Haimer翰默:安全的重載切削
2016-8-29 來源：翰默 作者：
目前，仍有很多人不重視刀柄的重要性，特別是在粗加工和重載切削加工領域。在此類加工中，金屬去除率是提升效率的重點。借助于特殊熱縮刀柄中的定位銷和刀具柄部的螺旋槽，滿刀銑削難加工材料的鍵槽時，切深可達2XD(50mm)或更深。機床商Heller恒輪通過一系列應用研究證明了HAIMERSafe-Lock?翰默安全鎖系統(tǒng)的效果。
粗加工鈦合金：沒有Safe-Lock?安全鎖系統(tǒng)，刀具在滿刀加工ap=2XD的槽時，被從標準型熱縮刀柄中拔出并折斷。使用帶Safe-Lock?安全鎖系統(tǒng)的HAIMER翰默強力型或者重型熱縮刀柄，可以安全的滿刀加工ap=2XD的槽。
尤其在航空和通用機械行業(yè)，生產(chǎn)經(jīng)理們在面對難加工材料時，必須兼顧經(jīng)濟效益和工藝安全性。幸運的是，有識之士明白：機械加工技術創(chuàng)新的持續(xù)發(fā)展將滿足制造業(yè)不斷提升的要求。Heller恒輪機床被看作此類創(chuàng)新的靈感之源。這家公司坐落于德國Nuertingen紐廷根市，是知名的高品質機床廠商，提供4軸和5軸加工中心，CNC銑削和車削中心，CNC凸輪軸和曲軸專機，以及柔性生產(chǎn)線。客戶認可其針對特殊工藝要求設計的各種產(chǎn)品和他們的競爭力。 Heller恒輪完全在自己工廠中生產(chǎn)的產(chǎn)品的這兩種品質，是依托與客戶??供應商和各種研究所的合作，以保持其始終處于創(chuàng)新的前沿。
粗加工是一個很有前途的工序
Werner Kirsten工作于Heller恒輪的技術研發(fā)部門，負責“難加工材料”領域。他解釋道：“我們的服務包含和客戶及供應商一起優(yōu)化金屬加工工藝。為了通過實地測試來支持這些服務，我們的技術中心裝備了各種機床。”大多的案子要求在不降低工藝安全性的前提下提升生產(chǎn)效率。技術專家Werner Kirsten補充說：“我們經(jīng)常通過優(yōu)化粗加工工序來減少精加工工序以實現(xiàn)這一目標。保證同樣的技術數(shù)據(jù)，但是減少50%的精加工余量。”總的加工時間減少至原先的一半，不過無論如何，這需要保證在粗加工過程中的工藝安全性和可控性。
因而，為了實現(xiàn)提升生產(chǎn)效率的目標，工藝鏈上的所有環(huán)節(jié)都必須被考慮到，機床是最重要的機加工環(huán)節(jié)。盡管如此，刀具 夾持系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)和別的要素也是成功的基本條件“最。終，工藝鏈中最薄弱的環(huán)節(jié)將是制約成功的瓶頸。”Werner Kirsten強調道。他認為大多數(shù)機加工車間不重視刀柄，雖然刀柄對高性能切削是一個非常顯著的影響因素。“以往幾年中的試驗已經(jīng)證明了這個觀點。”Werner Kirsten解釋道。我們相信刀柄對機械加工有著不可思議的影響。例如：強力型熱縮刀柄，加工中的振動節(jié)點接近于支撐點（由于其強壯的外形設計）。這將使加工更平順，振動和工件表面粗糙度更小，而刀具 機床 加工參數(shù)和夾具都是相同的，僅僅更換了一個刀柄。
刀具夾持系統(tǒng)-生產(chǎn)效率的一個要素
通過選用合適的刀柄，你可以獲得更高的生產(chǎn)效率和工件表面質量，同時你只需使用普通的標準刀具。Werner Kirsten進行了一個普通4刃外冷銑刀的對比實驗，除了普通熱縮刀柄，他還測試了HAIMERSafe-Lock?翰默強力型帶環(huán)繞冷卻系統(tǒng)的刀柄，環(huán)繞冷卻系統(tǒng)確保了冷卻液被傳輸至刀刃。和使用普通熱縮刀柄加外冷的方案相比，我們能獲得顯著提高的效果。當一群來自航空工業(yè)??Dortmund多特蒙德大學和Hamburg-Harburg漢堡-哈爾堡大學的代表們參觀Heller恒輪時，一組特殊的銑削應用被用于鈦合金TiAl6V4的加工。
從困難的案例中獲得領悟
機床是Heller恒輪的4軸H5000，配有齒輪傳動系統(tǒng)和能產(chǎn)生最高2.290Nm扭矩的HSK-A100主軸。為了驗證加工的潛能，不同的直徑25mm立銑刀被用于在鈦合金板上滿刀銑槽。為了模擬航空工業(yè)中刀柄的使用狀況，這些銑刀被安裝在強力熱縮刀柄中。當銑削深度為0.5-1.0XD時，工藝安全性很好。由于機床主軸未達到滿負荷，參與實驗的專家們同意將銑削深度增加至2.0XD。Werner Kirsten解釋道：“在這些條件下，銑刀會在加工時被拔出刀柄，產(chǎn)生一條深達2.5XD的槽，并銑穿工件。在槽的盡頭，銑刀由于切削阻力太大而最終折斷。”這些銑削加工專家都同意，刀柄的夾持力是此工序的瓶頸。一旦銑刀受到的軸向切削力或加工中產(chǎn)生的振動太大，銑刀就會被拔出刀柄并向工件方向蠕動。有時，由于切削力增加太多，從而導致銑刀最終折斷和工件徹底報廢。
試驗參與者們集中討論了刀具被拔出的原因和可能的對策，最后，Werner Kirsten想到了一個主意，即當?shù)侗膴A持力不足以對抗軸向切削力時，刀具應當被推向主軸方向。這是他最終注意到附加在摩擦力夾持系統(tǒng)上的HAIMER Safe-Lock?翰默安全鎖系統(tǒng)的原因。刀柄和刀具柄部都有螺旋線的特征。理論上，即使帶安全鎖系統(tǒng)的銑刀在刀柄中松動了，它會被在螺旋線上分布的定位銷拉入刀柄而不是進入工件。而這種刀具的蠕動可以被長度調整螺釘輕易的預防。
防止刀具被拔出
Werner Kirsten聯(lián)系了歐洲刀具夾持系統(tǒng)的領導者HAIMER 翰默公司，測試了安全鎖系統(tǒng)，“我們想知道，HAIMER 翰默的這一系統(tǒng)是否能夠在更嚴酷的實測環(huán)境中實現(xiàn)我們的設想。”HAIMER 翰默的技術研發(fā)團隊重復了上述的測試，但有下列主要的更改內容。 HAIMER Safe-Lock?翰默安全鎖系統(tǒng)被施加在一種類似的硬質合金立銑刀上，而且這次測試將使用更小的主軸接口（HSK63代替了HSK100），剛性更弱的齒輪傳動5軸機床，穩(wěn)定性更差的對角線式夾具夾持的工件。結果是：盡管有這些附加的限制條件，這把銑刀能安全的滿刀銑2.0XD(50mm)深的槽，Werner Kirsten說道：“這種方法能間接地證明HAIMER Safe-Lock?翰默安全鎖系統(tǒng)的可行性，而HSK-A100的熱縮刀柄將有更大的潛力，特別是在條件較差的齒輪傳動的5軸加工中心上。“隨后這個鈦合金TiAl6V4實驗又被重復了幾次，包括在Farnborough范堡羅航展上，由此證明使用Safe-Lock?安全鎖系統(tǒng)能夠將鈦合金滿刀銑槽的極限（1XD=25mm）提升一倍。
Kirsten總結了實驗結果：”對粗加工而言，這是一種安全的工藝，因此我認為HAIMER Safe-Lock?翰默安全鎖系統(tǒng)結合我們已經(jīng)使用的熱縮技術是簡單可行的，特別是夾持其它制造商的標準化銑刀，其工藝安全性是可靠的。“很多刀具制造商正在提供帶HAIMER Safe-Lock?翰默安全鎖系統(tǒng)的產(chǎn)品從這項發(fā)明誕生之日起，HAIMER翰默認識到Safe-Lock?安全鎖系統(tǒng)的不可思議的潛力，這是為什么該公司申請了一系列專利，使那些先進的刀具制造商能將此防掉刀系統(tǒng)和他們的刀具整合在一起。最終的目標是創(chuàng)造一個更開發(fā)的系統(tǒng)，這將引領他們獲得巨大的成功。家刀具界的領軍制造商已經(jīng)簽署了專利許可協(xié)議，包括Walter瓦爾特, Widia威迪亞, Sandvik Coromant山特維克可樂滿,Seco Tools山高刀具,Sumitomo住友, Kennametal肯納金屬, Helical, Emuge Franken埃莫克 法蘭肯,Data Flute, Niagara, OSG歐士機, SGS Tools 以及最近加入的Mapal瑪帕。
在Haimer翰默公司及其授權的合作伙伴的努力下，Safe-Lock?安全鎖系統(tǒng)正穩(wěn)步提升市場份額，該系統(tǒng)已經(jīng)成為重載切削和粗加工的新標準。實際上，Safe-Lock?安全鎖系統(tǒng)是如此的簡易廣普，
它正在替代傳統(tǒng)的側固式夾持系統(tǒng)，尤其是客戶使用新的動態(tài)擺線銑削加工策略時。HAIMER翰默公司
總裁Andreas Haimer安德烈斯 翰默先生解釋道：“通過我們的Safe-Lock?安全鎖系統(tǒng)，我們找到了跳動精度高并且100%防掉刀的解決方案，該系統(tǒng)已經(jīng)成功的在航空航天業(yè)建立起重載切削和粗加工的標準。現(xiàn)在越來越多的公司開始使用動態(tài)擺線銑削策略，為了獲得更好的效果，他們開始采用Safe-Lock?安全鎖系統(tǒng)。”
使用擺線銑削策略時，切削深度和切削速度可以在軟件的支持下提升，生產(chǎn)效率能夠顯著的提高。然而這種高效的加工方式導致刀具和工件的接觸面積加大，以及切削阻力的加大，這些因素將導致刀具被拔出的現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)。在Safe-Lock?安全鎖系統(tǒng)出現(xiàn)之前，這個問題是用側固式刀柄解決的，但是由于側固式刀柄的自然屬性，客戶必須犧牲加工效率和精度。帶Safe-Lock?安全鎖系統(tǒng)的熱縮刀柄具有和側固式刀柄一樣的安全性，但是能夠提供更高的跳動及動平衡精度。正是由于帶Safe-Lock?安全鎖系統(tǒng)的熱縮刀柄具有杰出的動平衡和跳動精度，通過應用更高的切削速度和延長刀具的壽命，以及更高的工藝安全性，客戶可以獲得更高的生產(chǎn)效率。
Werner Kirsten, Heller恒輪的技術研發(fā)人員: "因此我認為HAIMER Safe-Lock?翰默安全鎖系統(tǒng)結合我們已經(jīng)使用的熱縮技術是簡單可行的，特別是夾持其它制造商的標準化銑刀，其工藝安全性是可靠的。
HAIMER 翰默重型熱縮刀柄（中間）和強力型熱縮刀柄（右邊）及旁邊的標準型熱縮刀柄。右邊的兩種刀柄可以增加Safe-Lock?安全鎖系統(tǒng)。這種組合提供了最佳的跳動精度和工藝安全性，并且消除了刀具被拔出的問題。
為了與帶安全鎖系統(tǒng)的刀柄相配合，刀具的柄部要磨出相應的螺旋槽。刀柄中沿螺旋線分布的定位銷和刀具柄部的螺旋槽的組合，防止了銑刀在極限的加工中被拔出刀柄。
具有抗振特性的HAIMER翰默強力型熱縮刀柄也可以增加環(huán)繞冷卻系統(tǒng)。外冷刀具因而可以獲得冷卻液直達刀刃的效果，因此刀具的壽命和加工的工藝穩(wěn)定性都提高了。
現(xiàn)在，很多刀具界的領軍制造商們已經(jīng)簽署了專利許可協(xié)議，包括Walter瓦爾特, Widia威迪亞,Sandvik Coromant山特維克可樂滿, Seco Tools山高刀具, Sumitomo住友, Kennametal肯納金屬,Helical, Emuge Franken埃莫克法蘭肯, Data Flute, Niagara, OSG歐士機, SGS Tools 以及最近加入的Mapal瑪帕，他們都獲得了HAIMER翰默Safe-Lock? 安全鎖系統(tǒng)的專利許可，這些制造商可以提供他們自己的帶Safe-Lock? 安全鎖系統(tǒng)的硬質合金銑刀。
關于翰默：
HAIMER是德國一家中等規(guī)模的家族企業(yè)，建立于1977年,位于巴伐利亞州奧格斯堡附近的伊根豪森。我們設計、生產(chǎn)和銷售高精密的創(chuàng)新產(chǎn)品，服務包括汽車、航空航天、能源、鐵路和一般機械加工業(yè)的金屬切削。我們除了提供各種規(guī)格接口和長度的刀柄產(chǎn)品，熱縮機和動平衡機，以及3D量表，還提供整硬刀具和砂輪軸產(chǎn)品。
HAIMER公司在全球擁有500多名員工，其中350名工作在位于伊根豪森的工廠。這個工廠擁有最先進的高度自動化生產(chǎn)線。經(jīng)驗豐富高素質的員工保證了“HAIMER制造”的高品質。
作為積極倡導學徒制的公司，我們有大約40名學徒，他們很多會被正式錄用，這不僅確保翰默在未來能夠擁有更多高技術員工，能夠為社會培養(yǎng)更多的年輕人，而且能夠確保未來德國制造業(yè)的地位。
作為刀具夾持領域歐洲市場的領導者，我們擁有每天提供2000只刀柄的生產(chǎn)能力。我們非常重視產(chǎn)品的技術優(yōu)勢，為此我們每年投資產(chǎn)值的8~10%用于研發(fā)工作。我們每天都希望做的更好，這一切都源自我們的經(jīng)營理念：以質取勝。
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