高速切削加工在中国——缺乏加工链的知识

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　　根据VDW(德国机床制造商协会)的最新数据，中国在2005年的机床消费额达87.61亿欧元，为世界最大的机床需求国。中国还从德国进口了7.92亿欧元的机床，保持着德国机床最大海外市场的地位。然而，机床在中国的使用条件与在西方国家的状况有着很大区别。
' D" R+ i0 @7 b. x　　中国在机床应用方面的差距
　　在中国，很多机床操作者、调度员和负责生产管理的人员缺乏高速切削加工的实际技能和制造技术，导致工艺参数和铣削策略选择不正确。通常，负责生产的人缺少关于“生产效率”和“经济性”的清晰概念，尽管这些概念对于高速切削非常关键。他们选择机床和刀具常常只关注价格的高低，而忽略了它们对生产效率、质量及加工成本的影响。经常可以看到，在一台现代机床上却使用着普通的中国刀具，原因是中国刀具较便宜，而不考虑由于刀具质量差、寿命短以及后序手工工作量大等因素会导致总的制造成本上升。由于所用的工件材料与欧洲有很大不同，使得德国的机床制造商不能把加工参数直接推荐给中国用户。此外，在中国很少有院校通过承接企业的研究项目或开展某种合作帮助企业解决技术问题(如刀具或参数的优化)，对企业提供有效的支持。
　　在中国，当加工出现问题时，机床用户往往只在机床上找原因，而不考虑所用刀具的状况，导致多数用户对机床供应商不满意，甚至影响到以后的订货。产生这一问题的根源在于对整个加工链的适用性缺乏认知。
　　在德国联邦政府教育和科研部(BMBF)的资助下，一个中德研究项目“高速切削加工在中国工模具行业的应用”开始实施。该项目的主要目标是促进高速切削在中国工业领域的认知、应用和推广，使中国的机床用户认识到适用加工链的重要性。
　　德国达姆斯塔特大学的生产管理、制造技术和机床学院(PTW)与来自Hermle、Kennametal、LMT Kieninger公司的代表一起向中国的用户和决策者介绍了高速切削的优点、功效和应用范围，并以加工实例直观地说明了一个适合高速切削的通用加工链的意义。
　　加工实例1：用6把刀替代9把刀
% ~# A1 A2 @) }# A+ e' ^　　该实例发生在中国南方一个有15000名员工的玩具制造厂。任务是加工一种注塑模具。该模具用冷作模具钢(40CrMnNiMo)制造，硬度35HRC，所用加工机床为Hermle公司的C800V。原来的加工方式是采用普通的浇注冷却方式，所用刀具为球头仿形铣刀，加工时间需要125分钟，为了在基面上加工一个精细型面，在铣削后还需进行电火花加工。
　　为了优化加工链，在PTW进行了铣削试验。为使试验结果能应用于上述用户，铣削试验在一台Hermle公司的C300U上进行。为优化适合高速切削的加工链，需要在尽可能好的加工表面质量与最少的加工时间这两个相互矛盾的目标之间找到一个最佳组合，而且保证刀具磨损正常。
# [, g6 G+ E. y; {6 z　　经优化后的加工过程显示，完成加工所需的刀具可由原来的9把减为6把，除可降低刀具成本外，还可减少约30%的换刀时间，使加工时间减少约21%，降为99分钟，基面的表面粗糙度降低了50%以上。通过应用微润滑方式，使所有刀具的磨损变得很小，几乎难以测出。对基面上精细型面的加工不再使用电火花工艺，而是采用高速切削，由此不仅可省掉工件在电火花机床上装夹调试的时间，而且还避免了电火花加工对工件表面产生的损伤。
　　加工实例2：编程提高加工质量
$ ], ~% m+ B, ^0 y　　第二个应用实例是关于飞机整体构件的铣削加工，出自一家位于东北某地有约17000名员工的飞机制造公司。工件材料为高强度铝(AlCu2MgNi)。所用加工机床为Hermle公司的C1200U，根据工件的几何形状，需要5轴联动加工。
　　中国的用户不清楚该零件的高速铣削策略，使该零件扇形部分周边侧面的铣削出现问题，铣出的不是一个连续光滑的曲面，而是由很多肉眼可见的小平面组成。造成这种刀具路径不连续的原因既有铣削策略问题，也有编程问题。加工程序应该能够识别在单个NC语句之间存在的突然过渡，并通过附加的连续控制命令予以消除。当对铣削加工策略、工步及刀具交换等因素进行优化以后，该工件总的加工时间显著减少。
# x) e2 W% K) r! [& O. e7 x　　需要在现场对中国用户进行培训
1 t- w5 ?( g" {  e( y0 s. l8 v7 u　　在用户企业和上海同济大学，来自PTW和参与项目的制造商(Hermle、Kennametal和LMT Kieninger)的代表以实际操作的方式对高速切削加工链的优化过程进行了讲解。通常由来自工业界、协会和高校的众多听众利用这种报告会提出问题，并与报告人进行讨论。然后在企业或高校的机床上对NC编程、安装调试刀具和工件进行实际操作，直接演示高速切削的过程及其优越性。中国用户尤其对经过优化的高速切削表现出强烈兴趣，表明他们对高速切削的功效及所要求的通用加工链有更多的信息需求，这就为德国供应商提供了很好的机遇，以丰富的培训内容支持那些对现代制造技术感兴趣的企业。还要向中国用户指出，在企业自有机床上进行高速切削加工时，必须对通用的加工链按现场条件进行修正。一定要让用户亲眼目睹和亲自经历，才能得到中国用户的认可。
　　在这样的背景下，参与该项目的德国企业面前呈现出一种前景，即通过应用实例的演示，以全新的方式去开拓中国市场。
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