模块化切断系统可以确保加工流程稳定

作者:Christian Thiele 文章来源:MM《现代制造》 点击数:132 发布时间:2018-11-02
在加工汽车零部件时,对加工流程的任何一点小的改进都可以增强企业的竞争实力。在这种理念下,一家加工企业通过采用模块化的切断(出料)系统,对大批量部件的切断和出料作业进行了优化。
模块化切断系统可以确保加工流程稳定

加工企业需要实现优异的技术和经济效能,以便成为各个行业看重的供应厂商,Rich Pr?zision GmbH公司便是其中的一例。

这家于1949年由Wilhelm Rich建立,现在由其孙辈Gottfried Rich和Wolfgang Rich共同经营的企业共有40名员工,并在Riederich地区(位于斯图加特南侧约30km处)拥有两个生产基地。该工厂的专业化批量生产能力可以达到250~5000件(直径范围为10~65mm)和10000件以上(直径范围为8~30mm)。但其生产设备也可以对样机和小批量部件进行车铣加工。与其供货和服务范围相对应,该公司也拥有广泛的客源,汽车行业便是其中的一个重点。

图1 968型切断和出料系统的紧凑造型可以减轻在多轴机床狭小空间内的设备安装和刀具更换等的作业强度
图1 968型切断和出料系统的紧凑造型可以减轻在多轴机床狭小空间内的设备安装和刀具更换等的作业强度

忠实于客户和供应商是最高准则

无论各个行业的要求如何,公司领导层在与所有客户交往时都会遵循公司创始人所立下的企业理念:忠实于客户和供应商,质量和完美。

许多客户早在产品开发过程中就开始使用Rich公司的技术诀窍,以便使其产品研发工作能够适应于新的制造技术,实现对部件的高效生产和装配的目的。为了能够在生产全过程中满足用户的需求,企业领导层持续不断地在员工能力培训、生产设备和车间物流以及信息数据技术装备上进心投入。在此现代化的生产环境中,方可产出要求苛刻的系列部件,如11SMn30材质(即1.0715号材质)的产品。Index MS32型多轴自动机床可以对直径在26mm以上的棒材进行加工,而后再实施自动清洁、测量、检验和入库等待发货。在数百万件的生产产量中,客户每隔2~3周便会要求供货一次。

图2 在大批量出料作业时,968型系统可以满足Rich公司研发部门经理Matthias Luik和生产部门经理Wolfram Stiefel、Rich公司总经理Wolfgang Rich和Rich公司CNC设备调试师Andreas Jud以及Horn公司外部服务人员Frank Blocher(从左至右)等人的期待
图2 在大批量出料作业时,968型系统可以满足Rich公司研发部门经理Matthias Luik和生产部门经理Wolfram Stiefel、Rich公司总经理Wolfgang Rich和Rich公司CNC设备调试师Andreas Jud以及Horn公司外部服务人员Frank Blocher(从左至右)等人的期待

流程安全性高的整体加工

工件外形类似于”H”,其中一侧设有一个锥形凸缘,而在另一侧则留有一个小卷边的退刀槽位置。在对车削部件的加工过程中,也采用了多种不同款式的喇叭型刀具:用于开切外部槽口的312型切断刀片、使外部槽口成型的315型成型刀片、用于端面斜切和卷边成型的S224特型切刀以及用于对两个直径各为1mm的孔的内侧进行车削加工的两把Supermini系列刀具。

在完成本道工序和后续各道工序之后,对工件进行切断和出料。在最后一道工序的优化方面,公司总经理Wolfgang Rich在“流程安全的整体加工”的原则启发下,从Horn公司那里了解到了切料系统的最新技术状况。公司技术咨询与销售部门的Frank Blocher通报了总体信息,并在此基础上针对现阶段的需求,推荐使用968型切料系统。

图3 针对Index MS系列多轴机床,Horn公司与Ernst Graf GmbH公司合作,共同开发了968型模块化切断和出料系统
图3 针对Index MS系列多轴机床,Horn公司与Ernst Graf GmbH公司合作,共同开发了968型模块化切断和出料系统

带有模块化切料系统的Index系列多轴自动机床

尤其是为了MS16型至MS52型Index系列多轴自动机床,Horn公司开发出了968型模块化切料系统。968型切料系统采用左侧型或右侧型机架,可以通过不同的刀座和接口实现装料。同样是左侧位或右侧位的刀座可以接受S100型转位刀片的进刀和切料。通过此类系统组合,可以实现2、2.5、3和4mm宽度,以及17~34mm 深度的进刀和出料。

机座和刀座均拥有一个内部冷却系统,冷却液可通过机器侧的接口或从外部导入。所有机座在高度上可调,其防旋转的挡板可以实现工件的长度调节,机座的紧固则通过棱块和张紧爪来实现。

图4 968型模块化出料系统的刀座和转位刀片
图4 968型模块化出料系统的刀座和转位刀片

流程优化范畴内的切断和出料

早在开发阶段,968型出料系统就已经被Rich公司所采用。此前,Wolfgang Rich清晰地表达了其最主要的要求:“这既是出料面的质量问题,也是安全可靠的作业流程问题。因此,我们也在整体加工的原则下对968型系统进行了测试,以便同时对旋转部件所需的所有刀具进行优化。时间设定,尤其是出料时间设定,是以竞争性产品的结果为基础的。”

与大批量部件的形状和材质相匹配,同时也采纳了Frank Blocher的建议,对拥有AS45、Ti25和HP65硬金属材质和.3V及.FY.切削外形的S100型系列转位刀片进行测试。通过可控的切削流程,这两种切削几何外形均可确保很高的生产安全性。在完成各类试验之后,切削专家们最终选择了HP65材质和.3V.几何外形的转位刀片。

在安装和调试过程中,968型系统就因其操作简单等优点令人折服。对于出料作业,该公司选择了一种当转速为恒定的n=4500min-1时须依据直径变化而变化的进给量。这在实际应用中就意味着,每转一圈的f=0.03~0.07mm的进给量数值与10~0mm的切断深度呈比例关系。在采用这些参数的情况下,每四个交换循环即可稳定地生产出大约10000个部件。尽管切断用刀片还可以被用于下一个作业循环,但仍建议对切断刀具进行更换。

Wolfgang Rich满意且肯定地说:“我的员工们注意到生产流程更加稳定了,刀具的服务寿命更长了。从所获得的所有车削作业的节奏时间上看,我们也达到了所核算的各项指标。同样重要的是我对设备操作人员的主观印象。由于作业流程的安全性提高了,他们工作起来也更加轻松,甚至还可以同时应付其他任务。”

切断和出料工艺影响着企业竞争力

Wolfgang Rich例举了其众多加工目标中的一个目标来阐明问题:“作业结束后的铸件数量是至关重要的。为了达到最佳化程度,我和我的团队制订了各种不同的策略,以缩短刀具更换时间。”但是,这种努力也需要有一个前提条件,即应该为在相对狭小的场地上和在滴着冷却润滑液的作业空间里作业的调试人员提供一种尽可能简便的换刀方法,或者通过一种合适的刀具选择途径,来减少换刀的次数。对此,他继续提出了一些愿望:“对我来说,最根本的问题是如何简化换刀流程,尤其是在出料时如何取出底座和更换刀片,然后再导入托架并进行紧固的问题。这个愿望现在可以通过采用Horn出料系统来实现了。不过,我对设计方面还有一点建议:如果该系统在造型上能够做得更加小巧一点,那么我就会进一步提升我对它的良好印象。但从现有的工作经验上看,如果我们其他三款Index MS32型设备的刀具装备事宜都能够被纳入到讨论中来的话,我将会很高兴。”