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CIMES2018隆重举行创新成果目不暇接

文|徐正平、杨晓

CIMES2018 已经顺利落下帷幕, 本届展会继续延续了以往的恢宏和精彩, 一批具有智能、绿色、高效、精密、复合等技术特点的机床展品,成为关注热点。为机床配套的境内外刀具企业也充分展示了各自领域的先进技术。本文邀请行业专家对本次展览会部分机床及刀具展品进行简单评述,以飨读者。

CIMES2018第十四届中国国际机床工具展览会于今年6月26~30日北京的中国国际展览中心新馆隆重举行,共有29个国家的1300余家展商参展,出面积达12万平方米,观众人数高达12万人次。

机床

MAZAK展示iSF技术

三年前,国际上网络智能制造搞得非常热,最突出是沈阳机床的i5,DMG MORI的CELOS及日本马扎克的顺畅加工SMOOTH TECHNOLOGY。

在这次展会上,马扎克在顺畅加工SMOOTH TECHNOLOGY的基础上继续发展,又全新推出了“iSF” 这个概念,即“MAZAK iSMART Factory” ,那是马扎克使用最先进技术的新一代智能工厂,目前正在马扎克的全球工厂内正大力推进。这项创新不仅整合了MAZAK最新的自动化和少人化技术,更重要的是工厂通过全新的数据采集模式,能够更方便地将关键数据传送给车间的监控系统,使车间的加工设备和网络更好地连接起来。通过生产管理系统与ERP的联动,努力建成生产计划的自动调整体系,这个体系的目标是将生产周期缩短30%,半成品在库和产品在库削减30%,管理工时降低一半。iSmart Factory的意义不仅在于马扎克自身可以采用这样高效、先进的方式组织生产,他们更期待向高端客户提供整套系统,以便适应“制造业服务化”的发展趋势,并与客户共享成功。

DMG MORI 的新型激光增材制造

DMG MORI公司前几年开发的LASERTEC 65 3D混合加工机床,是一台全功能5轴联动铣床上融入了增材式激光堆焊技术的创新产品,把增、减材制造完美地融合于一台机床之中。这次他们展出的是一台LASERTEC 30 SLM,粉床式增材制造的完整解决方案机床。其主要特点是具有高灵活性、高效率和高工艺可靠性。该机占据选择性激光熔融增材制造市场的领先地位。例如,灵活的rePLUG粉料模块将粉料的更换时间压缩到两个小时以内。此外,封闭的粉料回路为工作区的安全性和和工艺自动化提供保证。机床门与小门布局合理,人机友好的机床设计简化工件操作和维护操作,而控制面板将全部重要按钮和控制件全部布局在操作员视线内和可触范围内。搭配DMG MORI的CELOS SLM 为CAM编程和机床控制提供一站式、全集成和统一用户界面的软件解决方案。正是因为具有整合并统一的用户界面,对于任何复杂的工件加工,都可在机床外部编写工件程序,用户都能在最短的时间内将数据快速提供给机床。

值得一提的是,机床的右端材料粉盒可以轻易简单更换,如果用户希望用不同材料,如不锈钢、钛合金等,那么就可选购备用盒子,操作快捷安全。

TORNOS的MultiSwiss系列

瑞士TORNOS公司,这次主要展出的是将纵切自动车与数控多轴自动车相结合的创新产品。他们的MultiSwiss 8X26在EMO展出时就很轰动。

堪称革命性的MultiSwiss,填补了单轴自动车床与多主轴车床之间的空白。机床采用了“多合一“理念设计,床身本体,送料机、高压冷却单元、自动排削器等选配件完美的集合在机床内,结构更加紧凑小巧,减少了机床实际占用空间。在机床设计中也充分考虑了操作人员的舒适性,不必俯身,便可进入其中更换刀座,这种前端介入式设计对用户更加友好,更加符合人体工学设计,安全创新,在市场上堪称独一无二。配置了8根可独立控制的电主轴,可根据不同工序灵活调整主轴转速,并采用扭矩电机进行主轴鼓分度定位与锁紧,具有定位速度快,定位精度高等特点。主轴创新性地采用高精度静压轴承,因此无传统主轴轴承旋转所产生的震动及磨损,这样就显著提高了零件表面光洁度及刀具寿命。采用了模块化的多刀具理念及即插即用的刀具系统,每个工位能够容纳多达四把刀具,实现让人难以相信的灵活性以及加工区域出色的可计入性,同时最多带6个Y轴的配置可以让加工最复杂车削类零件成为可能。内置TISIS通讯软件及TB-DECO编程软件,让操作者快速实现轻松编程和实时监控,助客户迈出了跨向工业4.0领域的第一步。

SW的多主轴多工位加工中心

德国SW公司的多主轴、并且能多工位五轴联动加工的卧加,确实是一种高效、高精度的创新加工中心,因此展台观众也络绎不绝。

由直线电机驱动的双主轴双工作台卧式加工中心BA W02-22,配置了自动上下料系统-配有毛坯件和成品件垂直储存托盘的新型集成上料模块,该模块集成6轴机器人,辅助装卸加工工件。

由于该机器人采用顶置式设计,可针对特定工件灵活配置,因此具有更高的移动和空间自由度,并可同时使用多个夹具移动托盘,这种设计创新是相当独特且实用的,特别适合汽车、摩托车等大批量零件的高效加工。

EMAG的倒置加工新技术

埃马克EMAG是当今世界上可为整个加工过程链提供全套解决方案的供应商之一,同时拥有车削、钻孔、铣削、磨削、滚齿、热套装配、激光焊接、电化学工艺、感应淬火等9项创新工艺制造技术。

VL 3 DUO 是该公司VL 系列模块化机床家族中的首款双主轴机床,它拥有两个工作区,实现了对该系列产品范围的完美拓展,是高效加工直径Φ150 mm 盘类件的理想之选。

机床集近年来创新成果于一体,包含了自动上下料系统、TrackMotion 自动化系统以及机床的模块化基本结构,在19.6 m2的紧凑空间内可实现生产效率的最大化。在该条生产线中,VL 3 DUO 所拥有的专用于OP 10和OP 20的两个独立加工区,分别车削工件的两个面。VL 3 DUO 的每个加工区均配备了独立的工件存储器和自动上下料主轴。两个加工区彼此互为镜像、高度一致,均拥有动力强劲的工作主轴,其功率和扭矩分别可达18.1 kW和142 Nm,可确保实现快速、精准的切削加工。此外,每个加工区还配备有12刀位刀塔,既可安装车刀,也可选配动力刀具。

尤为值得一提的是,在该机床的回转刀塔上,装有一块凸状定位块,将加工好的回转体工件置于此定位块上,随后吹气将切屑去除,不让脏物带出加工区,这种细微的工艺思路是值得我们参考的。

海德汉主要展出了三大类产品

海德汉这次展品可谓琳琅满目,现仅选择三项介绍一下。

其一是智联制造,随着互联网的发展需求,海德汉进一步完善了信息化互联互通功能,推出了海德汉“智联制造Connected Machining” 一系列功能,为海德汉数控系统传统用户(车间加工)实现无纸化信息传递和加工车间透明化提供了简易的解决方案。

其二是全闭环-光栅尺和角度编码器。机床在加工过程中的误差来源,主要包含机床的几何结构误差、弹性变形误差以及热变性引起的误差;其中,热变性误差大约占70%,因此它是机床误差产生的主要来源。鉴此,对于精度要求高的加工,一般需要安装光栅尺和角度编码器实现全闭环控制,取代传统的半闭环控制,海德汉全闭环能够为用户解决如上的加工难题,实现高精度加工。

其三是新品测头。最新推出具有Endat接口的工件测头TS460和刀具测头TT460,进一步增强测头设置的用户友好性,仅需在系统的用户界面即可完成测头设置和检查测头工作状态,无需进入机床参数界面。

通快的钣金加工利器

在这次中国国际机床工具展览会上,德国通快集团亮出了全新全进口的钣金加工利器TruMatic 1000 fiber,这是一款可以成型并可折弯的激光切割机,所有钣金加工工艺几乎全都能完成。独步天下的Delta混合驱动技术,为其高效的生产保驾护航。创新的智能分拣,更能解决现有的钣金生产瓶颈,减少人工操作,并提升加工质量。

对于钣金加工的厂家而言,如果要加工一个装配类工件,一般工步是先进行切割,再通过攻丝机进行装配孔加工。这种加工模式,看似合理,却隐藏着众多生产浪费。如果一台设备即可以完成灵活的激光切割,又可以进行攻丝和成型,那现有的物流和上下料准备等过程将不再被需要。正如精益生产理念中提到,一个生产线要做到高效,不仅需要提升加工设备的效率,更重要的是最少的生产浪费。通快带来的这款设备,正是基于这一理念,通过减少工位,从而减少物流和生产准备时间,以及由于人工干预而产生的额外成本和生产报废,进而提升加工稳定性和加工品质。

德国通快集团作为工业4.0的创始企业,在设计全新设备的过程中,也融合更多智能制造、敏捷制造的理念。这台全新的TruMatic 1000 fiber不仅能完成高效的生产,更难能可贵的是,他的智能分拣可极大减少后期人工的分拣和打磨时间。

大连科德平台式卧加

在E1-B201大连科德展区,有一台平台式卧式加工中心可谓独具一帜,机床的主体结构基本固定,借此为平台,可配置多种模块,组成各类不同品种供用户选购。

其X-Y轴方案是: 立柱部分采用墙式结构,与床身高刚性结合形成L型结构,以增强主机固定部分整体刚性,X轴采用滑板结构,采用高刚性三导轨挂壁支撑技术,机床设计过程中,有限元轻量化设计,变形小,动态性能优异。Y轴采用双驱,无配重结构,采用光栅闭环控制。大大提高运动部件性能和控制精度。

Z轴方案是:床身主体采用中央后排屑,八地脚稳定支撑,特别适合主机成线及铝合金类零件的大切削量切削的排除,Z轴工作台直接在床身前后运动,采用双驱技术,双光栅反馈,相比单驱大大提高了运动部件的运动性能。并且双驱内置,实现了多个工作台模块的互换,降低了同规格,不同系列产品的生产制造难度,保证生产一致性,进而在生产环节,提升产品制造可靠性。

A-B轴方案主要以直驱技术为主,通过力矩电机作为回转坐标主要驱动技术。直驱技术具有动态响应能力好,无反向间隙,无传动机械磨损等显著优势。直驱技术已经成为当前国际上精密高速机床重要的技术路线。针对钛合金等难加工材料的加工,机械主轴目前处于研发试制阶段。

整机直线轴三坐标轴采用通过双驱技术可使机床得到更强、更平稳的驱动,能够有效地抑制振动,消除反向间隙;同时双驱技术也对控制提出了更高的技术要求。大连科德在光洋的数控技术的支持下,在其产品中大量运用双驱设计,为用户提供理想的加工设备。

浙江美日小型数控工具磨床

中国机床的发祥地源于上海,是一批宁波的浙江人干起来的。浙江人凭借对机床与工具的独特天赋,确实轰轰烈烈做出了一番事业。早些年前,当国家大力支持东北机床振兴的同时,浙江的有识之士就豪迈提出,要把浙江打造成中国制造业第一大省。

而今,浙江的民营企业家依然不忘初心,奋斗不止,尤其在浙中南一带,发展如火如荼。企业虽小、雄心却大,这块区域内荣获春燕奖的单位也不少,有的一次或多次金榜题名,打破了国企对该奖项的垄断。

浙江温岭有家美日机床,仅有员工60多人。他们主打产品是小型系列的数控工具磨床及各类小型工具修磨机等。令人难以置信的是,这些小产品原来中国80%需要进口,而现在美日机床的产品非但挡住进口,还占据了国内市场的60%以上,同时大量出口。出口产品80%销往德国、日本、美国等欧美工业发达国家,占领了他们50%以上市场。

美日机床的成功,并非依靠低价位,而是靠技术创新、精益生产。并已申请了60项专利,是美日成功的关键所在。立方氮化硼砂轮的傻瓜型研磨机,双偏心结构,使得操作十分便捷,深受用户欢迎,出口供不应求,这就是中国产品走向世界的一个缩影,我们确实应该对这样脚踏实地的创业精神点个赞。

华中数控展出的智能数控系统(iNC)

华中数控与宝鸡机床联合研制了基于新一代人工智能技术的智能数控系统(iNC)和智能机床(iNC-MT)概念机,开发了一批质量提升、工艺优化、健康保障和生产运行的智能化功能模块。

在华中8型数控系统的基础上,新的智能数控系统(iNC)提供了机床指令域大数据汇聚访问接口、机床全生命周期“数字双胞胎”的数据管理接口和大数据智能(可视化、大数据分析和深度学习)的算法库,为打造智能机床共创、共享、共用的研发模式和商业模式的生态圈提供开放式的技术平台,为机床厂家、行业用户及科研机构创新研制智能机床产品和开展智能化技术研究提供技术支撑。

在此基础上,智能数控系统(iNC)已初步实现了质量提升、工艺优化、健康保障和生产运行一批智能化功能,使得数控加工“更精,更快,更智能”。

此外,智能数控系统(iNC)采用了多点触控虚拟键盘,替代了传统的数控机床键盘;采用机器视觉人脸识别,对操作者身份认证。

烟台环球机床附件集团有限公司的系列展品

现在我们都说机床发展的瓶颈在于零部件,其实零部件企业也正努力追赶,烟台环球机床附件集团有限公司目前已有有四项科研项目获得国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项立项,这次他们的展品也很有特色。

例如手动卡盘,由于盘体铸件加了钛粉,硬度达到HB230以上,因此不易断裂,而且耐磨,强度高,盘体表面光洁度也较高;车床卡盘的卡爪可以互换,不需要打标记号。这说明了卡爪的互换性好,避免了二次配磨卡爪,盘体内洁净度也好,从而提高了盘丝和八字轮的使用寿命,卡盘摇动起来手感均匀,没有死点;盘丝压盖采用铸件,没有像其它厂家采用塑料件,故而克服了塑料件定位盘丝不稳的问题,提高了卡盘自定心精度和使用寿命;这类卡盘精度在国标精度基础上还万压缩20%。

再如液压刀架,他们采用三联齿盘结构,刀盘转位免抬起,相比其它两联齿盘结构产品刀盘转位时必须抬起,这样防水、防尘效果显得更好;刀架采用液压马达连续旋转结构,不同于某些同类产品间歇分度机构,转位时速度更快。

拥有自主知识产权并荣获春燕奖的TK64320两轴摇篮式直驱数控转台,是5轴联动加工中心最常用的附件,这次也是展出亮点之一。这种直驱摇篮式数控转台,对比蜗轮副结构转台具有零间隙,永不磨损等优点,而且转位速度快。由于采用了圆光栅闭环装置,分度精度更高,同时响应速度也快,联动插补精度更高。

直驱转台因采用了闭环控制,能实时监测机械部分位置误差和速度误差,并及时反馈给数控系统,以确保加工精度和联动插补精度。本转台还采用循环水冷却电机,里面有若干个温度传感器,可实时监测电机温度和冷却水温度,由于确保电机的正常运转和水温恒定,故而可减少由于温度的变化造成的机械部件的热变型,因此加工精度高、零件一致性好。

武汉智德立数控

W2馆的D903展台,武汉智德立公司的高精度数控转台非常受人关注。它采用全球首创的无间隙二级双凸轮传动结构设计,实现了超高精度的平面跳动和中心跳动控制(均≤3um),确保了分度基准圆心的精准定心,因而实现了转台分度精度达到±2”,重复定位精度2”,(该技术已获国家发明专利)。

这种高精度数控转台,由于采用了无间隙二级双凸轮传动结构,因此打造成一款无需锁紧的转台,不仅彻底克服了转台锁紧动作造成的定心定位基准的随机性偏差,而且转台刚性强、精度稳定性好,8100Nm的扭矩输出 ,可承受30000N的切削力。

纯机械方式实现高精度,无需光栅补偿,消除了因光栅污染导致转台精度丢失的困扰,因此转台在长期使用过程中,精度稳定可靠。

独具匠心的传动结构设计,颠覆了传统的传动方式,是唯一实现滚动摩擦传动的转台,相比较传统结构的滑动摩擦传动,摩擦系数相差300倍以上。该设计配合独特的整体预紧装配工艺,真正做到反向无间隙。运动零部件的磨损小、噪音低(40dB以下)、箱体温升小(50℃以下),产品使用寿命大幅度提高。在每天8小时不间断转动工况下,精度保持不变至少三年以上,除换油(普通润滑油)外,免维护(不拆卸维修)。三年以后,若精度有所下降,可通过现场恢复调校至出厂精度,无需更换任何零部件。

刀具

株洲钻石切削刀具股份有限公司

株洲钻石切削刀具股份有限公司(以下简称:株钻)是国内领先的硬质合金切削刀具综合供应商,集产研销为一体,在刀具行业具有国际竞争力。这家原先从株洲硬质合金集团剥离出来专业制造刀具产品尤其是数控刀具产品的厂家,已越过了做刀具产品供应商的门槛,正在向为用户提供个性化的解决方案转型发展。

老杨走进株钻的展区,他们的市场和产品管理部门向老杨提到最多的就是所谓“解决方案”。在展会上,他们比较充分地展示了针对汽车发动机的缸体、缸盖、曲轴等典型零件的解决方案。

图1 株钻汽车发动机缸盖的粗精加工面铣刀

图1是株钻展示的用于铸铁缸体加工的粗精加工面铣刀,粗加工铣刀采用大切深的多刃刀片,目标是提高客户的加工效率;而精加工使用了带精调刀座的铣刀,可实现0.002mm的调节精度,加工表面粗糙度等级非常好。图2 株钻带有自主知识产权的铝合金高速铣刀

铝材料在汽车轻量化的进程中正得到越来越多的应用。株钻为此也开发了针对性的铝合金加工解决方案。图2是株钻的带有自主知识产权的铝合金高速铣刀,其带有三面锯齿的刀座及其调节机构,都是株钻的专利技术。

株钻介绍,当H级的刀片精度配合高分辨率调节螺钉时,可将铣刀端跳快速调整到0.002mm。而三面锯齿及螺钉多重定位结构,使刀夹及刀体位置能完全固定。并且当刀夹受到较大切削力时,接触锯齿数增多定位面更大,单个锯齿弹性变形减小,保证与静态时尺寸差异极小,同时还具有良好的刀夹防飞能力。

图3 株钻几款缸盖用金刚石刀具

对于铝缸盖,超硬的金刚石(PCD)材质的面铣刀盘、钻头、高精度铰刀、镗刀等其他复合刀具都得到广泛应用。PCD刀具可承受极高的切削速度(铣削的线速度800m/min),能显著提升加工效率及加工寿命,同时表面质量也更好。株钻介绍,他们的一款精铰结合面定位销孔的PCD刀具(图3左起第3款),用来替代原有的硬质合金刀具,加工效率提高三倍,寿命较原硬质合金铰刀提高80多倍。

图4 高速外铣刀及配套刀片方案

图4的连杆轴高速外铣刀和图5的曲轴主轴颈车车拉都是所谓发动机加工的最难的刀具代表。株钻表示,这类刀具的难题对他们来说已并非高不可攀。图4是他们为连杆轴高速外铣刀刀片搭接提供的两套方案,一个铣刀盘的外圆刀片采用双面具有8个切削刃的刀片,经济性高;而另一个外圆刀片和沉割槽刀片寿命大致相同,有利于减少换刀次数。

图5 曲轴主轴颈车车拉刀盘及刀夹

对于图5的曲轴主轴颈车车拉,株洲钻石表示,既可以提供曲轴主轴颈车车拉的刀片,也可以提供各种刀夹,还可提供车车拉刀盘,全方面为客户解决后顾之忧。对于像高速外铣车车拉这样的刀具,株钻不但可以提供刀片、刀座、也可以提供刀盘。

由此可见,株钻正在努力助推汽车行业制造,降低成本,竭力为发动机创新提供攻克利器,成为向汽车发动机制造厂提供解决方案的服务商。这也是老杨认为我们中国刀具要走向适应智能化制造必须经过的发展阶段。

利美特金属加工技术(中国)有限公司

图6 利美特金工的三种齿轮滚刀

走到利美特金属加工技术(中国)有限公司(原蓝帜金工)[以下简称:利美特金工]的展台,很难不被他们的齿轮滚刀吸引住眼球。图6自左至右分别是可转位齿轮滚刀UNIFY、可涂层硬质合金齿轮滚刀和滚倒刀具系统。

利美特的UNIFY滚刀将刀夹和刀体设计成一体式,在同等模数情况下,外径可以做得更小,可适用于较小的机床,其技术创新点表现在:相对于传统的错齿结构的镶片类滚刀,UNIFY的精度更高。可涂层硬质合金齿轮滚刀CARBIDELINE-H将硬质合金刀条焊接于高速钢刀体的高精度滚刀,是整体钢件刀体与硬质合金刀刃的完美结合。与整体硬质合金和镶刀片滚刀相比,价格便宜而加工效率与之相当,与整体高速钢滚刀相比,虽然价格稍高但最终刀具寿命远远超于整体高速钢类滚刀,以性价比高胜出。滚刀-倒角组合刀可取代原有的剃齿工艺,同时倒角加工效率比原工艺提高30%,而且省去了倒角机的投入,大大降低了生产成本和设备的投资。

图7 利美特金工的两种模块式切削丝锥

利美特金工的两种模块化丝锥也是非常与众不同的产品。

模块式切削丝锥Xchange结合使用了耐磨性硬质合金螺纹丝锥头和具有高韧性的钢制刀杆,二者通过放射状的多个三角棱结合。这种放射状的接口依靠形状的约束,不会发生打滑现象,对于传递扭矩而言非常有效。与高速钢刀具相比, 使用钢刀杆和硬质合金丝锥头的组合能达到两倍的切削速度,因此节拍时间和与此相关的机器费用大幅下降, 有利于高效生产,这对于降低加工成本很有帮助。

另一种模块化的丝锥是不带容屑槽的结构,应用于挤压丝锥,如图7b)所示。与带容屑槽的模块化切削丝锥的接口类似,丝锥头与刀杆也通过放射状的多个三角棱结合。由于所有的三角棱都是长齿,它不但不会发生打滑现象,而且更有利于传递较高的扭矩。

图8 双头可换刀片式仿形铣刀Copy Max 2

图8是利美特的Copy Max 2双头可换刀片式仿形铣刀。一般的可换头,精加工球头铣刀都不可转位,而利美特金工的Copy Max 2带有两个全功能切削刃:当第一个切削刃磨损时,刀片可以转位并重复使用,且和第一个切削刃具有相同的刀具使用寿命。非使用中的切削刃并不参与定位和夹紧,而是有位于2侧圆弧刃后方的专门的装夹定位面来承担定位和夹紧,刃口不会被碰伤。

赣州澳克泰工具技术有限公司

同样是国产硬质合金刀具商,拥有世界一流的硬质合金刀具生产技术,产品广泛应用于石油、电力、钢铁、数控机床等领域。

图9 澳克泰的不锈钢材质车刀片

展会上,澳克泰的工作人员向老杨重点介绍了他们的三款产品。

第一款是用于不锈钢车削的刀片。这款由不锈钢专用基体和纳米涂层的刀片材质被命名为AP301M,这样的基材和涂层,经表面光顺处理能使切削阻力变小而且不易发生积屑瘤;在断屑槽型方面他们推出了3种用于负型刀片的槽型MB2、MC3和MC4(图9左上自左至右)分别用于精加工、半精加工和粗加工,而在正型刀片上则推出了PB1和PC2,分别用于精加工和半精加工。

图10 澳克泰的AFM45-XN系列铣刀

第二款是AFM45-XN系列铣刀,分为螺钉压紧的梳齿系列和楔块压紧的密齿系列。这种45度主偏角的铣刀是径向力和轴向力相对平衡的结构,负型的7边形刀片具有14个可用的切削刃口。既有经济型的烧结刀片,也有高精度的周边磨削刀片,两种刀片都可以带有修光刃,而刀片材质则有带有CVD涂层(AC301P和AC301K)或带有PVD涂层(AP301U、AP351U、 AP401U和AP351K)可供选择。

图11 90°主偏角双面铣刀ASM90-WN08铣刀

第三款是纯的双面铣刀ASM90-WN08铣刀。澳克泰介绍说,他们的ASM90-WN08铣刀是真正的90°主偏角,有疏齿、密齿和超密三种齿距(其中超密只推荐在短屑类材料及小余量铣削时应用),有芯轴套式、圆柱柄、侧固式和模块式多种接口,刀盘表面镀镍,美观且耐腐蚀,耐磨损,大部分直径的铣刀盘还带有内冷却系统;而刀片是凸三角形的负型刀片,每个刀片带有6个有效刃口,无论是FM2、MM3、MM4和MR2四种槽型中的哪一种都带有短修光刃(另外还可选专用长修光刃刀片),可以获得较高的粗糙度。刀片材质则与AFM45-XN系列铣刀一样,有2种带有CVD涂层和4种带有PVD涂层的刀片可供选择。

北京星虎科技发展有限公司

北京星虎科技展出了代理的台湾震虎的刀具,主要介绍的是400PLUS整体硬质合金抗振铣刀。400PLUS铣刀系列是一款刃口不等分和不等螺旋角设计的刀具,当不等分齿与不等螺旋角设计运用在切削刀具上,可显著减少切削振动、降低工件表面毛刺产生、分散切削阻力、提供更连续的切削力,使刀具寿命延长。

同时,他们所使用的涂层种类是氮化铝钛硼(AlTiBN),比AlTiN或TiN有更好的耐磨性,大大提升刀具使用寿命、达到高效切削及精加工的表面品质,节省使用成本。

图12 台湾震虎400PLUS整体硬质合金抗振铣刀

在研发过程中,不追随国外大厂刀具设计的思路,而是运用科学的实验数据,找出最佳的切削角度搭配,让刀具表现出最佳切削效能。在切削实验时,不论国产品牌,还是国际著名品牌与之做性能比较,400PLUS系列刀具效能表现都突出优异。

为了让使用者在加工时能更快速准确掌握尺寸,震虎公司将刀具公差标示于刀具柄部,并提升到纳米级精度,以世界领先的高精度尺寸±2μm内作为可靠值,让使用者可以清楚与便利的对切削刀具信息掌握更彻底,更能维持加工产品的稳定性。

黛杰工业株式会社

图13 平底冠齿钻

图13是黛杰展出的一款钻尖角为180°的平底冠齿钻。它被用来应对从零部件加工到其他广泛加工领域的钻平底孔加工。大直径的整体式钻头价格不容小觑,因此,黛杰研发了大直径平底冠齿钻,大幅节省刀具成本。

这款平底冠齿钻也可用在倾斜面、交差孔等不稳定加工环境中而无需分步进给。同时,采用波浪式刃型,有效降低切削阻力,可轻松应对预硬钢、不锈钢等被加工材料。它采用独特的内冷方式,有效加工深度为直径的1.5倍。

图14 QM快魔王的高精度版MQT型

黛杰QM快魔王系列又增加了高精度版的MQT型,图14全家图。MQT型与传统的可换式刀头相比,刀体精度提升一个级别,使用标配H级刀片时,外径制造精度达到-0.02~-0.05mm。90°直壁、87°、85°斜度三种互换刀体配以XPHW(T)鼓形刀片,不仅可以采用大步距切削大幅提高加工精度和加工效率,而且可轻松应对从90°垂直直壁到80°之内所有角度的倾斜面加工要求。特别是针对日益增多的五轴高速加工,其带斜度刀体与鼓形刀片的结合给出了完美的解决方案。

刀片材质有应对一般钢、预硬钢、不锈钢、铸铁等广泛被加工材料用的PVD涂层材质(JC8118)及可提升加工表面光洁度用的金属陶瓷材质(CX75)。另外,与标准品QM快魔王一样可共用YPHW型刀片,进一步突显出它的多功能性。

北京沃尔德金刚石工具股份有限公司

图15 北京沃尔德的可转位钢铝复合刀体金刚石铣刀

北京沃尔德重点介绍了可转位钢铝复合刀体金刚石铣刀。

老杨认为该铣刀最重要的特征是刀片具有2个可用的刀尖。以前看到的大部分金刚石刀片铣刀,无论是刀片上焊金刚石刀片还是刀座上直接焊金刚石刀片,基本都属于可换但不可转位。沃尔德的刀片在结构上将定位面与调节面分离,如果客户没有好的调刀能力,可以直接依靠刀片与刀体的定位面贴合,也能保证相对较高的端面跳动水平(0.02mm),从而使刀片仍然可以有较长的使用寿命。但如果客户能将刀片跳动调整到合适水平(0.002mm,实际这不很难),刀具寿命将有更大的提高。

沃尔德的冷却液喷淋板能使切削液很好地直接输送到切削区域,从而改善铝合金加工的表面质量。另外,刀盘底部有连接铝刀体和钢刀体的螺钉,请用户切勿擅动。

霍夫曼工具贸易(上海)有限公司

图16 霍夫曼的抛物线形高性能铣刀GARANT PPC

图16是霍夫曼展出的一款看上去像锥形球头铣刀而实质是抛物线形的高性能铣刀(GARANT Parabolic Performance Cutting,他们简称PPC)。

GARANT PPC的主要刀刃为近似大半径圆弧的抛物线形,这样能让有效半径起到更大作用。因此,相对于相同直径的球头铣刀,全新PPC铣刀的步距要大9倍,同时还能达到相同的表面加工质量。最终的结果就是加工时间更短,工件、刀具和机床所承受的应力更小。另一方面,若保持同样的步距大小,则表面加工质量可优化80倍。

图17 霍夫曼-球头铣刀抛物线形铣刀GARANT PPC对比

但霍夫曼表示,若要高效使用GARANT PPC刀具,则要求同时使用合适的CAD-CAM软件,软件可以以数据模型的形式对刀具结构进行加工。

北京瑞德卡特经贸有限公司

瑞德卡特在CIMES2018展会的第二天举行了其数字化小刀夹的发布仪式,瑞士MBM的全球首席执行官专程出席了发布会。

图18 瑞士MBM新发布的数字化小刀夹和其它数字化镗刀

图18的左侧是瑞士MBM新发布的数字化小刀夹示意。瑞士MBM前些年已经陆续发布了一些数字化的镗头(图18右的上方),这种数显机构外置的结构对于数字化镗刀的使用和养护都带来很多的方便。

瑞德卡特介绍,这次新发布的数显精镗刀夹模块是专门为非标阶梯镗(图18左1)的精加工而开发的创新产品,在技术上具备他们特有的霍尔技术,具有防磁、防屑、防尘和防水功能。

新发布的数字化小刀夹微调精度为0.001mm,径向调整量为0.4m,轴向调整量±1mm,最大转速10,000 r/min,它具有内冷、操作简便、可靠性强、直接位移测量而没有反向间隙、不需要单独的调刀和校准装置、可以在机床上直接调整、降低非生产时间从而提高效率等优点。并且数字化小刀夹和以前发布的其它数字化镗刀的外接数字显示装置是通用的。

瑞格费克斯精密工具(上海)有限公司

图19 瑞格费克斯的冷压刀柄系统

瑞格费克斯REGOFIX介绍了他们的冷压刀柄系统——PG刀柄。瑞格费克斯的PG刀柄是有别于液压刀柄、热装刀柄、力变形刀柄的又一种适合高速加工的刀柄。它会将刀装入夹头(图19右边4个),然后将这些夹头放入刀柄(图19中间4个)。

由于PG夹头带有1:100微小锥度,不借助工具我们无法将夹头完全转入刀柄,因此瑞格费克斯推荐用冷压刀柄自动装夹单元(图4左),将手工初步套入的带有刀具的夹头和刀柄一同放入自动装夹单元,由自动装夹单元使用约15.5MPa(155Bar)的压力负责将夹头压入刀柄。

瑞格费克斯推荐在刀具柄部侧固锁紧面装入螺纹塞片,再加上特制螺纹的安全螺帽,这样可以200%防止刀具和夹头在加工时被拔出。而拆卸时沿安装反步骤即可拆下。

埃莫克法兰肯精密工具(苏州)有限公司

图20 埃莫克法兰大尺寸的挤压丝锥

埃莫克法兰肯展出了大尺寸的挤压丝锥(图20),有些挤压丝锥的直径最大可达M48,可以用于加工部分钢件和铸铁件(主要是球墨铸铁)。

埃莫克法兰的挤压丝锥的槽主要用于润滑油通过,可以在没有内冷却的条件下用外部冷却来实现润滑,而中心冷却孔将很好的冷却和润滑其挤压锥部分,在加工通孔螺纹时侧冷是最安全可靠的方案,能更好地对挤压锥部分提供冷却与润滑。所有易延展的材料均能挤压成形, 但必需有充分的润滑, 他们一般对于通孔和水平加工, 推荐使用油槽(除浅螺纹通孔外, 如薄板零件)。

图21 埃莫克法兰肯演示大直径高精度内容屑丝锥切削

埃莫克法兰肯在CIMES2018现场,还为老杨演示了大直径(M120×6)、高精度(6H)的内容屑丝锥加工。该演示使用了5m/min(11r/min)的切削速度,演示完的内容屑丝锥温度很低,工件经通规、止规检验均正常。具体演示可扫描图21右侧二维码观看全过程。

成都工具研究所有限公司

图22 成都工具研究所轮槽铣刀

成都工具研究所展出了一系列的成形铣刀(图22),而高精度的成形铣刀当属汽轮机叶根轮槽铣刀(又称枞树形铣刀或圣诞树铣刀)。由于汽轮机叶根槽的精度要求极高,要用成形铣刀达到这样的精度并非易事。由于他们的努力和精益求精,哈汽、东汽、上汽、无锡透平等都选用了他们的轮槽铣刀。

图23 SFS刀具螺钉及旋具

成都工具研究所也展出了他们代理的SFS刀具螺钉及旋具。刀具的螺钉虽小,规格也很多,但对刀具的使用有不小的影响,例如通过选择正确的表面处理,可以大大提高刀具螺钉的长期可靠性,保证刀片能发挥出应有的性能;又如螺钉的扳拧特征,TorxPlus比Torx能传递更大的扭矩,扳拧时更不容易发生打滑现象。据悉,世界上大部分刀具公司的主要刀具螺钉供应商都是SFS。

图24 成都工具研究所管板钻

成都工具研究所展出了几种深孔钻,图24所示是管板钻。管板钻是特指用于换热器管板的深孔加工的深孔钻,换热器管板的深孔加工是一种难度大的关键技术,到目前为止,随着各产业项目的引进和发展,深孔加工也处于不断改进、提高阶段,其特殊性体现如下:

孔深度与孔径比较大(一般≥10,甚至可达100以上,核电产品中深度和孔径比可≥ 50),钻杆细,钢性差,工作时容易产生偏斜和振动,孔精度及表面质量难以保证;切屑量大而排屑通道长,若断屑不好,堵屑钻头损坏,孔加工质量难以保证;钻头在近似封闭情况下工作,工作时间长,热量不易排出,钻头极易磨损。而工研所开发的Φ16.28-Φ25.35等多种规格的管板钻,在核电、锅炉、化工行业的管板加工试验取得了较好的效果。

图25 成都工具研究所针对轴承行业的解决方案

成都工具研究所展示了他们针对轴承行业的解决方案(图25)。轴承的制造一般批量非常大,一些在常规加工中用通用刀具和走刀程序完全可以加工的形状但在轴承行业不得不用成形加工的方法来解决。

工研所经过20多年的努力,已经具备了给轴承制造客户提供从刀具材料选择到全套加工方案的能力。他们生产的金属陶瓷轴承成型刀具,主要用于轴承套圈加工上的成型加工,主要加工套圈的滚道、密封槽、倒角、大小油沟等。目前主要为轴承套圈车加工自动线配套,可为各种型号的深沟球轴承、圆锥滚子轴承、滚针轴承及其他类型的非标成型车加工及数控车加工提供全套解决方案。

成都成量工具集团有限公司

图26 成都成量多种专用丝锥

作为以前习惯生产量大面广产品的成都成量是一家国内的传统大型工具制造厂,这次他们在展会上推出了一系列的专用丝锥。

图26左是他们展出的奥氏体不锈钢专用螺尖丝锥,它采用国外进口材料;采用针对性参数设计、结合刃口钝化技术,并使用国际先进高精度数控机床加工,既能克服不锈钢韧性大,导热性差,强度高,膨胀系数大冷硬趋势强等特性,又保证丝锥几何尺寸的一致性和稳定性;采用国外先进涂层技术,其优异的涂层结合力可显著增强丝锥耐磨性、提高丝锥寿命,而微合金化涂层可明显改善红硬性,减少高速切削环境下的刃口磨损。

图26右是加工中心铸铁专用丝锥,适用于在加工中心上以较高的切削速度(可达30~35m/min)加工材质为铸铁类(包括灰口铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁)的发动机缸体、缸盖的内螺纹加工。据成量介绍,相比普通丝锥,铸铁专用丝锥有转速高、寿命长、刚性好、稳定性好等特点,其性价比优于国外品牌同类型丝锥。

汉江工具有限责任公司

图27 汉江工具高速钢车齿刀

所谓车齿,就是由图1的车齿刀代替啮合中的螺旋齿轮副中的一个,并沿工件轴线移动的方法。据汉江工具介绍,它的切削运动特征有两个,一是运动与轴向剃齿相同,二是刀刃上同一点的工作角度在切削过程中变化。从开始参与切削时的正前角,变为绝对值较大的负前角。

图28 汉江工具小直径加长杆式滚刀

汉江工具的小直径加长杆式滚刀(图28)主要用于汽车变速器齿轮生产线,大批量的滚齿加工。相对于传统滚刀而言,它直径小,滚齿的切入和切出的空行程时间缩短。

同等轴向进给量条件下,滚刀转速可以提高。滚刀加长后,窜刀次数增多了:滚刀单次修磨后,加工的齿轮件数多,寿命长,两次修磨之间的时间变长。从环保的角度,这种滚刀是干切,可以不用切削液,由风冷即可,这也减少了废液的处理成本。这些都有利于提高生产效率,也把无人值守的自动生产线变为现实。

图29 汉江工具斜(直)齿剃前修缘插齿刀

图29是汉江工具斜(直)齿剃前修缘插齿刀,它主要用于剃前或磨前齿轮的双联或多联外齿轮,或齿顶倒角的内齿轮插齿加工。与传统相比,被插齿轮的倒角和挖根更精准,更一致。齿轮的设计再也不受螺旋角的限制,设计空间和裕度更大。

北京仁福技贸有限责任公司

图30 北京仁福的各种非标铣刀

北京仁福是一家既从事刀具贸易(代理瓦尔特刀具和翰默刀柄),也从事非标刀具制造的企业。

标刀具上主要覆盖铝合金加工(图30)、钛合金加工(图30)和不锈钢加工;既有针对3C行业的一些特殊刀具(图30)也有其它一些各式各样的非标铣刀(图30和四);既有直径达32mm的整体硬质合金铣刀(图30),也有小尺寸的微小径(图30)刀具。

对客户需要开发和制造各类铣刀。仁福介绍说,有个案例是客户铣削的长径比并不需要常规的标准长度,他们就会缩短刀具长度以增加刀具刚性,从而也提高了刀具的寿命;在这些刀具的各项几何参数和表面质量上追求与客户需求相适应的改变,都取得了很好的效果。最小钻头直径已经可以达到0.1mm。

图31国Pro-micron公司的SPIKE无线切削状态测量系统

德国pro-micron公司是一家专注于工业无线解决方案的公司,SPIKE是其无线动态切削力测量系统产品(图31),它创新性地将传感器安装于刀柄上,直接在加工过程中将测量的动态切削力(轴向力,扭矩和弯矩)数据无线实时地传输到电脑,独一无二地用更敏感的弯矩作为切削力主要指标,并用专利的极坐标图形来表现弯矩的实时变化,可以直观看到每个切削刃的实时状态。

配套功能强大的软件不仅采集,储存数据,还可将采集的切削力数据进行各种对比分析,快捷创建直观的分析报告,基于此进行离线分析,过程优化,程序优化,切削参数优化,预测和优化刀具寿命等,高级版可以实现与机床系统集成,用spike_kpi进行在线分析和监测,实现自动换刀和停机。

偌大的CIMES2018,令人目不暇接,在展海拾贝,只能挂一漏万。CIMES愿与您一路同行,共同努力,为中国机床的梦想成真,绘上重彩一笔,把更好的展品及服务奉献给CIMES2020。

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