有者是Sharron和Paul Peltier夫妇。它是一家可提供全面服务的模具制造商，每年生产约175个新模具，员工24人，工厂占地面积1672m2，客户来自医疗、国防、武器、汽车、家电、野营旅游车、光纤和电气行业。

Preferred Tool公司专门生产用于直接注塑、气辅、2K/二次注塑成型、旋转和微型成型的钢制模具。这些塑料和金属注射成型（MIM）模具通常由2-4个模腔组成，有明显的复杂性或侧向动作特征。公司也生产一些原型或小批量的铝制模具，最擅长制造尺寸在102×152mm至610×914mm之间的模座。

早在新冠病毒大流行之前，Preferred Tool公司就已向海外模具制造商展示出在自己在制造成本和交货时间上的竞争力，因为公司生产的模具规模很大，手上有大量库存，其中大部分是硬化钢。

还有个原因就是Paul Peltier坚持的理念。它可以总结为：“要制造最优质的工具，需要采用最优质的设备。”这家公司一直努力保持最新技术优势，每年都会多次将设备汰旧换新。

需要提高生产力

Preferred Tool公司拥有10台电火花加工机，每天都用它们在模具上刻出几何图形。公司重新配置了3台铣床。它们全是三轴的，只有一台配有自动化系统，均为切削金属而设计，还需要为那7台电火花成型加工机铣削石墨电极。

但是铣床的加工速度跟不上需求增长的步伐，导致电极生产瓶颈，损害了生产效率。Peltier开始寻找一种更新、更快的通用磨削中心。在Peltier考查了许多公司和产品之后，长期合作的AllTech Machinery and Supply公司销售总裁Jeff Johnson对他说的一席话，令他采取了不同的解决方案。

Johnson在转而从事数控机械销售前的18年，一直致力于制造工具和模具。一次偶然的机会他参观了2019年美国模具展览会（Amerimold），在北京精雕科技集团北美公司的展位上，了解到这家以高速、高公差三轴和五轴铣床著称的数控机械原始设备制造商。

“我一生都在美国传统工业衰退区工作、销售，这里有太多的模具制造商因购买劣质设备而陷入困境，”Johnson解释说，“在为他们代理采购之前，我首先要做好研究。我了解到北京精雕科技集团北美公司制造的机器确实品质优良，声誉良好，而且他们采取了以客户为中心的经营方式。我也明白建立品牌声誉是个缓慢的过程，需要耐心和方法。但是为了降低高额的劳动力成本，美国制造商们必须尽量充分利用技术和自动化，而精雕出品的机器在这两方面优势多多。”

可实现微米级精度的石墨铣床

北京精雕集团成立于1994年，每年制造12000台用于大批量工业加工的中型数控机床，也生产用于模具和医疗加工领域的高速/高精密数控中心。

集团拥有一支由专业工程师和技术人员组成的庞大团队，负责交付和组装机器，为客户提供培训和故障排除服务，公司每年会将5种新技术或机器商业化。除了在中国的制造和服务设施外，北京精雕集团还在马来西亚、越南、德国和美国设有销售和服务点。

这家公司不仅自行设计和制造机器，还开发、生产几乎所有的设备、软件和控制系统，包括机器人、自动化单元、码垛系统甚至CAM系统。

精雕集团北美公司销售和市场经理P. J. Naughton解释说：“精雕没有为模具生产等专门用途采取外请专家写软件或生产自动化设备的方法，而是利用自己在数控加工领域的深厚知识，自行研发强大且易用的专门技术，性价比很高。这有助于我们塑造并保持高精度且性能稳定的好声誉，因为我们不依靠其他公司。”

所以精雕公司可实现对机器精度的高度控制。例如，通过轨距铸造工艺加工框架结构部件，沿着X、Y、Z三个轴的方向加固框架，所有机器都在具有温控的工厂里制造。集团采用专门的机器来制造其他的精雕机，甚至公司的插装式主轴都是在洁净室环境中制造出来的，并使用陶瓷轴承。当公司工程师和技术人员在客户处组装新的数控中心时，他们用激光将每台机器的精度校准到2μm以内，之后机器来回调试，将这个公差保持在小于1.8μm的范围。

“我们的机器具有热稳定性，因为其双层绝缘系统可以阻止过高的操作温度影响工件及我们自己的主轴和冷却器的性能。模具制造商们不必再手工抛光工具了，”Naughton继续说，“他们甚至可以在加工完成50小时后实现镜面抛光，因为我们的铣床步距非常精确，对热能的控制非常好，不会使机器过热。我们的冷却液可将温度控制在±0.5℃。”

精雕公司所有的精密机床都可设计为自动化模式，都配备了一台可集成的坐标测量机（CMM）探头、一个五轴自动对准功能。哪怕工件在切削台只错位一度，机床都会调整程序进行补偿，从而精确切削工件，无需重新设置。精雕集团的SurfMill CAM系统可以自动检查编程，以确保机器在设计完成前不会崩溃。程序员们可以标定工件上的关键点，加工完成后探头将重新检查这些点。即使不使用SurfMill系统，机床也会针对编程和切削工具选择，运行自己的验证程序，检查它们是否有可能令主轴崩溃。

高精度、高速的电极加工性能

Preferred Tool公司从精雕公司采购了一台五轴GRA200石墨铣床，2022年4月安装完毕。所有精雕公司的石墨机床都能以32000转/min的高主轴速度运行，因为石墨不是刚性，而是脆性的，比用小型切削工具做高速加工的效果更好。精雕公司的石墨机床上配有厚重的盖子、有恒定气压的强大真空系统以及附加的屏蔽和密封设置，能防止灰尘进入关键子部件，比如滚珠丝杠、主轴和导轨。

Preferred Tool公司2022年春天为一家医疗设备制造商制造的大型工具包可以很好地佐证以上性能。这家医疗设备制造商称赞Preferred Tool公司的工具周转时间是他们所见过最快的。在他们需要加工的一个工具上，有1个特别具有挑战性的H13螺纹芯，需要用电火花加工其整个内螺纹。Peltier回忆说：“我们的电极完美地完成了这项加工任务。如果我们把它外包出去研磨，势必花费更长时间以及更多成本。”

这款石墨机床有一个尺寸2m的工作台，是一款真正的五轴加工中心，不是3+2型的。Preferred Tools公司能在电极上切削更多的细节，无需额外设置，同时也减少了石墨切削时间和工件燃烧时间，节省了材料，因为每项工作所需的电极较少。生产效率的大幅提高，甚至令旧的石墨铣床闲置，即将售出。

经过这近一年的摸索，未来Peltier还会采取什么新举措呢？他回答说：“我最初开始使用五轴时有点儿紧张不安，但是现在我可以大胆确定：下一台要采购的金属磨削中心还将是精雕公司的五轴机床。还有一点，我们当时不知道精雕配套的软件有多强大，现在真的很庆幸当时购买了它们。精雕公司员工的表现令我赞叹。期待未来与他们开展更多合作。”

来源：荣格-《国际金属加工商情》

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