精密的圆跳动

在采访德国北部诺德施泰特Kreyenberg公司两位领导人之一的Clemens Kreyenberg时，我们能非常清楚地感受到现代工业提高了对合同制造商的要求。合同客户希望有着最大的灵活性：即便是单件生产或者数量很少的小批量产品也必须在最短的时间内完成合同规定的生产任务。为了满足客户的这些要求，Kreyenberg公司依靠的是技术先进的、工作性能极为可靠的五轴加工中心。

多种多样的合同制造

“技术工人的日渐缺乏迫使我们开始实施自动化。然而只有在生产过程绝对可靠、专业技术人员很少干预的情况下才能实现这一点。”Clemens解释说道。

这家合同制造商目前在诺德施泰特和亨施泰特乌尔茨堡有两个生产基地，大约200名职工。亨施泰特乌尔茨堡的生产基地主要专注于铝合金零部件的生产加工，加工工艺基本上实现了自动化。而诺德施泰特生产基地的情况则不同，在这里，Kreyenberg公司要为不同领域中的客户生产他们所需的产品，尤其是医疗、工程机械、工具和模具制造领域。

图1：Kreyenberg公司利用五轴加工中心为医疗器械和刀具模具领域中的客户加工合金刚材料零件。

图2： Rego-Fix公司生产制造的powRgrip刀具夹持系统可以快速、轻松、可靠地夹紧悬伸很长的刀具。

Clemens介绍说，医疗技术领域中的人体植入物和手术器械占诺德施泰特生产厂合同订单的50%，其中90%的又是植入物类产品。另外，诺德施泰特生产基地还生产测量和驱动技术用的各种高品质零部件，并就地组装成组件甚至完整的设备——所有这些也都主要是医疗技术领域中所需的产品。

为了经济地完成合同生产任务，Kreyenberg公司购置了多台五轴加工中心。最多只需2次装夹就能完成复杂零件的全部切削加工任务。随着具有空间曲面和任意倾斜角度的零部件数量不断增加，也只有五轴铣削才能顺利的完成所有几何形状的切削加工了。

然而五轴加工也面临一些新的挑战，例如需要悬伸长度很长的切削刀具。这在铣削深度较大的深槽、加工深孔或者铣削螺纹时都是必不可少的。这些细长的切削刀具都要装夹在工具夹持器中进行切削加工，而这种“细长杆类”刀具的装夹和加工早已被证明是十分困难的了。

Clemens介绍说，传统的弹簧夹头，锁紧套筒类夹具只能在有限范围内夹住直径较小的刀具。这类夹具夹持长悬臂刀具时很难保证刀具旋转时精确的同心度要求。运行不平稳的切削刀具会导致切削加工工艺过程不稳定、导致加工出来的零件表面质量不高。另外还会严重缩短刀具的使用寿命。因此，开发满足五轴加工要求的刀具夹持系统以确保获得高质量的切削加工产品是至关重要的事情。

赢得用户的信任

为了寻找合适的、有着很高同心度刀具夹持系统，特别是适合夹持长悬臂刀具的夹持系统，诺德施泰特生产基地的生产技术人员联系了威登市的MMI Meyer & Münster有限公司总经理Hermann Meyer。这家公司是瑞士夹具制造商Rego-Fix公司在德国地区的合作伙伴。在得知Kreyenberg公司的要求之后Meyer推荐了一种名为powRgrip的机械-液压夹紧系统，并让Kreyenberg公司先试用几周时间。试用的机械-液压夹紧系统中使用了型号为PGU9500的夹紧力调节模块以及与其配套的夹头、刀具夹持器等等。Kreyenberg公司的程序员Florian Bodenstab说：“仅仅用了几周时间我们就完全被征服了。”

图3：负责生产准备的Vincent Schmidt对PGU9500调节模块的操作简单、很高的重复定位精度大加赞赏，尤其是在装夹细长刀具时。

从那时起，诺德施泰特生产基地就一直在五轴铣削加工中心中利用创新性的Rego-Fix夹具系统夹持刀具，尤其是小直径刀具。正如他们所证实的那样，powRgrip机械-液压夹紧系统有着比弹簧涨套、锁紧套筒之类传统夹持器更好的同心度。使用这种刀具夹持器之后刀具的使用寿命也比以前延长了20%。另外，利用这种刀具夹持器即使是很长、很细的刀具也可以准确地插入孔中、完成直径公差和圆度公差只有几微米的孔加工。

利用powRgrip机械-液压夹紧系统可以毫无问题的夹持悬伸最长达400mm的刀具。PG10型夹头和它所夹持的铣刀、钻头可以加工的圆度公差为3~5μm。因此，可以非常准确地说，Kreyenberg公司所使用的powRgrip机械-液压夹紧系统在性能方面比以前的弹簧涨套、锁紧套筒类夹具要好得多。

诺德施泰特生产基地的专家还强调说：Rego Fix公司的powRgrip刀具夹持系统有多种多样可以配套使用的夹头，可靠的夹紧刀具，始终保持恒定的夹紧力和夹持力矩。正如Meyer所解释的那样，机械-液压夹紧系统保留了刀具延长杆和刀具刀杆材料本身的金属特性，避免了热传导和切削、冷却时的冷热交替变化。同时，创新性的刀具夹持系统也大大缩短了装夹刀具所需的时间。

自动确定所需的夹紧力

在powRgrip系列的刀具夹持系统中，准确的夹紧力是由GPU9500夹紧力调节模块设定的。而与其配用的夹紧适配器可以自动测定被夹持刀具的直径尺寸并自动调节相应的夹紧力。负责生产准备的Vincent Schmidt也证实了这一点。他在诺德施泰特生产基地的工作就是负责准备刀具：将刀具装夹到刀具夹持器上、测量刀具尺寸、调整刀具尺寸。在使用了powRgrip刀具夹持系统之后就可以保证始终如一的最佳夹紧力、可靠的夹紧刀具。

图4：当Kreyenberg公司用立铣刀铣削零件周边时，powRgrip刀具夹持系统就证明了自己具有足够的夹紧力和夹紧力矩，能够可靠地防止在切削力的作用下刀具产生轴向位移。

在积累了丰富的经验之后，诺德施泰特生产基地的生产技术人员正在越来越多的五轴加工中心里使用机械-液压夹紧系统。Clemens强调说道：“至少是在夹持有延长杆的小直径刀具时，我们还没有看到比powRgrip系统更好的替代解决方案。就切削加工工艺的可靠性、易操作性和刀具夹紧后的同心度而言，powRgrip明显优于其他传统的刀具夹持系统。powRgrip刀具夹持系统是我们的首选，尤其是在切削加工难以切削的金属材料时，这样的金属材料主要是医疗领域中的产品，我们必须满足该领域的特殊要求。这些要求中就包括了用可靠的工艺流程加工出最高精度和最高表面质量的产品。另外，经过验证的加工工艺过程还必须有很好的可追溯性。”

Rego-Fix公司研发生产的powRgrip刀具夹持系统对诺德施泰特生产基地生产过程的可追溯性也给予了全力的支持和帮助。因为刀具夹持系统中的PGU9500夹紧力调节模块能够监控和存储生产制造过程中发生的所有刀具夹紧操作的数据，例如夹紧刀具的时间、使用的适配器和夹头型号以及夹紧力大小等等。有了这一功能，就可以随时向使用者提供所需的数据和信息了。

本文译自德国Werkstatt und Betrieb杂志
作者：Konrad Mücke

来源：荣格-《国际金属加工商情》

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