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切削难题,迎“刃”而解

来源:国际金属加工商情 发布时间:2024-02-08 133
金属加工刀具及夹具 刀具和夹具
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随着电动汽车的迅速崛起,汽车工业企业对这类产品的订单数量急剧下降。只有在摩托车行业领域中还偶尔会有这类产品的需求订单。新增的产品订单中电动汽车零部件的需求越来越多。

工业精密技术有限公司(IPT)成立于2010年,公司总部的地址位于德国海尔布隆市。这家公司是由位于诺德海姆地区的Franz Schneider配件厂的发动机零件生产部门发展而来的。目前,IPT公司的两位领导人Holger Gräbeldinger和Heinz Knepple领导着18名职工。这家面向客户的合同制造商的主要任务是利用五轴加工中心完成几何形状异常复杂的多面体零件的切削加工,同时满足非常严格的公差要求。到今天,IPT公司已开始为卫星生产各种由特殊材料制成的零部件了。

 

合同制造商IPT公司在处理大量不同型号的泵订单时,它的刀具供应商英格索尔为其提供了巨大的支持和帮助:坚固耐用的PKD多晶金刚石专用刀具是加工这些泵的利器。


随着电动汽车的迅速崛起,汽车工业企业对这类产品的订单数量急剧下降。只有在摩托车行业领域中还偶尔会有这类产品的需求订单。新增的产品订单中电动汽车零部件的需求越来越多。而这些电动汽车零部件产品的订单主要是一些技术要求、加工精度要求很高的零部件,例如电动机的定子外壳。而这些产品的毛坯是由IPT公司周围地区的铸造厂提供的,数量从1-20个不等。


这家合同制造厂的经营范围非常广,能够通过机床制造企业的订单来弥补汽车工业领域中的订单下滑。它们的最大客户是来自巴登地区马尔施市的Eckerle有限公司。Eckerle公司是一家在供暖、空调和医疗技术领域中技术领先的液压泵以及系统供应商之一。

 

加工复杂的零件需要先进的刀具


Steffen Knapple于2019年入职公司并接管了生产准备工作,他对Eckerle公司的泵的特点早有了解。他英格索尔的刀具也很熟悉,他介绍说:“当我们收到Eckerle公司铝合金泵体的大订单时我就非常清楚地知道,使用英格索尔的刀具就能经济地完成这份订单。”


订单中的零部件涉及到液压泵泵体。泵体的大小决定了泵的基本尺寸,Eckerle公司的EIPS系列产品是专门为满足移动设备液压系统的需要而开发的,其特点是工作噪音低、效率高、使用寿命很长。

 

(从左至右):可以倒角和倒圆的成型铣刀,加工带有 45°倒角的 C 槽铣刀,2 把不同尺寸的吸油区 T 型槽铣刀,使用批量加工后抛光的硬质合金可换刀片的 AX2K063R00 型方肩铣刀


从外表看,这种铝合金材料的泵体不是很复杂,但它的内部世界对机加工来说是巨大的挑战。液压泵内部中有半月形的、将齿轮泵吸油区和压油区分开的几个凹槽。这些凹槽被Eckerle公司内部人士称之为D槽、Z槽、J槽和E槽或者C槽。各槽之间的过渡必须没有毛刺,有些类型的泵体件还要求有“底切”的切削能力。整个内腔都有着很高的表面质量要求,位置公差和角度公差都在1-100mm的范围以内。

 

IPT公司的GROB G350卧式五轴加工中心可以一次装夹3个毛坯、同时加工2个零件。


英格索尔公司的技术顾问Uwe Leimser之前就曾从事过这类泵的生产加工,因此知道为什么对刀具提出了如此高的要求,他说:“泵体内部形状结构的复杂性对泵的精度和功能有着决定性的作用和影响。”只有这样的内部结构才能保证液压泵最终能够承受设计规定的压力。Eckerle公司设计规定的EIPS系列液压泵的连续工作压力为250巴,最大峰值工作压力为320巴。


在IPT公司的生产车间里,DMG MORI公司生产制造的五轴加工中心是最重要的机械加工设备。根据不同的泵体,操作者从6台五轴加工中心里选择一台合适的设备进行加工。IPT公司还有1台GROB G350卧式五轴加工中心专门负责生产液压泵的泵体。这一卧式五轴加工中心可以一次装夹3个毛坯,同时加工2个零件。

 

用尽可能少的刀具加工出尽可能多的产品


在项目已开始,Knepple就提出了非常明确的要求:“我们希望用尽可能少的刀具完成尽可能多的产品。”他知道这不是一件容易的事情,因为Eckerle公司有9种不同的铝合金泵。被加工的液压泵有两种基本的尺寸规格,除了在直径和总高尺寸上有所不同之外,主要的区别还在于底部凹槽的宽度不同。不同泵体变型的订购数量也不相同,一般在200-5000件之间。


为了高效的切削加工这些铝合金泵体,英格索尔公司选择了钎焊的PKD多晶金刚石刀片。粗加工时使用的是配用了可转位刀片的标准刀具。除了更高的刀具寿命之外,采用PKD多晶金刚石刀片还可以提高工艺过程的可靠性,避免切削加工过程中产生毛刺。

 

另一个挑战:成本费用的优化


Knepple也密切关注切削加工时的生产成本问题。英格索尔公司PKD-CBN产品经理Johannes Post在谈到这一情况时说到:“我们能够为每一种不同的底部凹槽设计制造专用的刀具,但这样一来也会大大提高生产成本。”


因此,Post详细了解了各种变型泵体生产数量,并确定了哪些泵体使用专用刀具才有经济意义。他总结道:“产量较大的泵体的切削刀具在生产技术方面得到了最大程度的优化,产量较少的则在一定程度上有所忽略,但在保证产品质量方面没有丝毫妥协。”


设计制造的专用刀具使其能够加工多种不同变型的泵体。有些针对某一特定尺寸设计制造的专用刀具也可以用于其他零部件的生产加工。例如一把专门加工槽宽12.5mm、年产量5000件的专用刀具也可以用来铣削加工凹槽槽宽15mm的泵体。


分成粗、精2道工序进行加工需要更长的切削加工工时,但考虑到数量较少时只有200个泵体需要加工,因此2道工序增加的工时也就不那么显眼了,现在,使用23种专用刀具就可以完成所有9种液压泵泵体的全部切削加工了。

 

为了今后的合作


英格索尔公司为液压泵泵体的切削加工贡献了高效的整体性解决方案,也受到了IPT公司的极大好评。在生产铝合金泵体的同时IPT公司也在积极探索新的刀具优化领域。因为除了铝合金材质的泵体之外还有一些泵体的材质是铸钢。为了能够生产加工这些铸钢泵体,IPT公司从另一家企业那里接手了1台二手加工设备和全套加工工艺和切削刀具。英格索尔也将参与到铸钢泵体工艺过程优化的项目中来,而且会是IPT公司的首选品牌。

 

来源:荣格-《国际金属加工商情》

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