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激光技术成为刀具磨削行业的新应用

  【中国机床商务网 科技动态】美国切削刀具制造商 Shape-Master Tool 公司在加工传统切削刀具材料及复杂几何形状方面表现优异,但需要在此基础上实现突破。由于切削刀具材料处于不断发展中,并对加工提出了更高的要求,制造商因而必须进行升级,否则可能在竞争浪潮中败下阵来。
 

  40 年前,这家位于伊利诺斯州柯克兰的公司开始经营磨削刀具业务,主要涉及天然钻石材料。然而,现代切削刀具的材料包罗万象,包括硬质合金到人造单晶钻石(MCD)、多晶钻石(PCD)、化学气相沉积钻石(CVD)、立方氮化硼(CBN)及陶瓷等。同样,Shape-Master 公司生产的刀具种类已由可转位PCD、PCBN刀片扩展到了各种类型的刀具及回转刀具。
 

  为应对先进切削刀具材料的特殊挑战,Shape-Master 购进了两台北美最先进的激光刀具加工机器。

 

激光技术成为刀具磨削行业的新应用
 

  激光技术不但增强了 Shape-Master 的生产力,使其力克各种难以处理的材料,而且也让公司能与大型刀具定制供应商相抗衡。凭借激光技术的生产灵活性,Shape-Master 在保障质量及供货期的前提下,能以较高的成本效益处理从 50 件的个性化小批量加工,到每年数千件定期计划的各种尺寸的刀具加工作业。
 

  仅在几个月的培训和实践学习之后,Shape-Master 就开始利用激光机扩展了产品范围及业务范围,包括回转刀具。目前,这些激光刀具加工机加工的相当一部分产品为回转类刀具,同时工厂也正计划继续拓宽其产品门类。
 

  Shape-Master 的“EWAG LASER LINE ULTRA”激光机购自联合磨削集团。机器采用最先进的超短脉冲激光技术,只需一次装夹即可加工各种具有复杂几何形状的高品质切削刀具。
 

  这些机器应用了 EWAG Laser Touch MachiNIng激光加工专利技术,可处理所有最新商用精密磨削刀具材料,包括硬质合金、CBN、PCD、CVD 和 MCD 等。机器不会产生热效应区,因此刀具的表面加工质量极其优异,且寿命更长。
 

  Laser Touch Machining技术采用一种切向激光束加工工艺,通过在 10 皮秒的极短脉冲内使用激光束外沿塑造刀具表面,从而生成切削刀具的边缘和几何形状。这些超短激光脉冲会直接蒸发材料,而不产生明显的热量。在重复扫描工艺中,激光扫描单元与机器的八个数控轴同步运动,从而产生刀具的几何形状。
 

  尽管Shape-Master 的员工不到 30 名,但在激光加工机器和数控磨床的帮助下,每月能产出数千件刀具。公司主要生产立方氮化硼刀具,也有相当一部分是金刚石刀具。公司运用自动化技术,使生产保持在每日 1.5 班次标准以上。
 

  Shape-Master 的两台 LASER LINE ULTRA 激光磨床均装备了自动化技术。其中一台集成了 6 轴 FANUC 机器人、二合一的 HSK 63 型刀架和托盘。所有装备均可不间断地进行回转刀具的全自动生产。该机器还可使可转位金刚石切削刀具的大批量生产实现自动化。
 

  Shape-Master 的另一台 LASER LINE ULTRA 激光磨床的料垛系统可调整托盘的高度,使承载能力翻倍。当加工较短或较低的工件时,8 个托盘向上运动,配合料垛系统,每个托盘可承载多达 300 件工件。EWAG LASER LINE ULTRA 激光磨床的灵活、自动化的特点,正是 Shape-Master 决定采用的主要因素。
 

  只需一个简单操作,激光束即可使切削刃口变得圆滑并提升强度,相当于数控磨削加上二次珩磨的效果。
 

  “我们一直在使用 EWAG 的磨削机器”,Shape-Master Tool 公司的应用经理 Dan Chambers 如是说。“我们首先引入了 EWAG 的手动机器,随后在 90 年代新添了 EWAMATIC LINE 数控磨床,并且沿用至今”。
 

  “联合磨削集团非常重视培训并向其设备提供技术支持”,Chamber 说。“他们的客户服务和支持非常全面和及时。他们随时愿意协助处理任何问题并回答任何疑问。如果没有他们的支持,我的加工厂恐怕无法取得现有成绩。”
 

  他补充说,EWAG 公司基于他们的数控磨床套件开发了相应的软件,用户通过软件即可轻松进行 LASER LINE ULTRA 激光机的编程。然而,由于配有多轴及激光头,LASER LINE ULTRA 更像加工中心,而非数控磨床。
 

  在 Shape-Master 工厂,LASER LINE ULTRA激光扫描头的进给率一般是每分钟几千毫米,当穿过一把刀具时,切削步距增量可小到 0.2 微米。根据几何形状的复杂程度和工件的大小,激光加工的循环周期从约 1 分钟到 1 小时不等。切削刃口和边缘附近的加工占用了大部分的加工时间。
 

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