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冲压模具制造中的高精度硬铣

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冲压模具制造商Woergartner公司通过使用新型加工策略，能够达到高度的精密性。公司使用一台Kern Triton公司的铣床和Hitachi工具公司的工具。公司的格言是：以铣削来代替电火花线切割。

Woergartner公司使用Kern Triton公司精密铣床和Hitachi公司的硬质合金工具来制造模具，能够达到一个新高度：许多以前只能靠电火花线切割进行加工的零部件，现在能够更加经济地进行铣削——时间更短、精密度更高。甚至连最坚硬的钢铁和3D硬质合金结构，该公司都能精确铣削到微米的精度。

Peter Woergartner先生是从手工业学徒做起的，七年之后作为一名受雇的模具制造工，他决定成立自己的公司。1986年在他25岁时，他在他的家乡提洛尔成立了自己的车间，主要从事两项业务——如今已经发展成两家公司：模具加工和冲压弯件加工。

从成立之初开始，Woergartner先生就不断地在扩大自己的公司规模。员工数量和设备车间也在不断扩张，在模具制造部门现在有大约40名员工，10台线切割机床，3台电火花成型机床，以及最现代化的磨床和铣床。最近在设备车间增加的新设备是一台Kern Triton公司的静液压精密铣床。

模具制造一般是由多位设计人员共同研发或者是按照客户图纸进行生产，其难点在于高质量的冲压模具和弯曲冲模，以及复式拉深冲模。

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“以铣削来代替电火花线切割”的加工策略提高效率高达20倍

大约一年前，Woergartner先生就准备开辟一个全新的加工中心。这个决定的起因源自一位客户的订单。这位客户所要求的精密度，以公司当时的设备生产能力根本无法满足。因此，Woergartner先生决心要开拓新的业务领域：要将冲压模具的精度通过五轴硬铣削达到微米的精度。“我们之前需要用多个步骤，通过电火花加工、线切割或者磨光的零部件，现在将近90%可以直接在Kern Triton公司的铣床上一次加工成型，这相比之间的加工效率提高了10倍甚至20倍——更不用说精密度要高得多。”

为了最大化的生产效率，Woergartner公司将Kern公司的铣床和Hitachi公司的工具的潜能发挥到极限：“我们铣削最坚硬的钢铁，洛氏硬度最高可达70HRC。我们甚至可以加工硬质合金的3D结构，误差控制在±4微米的范围内。在过去，用电火花加工时，只有当铣削成型的电极的精度达到±4微米时才有可能实现。”

准确的恒温处理：单独的精准室

Woergartner公司使用Kern公司的铣床，将公司的生产能力提升到一个全新的高度，公司清楚地认识到设备的重要性。Woergartner公司计划采购加工中心的设备，来建立一个“精准室”。其室内标准非常令人瞩目：室内温度始终保持恒定，温差保持在±0.3℃。总经理解释道：“我们的精准室拥有测量室的质量。这正是我们所需要的，因为新的加工中心需要像测量设备一样非常准确地工作。”除了温度敏感的元件外，流体静力学的液压油的温度要保持在±0.25℃。这样才能保证设备出色的热稳定性，保证设备运作的精准性和重复准确性。

想要生产优秀的产品，除了需要精良的设备，还需要高质量的工具。“在硬铣削方面，我们已经购置了出色的设备。”Woergartner先生这样说道。

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图2 无底孔螺纹铣削：铣削硬度到到70洛氏硬度。Hitachi公司的工具得到了Woergartner公司的肯定

洛氏硬度达到70HRC的钢铁：全面螺纹铣削

铣削工具的进一步发展让这位总经理激动不已：“之前我们就已经得知，会研发出一种能够铣削达到70洛氏硬度的铣刀——现在我们可以铣削70洛氏硬度的钢铁。这样能够实现在过去根本无法想象的加工工艺：对于达到70洛氏硬度的钢铁，我们能够进行M3或者M4的全面无底孔螺纹铣削。”

Alexander Zechner先生，Hitachi公司的应用技术员解释道：“Hitachi公司是少数能够生产铣削达到70洛氏硬度的材料的全硬质合金铣刀的生产商之一。我们的研发部门及专有技术都具有巨大的优势。在日本有100名员工设计和参与硬质合金组合和涂层项目，致力于达到最高的质量标准，并保证使用寿命。”

在硬铣削的应用方面，工具和设备必须完美匹配。设备必须能够准确更换最小的铣削导轨，并且保证无震动。——“否则会对工具产生太多磨损，甚至破坏工具乃至工件。”Woergartner先生解释道。他非常清楚：“使用普通的工具无法充分发挥最好的设备的能力。”Kern公司的设备与Hitachi公司的工具的组合，铣削相对柔软的54洛氏硬度的钢铁，可以说是“几乎可以永久使用”。Kern Triton公司的设备除了精准度和重复准确性外，还具有减震功能。其流体静力学的设计能够将震动降低至最低，消除了通常会在车床上出现的粘滑运动效应。通过另一项Kern公司的专有技术和一种自己研发的系统，Woergartner公司成功的将工具成本降至最低。公司还从Triton公司购置了一套微观工具管理系统——“μ-view”：使用这套自主研发的工具管理系统，这位总经理能够将积压之前使用过的工具而现在已经没有用处的工具箱废除掉。现在通过μ-view系统，每件工具在被使用后能够放大40至450倍进行观察并分为五个等级：全新、少量使用、中等使用、大量使用、磨损。按照不同的分类将工具存放入工具箱中。这么做有两个好处：首先用这种方式能够根据工具的使用情况将每一种工具进行分类。另外可以充分地利用工具，直到工具确实无法使用为止。大量被使用的工具，操作人员将不会再继续使用，以确保最高的生产质量——但是在粗加工时还可以使用。通过μ-view系统就可以在短时间内对工具进行监测。

除此之外，该系统还可用于新工具的入厂检验。“对于Hitachi公司的工具我们通常很少进行入场检验，因为他们的质量非常出色，”Woergartner先生说道。第一年，Woergartner公司和Kern公司以及Hitachi公司的专家的紧密合作至关重要。“一开始，我们的整个生产计划都是和我们CAM系统的Alexander Zehner先生一起进行编程的，”这位总经理这样说道。这在初始阶段不得不说是一个全新的挑战。幸好这位模具制造商得到了Stephan Zeller先生和Alexander Zechner先生这样有力的帮助，得到了很多很好的建议。

“我们从一开始就是成功的”

这位模具制造商对他们产品的精密度充满了信心。“如果我们想要将误差范围再次减半——从现在的±4μ降至±2μ，我们还要再学习。”Woergartner先生非常肯定。

Kern Triton公司的设备和Hitachi公司的工具以及Kern公司的微观工具管理系统，都为这家公司的硬铣削带来了巨大优势：“我们从一开始就是成功的。三重合作给我们提供了强有力的保障。”为了进一步提升产能，Woergartner公司已经准备好投资下一台设备了。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (11/30/2015)


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