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現代機床雜志 2024 第一期

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Haimer的熱縮技術將斯達拉格加工中心的高精度發揚光大

       為了保證發動機部件的質量,例如渦輪葉片和整體葉盤,航空工業選用斯特拉格加工中心加工產品已經很多年了。幾乎沒有其他的機床商能象斯達拉格做到對細節的了解,并能提供包括合適軟件、夾具、刀柄和周邊附件的整體解決方案。同時,國外供應商對產品提供最高質量保證對瑞士斯達拉格機床整體方案來說也是至關重要的。因此他們信任并相信Haimer制造的熱縮刀柄和熱縮機。

  斯達拉格集團總部位于瑞士羅爾沙赫貝格。這家公司主要給航空航天和能源行業提供高效率的五軸加工中心,加工高精度的渦輪葉片、葉輪、整體葉盤和其他復雜結構的零部件。

  始于20世紀的航空和航天工業已成為斯達拉格機床的核心市場。他們因為剛性和穩固的設計,以及高技術標準區別于其他廠家和品牌。因此毫無疑問從1960年代起斯達拉格已被視為五軸加工中心的先驅。他們專業技術的優勢可以從現有高品質產品系列中體現,包括用于鈦合金加工的STC和BTP系列機床。此外還有專門用于整體葉盤加工和LX系列產品,適用于渦輪葉片的高精度、高效率五軸同步加工機床。
Patrik Rutishauser,應用工程主管

  Patrick Rutishauser(應用工程主管)說:“從技術上說,我們的機床擁有一流品質。它們的高性能和精度眾所周知。此外,我們在應用上給客戶提供了額外的附加值。”斯達拉格把自己當做用戶的技術合作伙伴,能夠設計并實現所有過程。“當客戶告訴我們他需要10000件產品時,我們為他設計完整的方案和提供整套機器,包括軟件、夾具、刀柄以及周邊附件和設備。”

  一些額外的經驗不僅僅來自機床、CAM系統和非標刀具幾十年的發展,也來自斯達拉格在給客戶加工模型和小批量渦輪葉片生產中獲得。這也是Patrik Rutishauser負責的領域:“我的任務包括單葉片應用程序的技術和軟件開發。在我的團隊,應用工程師和CAM軟件開發人員緊密合作。這樣我們可以為我們的用戶提供他們所需要的,而不是繞彎路或浪費時間。”


作為飛機制造工業長期的合作伙伴,斯達拉格能為渦輪機零部件加工提出整體解決方案。Haimer的熱縮技術是整體方案中的一環

  來自生產工廠的經驗

  員工能在CPE(先進生產中心)獲得重要經驗,在位于羅爾沙赫貝格的斯達拉格應用中心,他們測試和優化需求,以及新的加工工藝。這個車間有2000平方米,配有新的斯達拉格四軸和五軸加工中心。在這里應用團隊能執行各種應用測試,從鈦金屬的重型切削到輕金屬的高速切削。Patrik Rutishauser強調:“我們加工各種旋轉部件、復雜的立方工件、以及各種曲面—我們在生產狀態下完成這一切。我們也為客戶生產模型或小批量生產。這需要發展一個符合市場合理成本的規劃和質量生產。” 作為應用專家建議, 這當然是一個優勢,因為這樣你能獲得關于機器的寶貴知識,你可以了解更多關于整體加工過程乃至最小的細節。“它不同于客戶演示,在那里你通常忽略小細節。” Rutishauser 解釋說。
斯達拉格使用Haimer的強力熱縮刀柄用于粗加工和精加工

  一個重要細節:刀柄

  斯達拉格很久之前就知道刀柄對于高精度加工的重要性。畢竟他們在20年前就在羅爾沙赫貝格總部使用高速主軸(30,000RPM’s)。在當時刀具都用側固式或筒夾刀柄夾持。而這些夾持方式的精度不足也導致了很多問題。在高速旋轉時盡管小小的跳動也會導致不好的銑切效果,差的表面質量,以及刀具和主軸的磨損。這些刀柄的外形結構也會有很多干涉以致無法進行深型腔加工。

  通過測試不同的刀柄系統,斯達拉格認為使用熱縮刀柄是很有必要的。它們結構對稱、外形防干涉,并擁有良好的跳動精度。在一開始測試這種新的夾持技術時,斯達拉格不得不克服一些問題:當時刀柄要用熱風加熱,這會耗費大量時間且導致材料的應力變化。

  大約15年前,為了尋求一種解決方案,斯達拉格的專家在伊根豪森偶然遇到了Haimer公司,現在Haimer已經是刀具夾持技術領域歐洲市場的領導者。Patrik Rutishauser說:“Haimer在熱縮技術方面非常專業。當時他們提供了關于刀柄和熱縮機的大量選擇方案,熱縮機帶感應線圈及冷卻套,這些對任何人來說操作都十分簡單。直至今日Haimer都一直在發展熱縮技術—刀柄和機器—并總是能夠忠于對品質的高要求。我們不斷地在評估不同的系統和供應商,但是對于精度和品質,Haimer的產品是無與倫比的。我們非常欣賞熱縮刀柄擁有相對于其他夾持系統更纖細的外形,這使得選擇較短的刀具成為可能。”
因為加強了夾持壁以及其他的結構特點,Haimer的重型熱縮刀柄擁有強大的夾持力能夠適用于大尺寸刀具的粗加工

  熱縮刀柄每個細節都重要

  Haimer公司的經營理念“以質取勝”是不無道理的。在這種理念下,我們只在位于巴伐利亞奧格斯堡的伊根豪森故鄉生產產品,在這里精度能被100% 控制。在這里,所有的熱縮刀柄都采用耐熱鋼制造并做精細動平衡(G2.5, 25,000 rpm,或者不平衡量 < 1 gmm)。所有的功能面都加工并精磨保證高精度,錐柄公差高于國際標準。

  對于特殊的加工需求,Haimer提供特殊的熱縮刀柄。例如,強力熱縮刀柄適用于高速或高精度銑切。專利設計結合了減振和高剛性,以及纖細的頂端外形。特殊的結構使它能夠增大切深和進給以達到更高的切削量,同時保證良好的表面質量。重型熱縮刀柄是為大尺寸切削刀具的重粗加工設計的,他們的特點是加強了夾持區域的壁厚,剛性穩固的外形,并在夾持孔內有專利膨脹槽結構。這樣,就能達到與銑刀柄一樣的夾持力。迷你型熱縮刀柄也是熱縮刀柄系列一員。頂端外形輪廓3°的整體式熱縮刀柄非常纖細—特別為模具生產設計。

  不同材料,高表面質量要求

  對于Patrik Rutishauser來說各種各樣熱縮刀柄設計帶來了很大好處。他說:“在葉片加工中一般有兩個工藝。首先是粗加工,在這個階段為了獲得更大的切深和進給以到達更高的金屬去除率,刀柄需要有減振功能。在精加工階段,這里不存在大的切削力,這時候高的跳動精度和動平衡品質就非常重要了。Haimer的強力熱縮刀柄適用于這兩種階段,如果切削強度非常大我們只要簡單切換到重型刀柄就可以了。”

  依據熱縮刀柄的品質對斯達拉格來說是最好的選擇。這都基于在鈦和其他難切削材料的精加工和粗加工的表現,切削力能很好地在機床主軸和刀柄間傳遞。“最后,關鍵因素是質量。它必須在開始階段就十分完美,因為鈦金屬毛坯的成本非常昂貴。我們確信刀柄的品質對保證產品質量是絕對有必要的”, Patrick Rutishauser說。對于表面質量尤其如此,這是一個重要因素。因為節能考慮渦輪葉片的結構需要非常高的精度。而現在你可以只通過銑切而不需要額外的研磨就能得到想要的結構。目前斯達拉格能夠實現 Ra = 0.4μm —— 0.8μm 的表面質量。

  高端熱縮機保證快速簡單的刀具裝夾

  為了裝夾刀具斯達拉格在它的CPE(先進生產中心)配置了NG強力型熱縮機,通過它你可以在數秒鐘內裝夾從3mm到50mm的刀具,這些刀具可以是高速鋼或者硬質合金,只要柄部公差為h6。這種熱縮機帶有專利技術的雙線圈,它能自動適應刀柄的長度和直徑不同。加熱過程只加熱刀柄夾持部分,顯著地減少加熱和冷卻時間(接觸式冷卻)。此外還有一款更高端的解決方案用于專業的加熱和冷卻需求:超級型熱縮機提供了更寬敞的工作臺面,操作簡單,導軌式的冷卻套并帶有溫度監控。斯達拉格使用的熱縮機也集成了長度預設系統—長度預設精度在0.02mm —用于刀具懸長有精確要求的場合。
為了裝夾刀具斯達拉格在它的CPE(先進生產中心)配置了NG強力型熱縮機(左)和超級型熱縮機,這兩種熱縮機都帶有專利技術的雙線圈,它能自動適應刀柄的長度和直徑不同

  “Haimer的熱縮刀柄是我們標準設備的一部分,因為他們為我們需要的可靠加工過程提供了最好的條件”,Patrik Rutishauser說。“我們不僅僅在我們的CPE使用這些產品,我們也隨同解決方案銷售這些產品。產品保持高品質非常重要,使用Haimer讓我們感到安全。我不記得有因為刀柄問題的投訴。”
更高端的解決方案用于專業的加熱和冷卻需求:Haimer的超級型熱縮機提供了更寬敞的工作臺面,操作簡單,導軌式的冷卻套并帶有溫度監控。斯達拉格使用的熱縮機選配了集成的長度預設系統


在熱縮機附近你可以看到Haimer帶預設功能的平衡機,這臺機器結合了刀柄和刀具的測量與動平衡功能。對于斯達拉格自己生產的刀具,特別是多臺階刀具,一直要使用這臺機器

  適合各種應用的機床

  斯達拉格集團(約1617名員工,2014年銷售額390 Mio. CHF)是世界領先的機床制造商之一,品牌包括: Marken, Berthiez, Bumotec, D?rries, Droop+Rein, Heckert, Scharmann, SIP, Starrag, TTL 和 WMW。業務范圍涉及生產各種銑床、鉆削和磨削機械,復合材料和陶瓷材料研制等。每個品牌都有自己的專長。從小型高速加工中心Bumotec(適用于手表、醫療器械和電腦零部件加工),到Droop-Rein的大型龍門銑床(適用于大型、重型的工件),他們提供廣泛的產品選擇。斯達拉格的客戶包括很多國際大公司,主要屬于三大行業:航空航天和能源、交通和工業零部件、以及精密加工業。眾多的產品組合和完善的技術服務,讓客戶獲得實質性的成功。


來源:網絡投稿 報道:于小通
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