激光技术在刀具磨削行业应用案例‘半岛平台’

美国工件刀具制造商Shape-MasterTool公司在加工传统工件刀具材料及简单几何形状方面展现出出色，但必须在此基础上构建突破。由于工件刀具材料正处于大大发展中，并对加工明确提出了更高的拒绝，制造商因而必需展开升级，否则有可能在竞争浪潮中败下阵来。

40年前，这家坐落于伊利诺斯州柯克兰的公司开始经营磨削刀具业务，主要牵涉到天然钻石材料。然而，现代工件刀具的材料包罗万象，还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。某种程度，Shape-Master公司生产的刀具种类已由可长号PCD、PCBN刀片扩展到了各种类型的刀具及转弯刀具。

为应付先进设备工件刀具材料的类似挑战，Shape-Master购置了两台北美最先进设备的激光刀具加工机器。激光技术不但强化了Shape-Master的生产力，使其力克各种无法处置的材料，而且也让公司能与大型刀具自定义供应商互为抗衡。凭借激光技术的生产灵活性，Shape-Master在确保质量及供货期的前提下，能以较高的成本效益处置从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。仅有在几个月的培训和实践中自学之后，Shape-Master就开始利用激光机拓展了产品范围及业务范围，还包括转弯刀具。

目前，这些激光刀具加工机加工的非常一部分产品为转弯类刀具，同时工厂也于是以计划之后拓宽其产品门类。Shape-Master的“EWAGLASERLINEULTRA”激光机售给牵头磨削集团。

机器使用最先进设备的非同脉冲激光技术，只需一次装夹才可加工各种具备简单几何形状的高品质工件刀具。这些机器应用于了EWAGLaserTouchMachining激光加工专利技术，可处置所有近期商用仪器磨削刀具材料，还包括硬质合金、CBN、PCD、CVD和MCD等。机器会产生热效应区，因此刀具的表面加工质量极为出色，且寿命更长。

LaserTouchMachining技术使用一种切向激光束加工工艺，通过在10皮秒的很短脉冲内用于激光束外沿塑造成刀具表面，从而分解工件刀具的边缘和几何形状。这些非同激光脉冲不会必要冷却材料，而不产生显著的热量。在反复扫瞄工艺中，激光扫描单元与机器的八个数控轴实时运动，从而产生刀具的几何形状。

尽管Shape-Master的员工将近30名，但在激光加工机器和数控磨床的协助下，每月能生产量数千件刀具。公司主要生产立方氮化硼刀具，也有非常一部分是金刚石刀具。

公司运用自动化技术，使生产维持在每日1.5班次标准以上。Shape-Master的两台LASERLINEULTRA激光磨床皆装备了自动化技术。

其中一台构建了6轴FANUC机器人、二合一的HSK63型刀架和架上。所有装备均可不间断地展开转弯刀具的全自动生产。该机器还可使可长号金刚石工件刀具的大批量生产构建自动化。

Shape-Master的另一台LASERLINEULTRA激光磨床的料墩系统可调整架上的高度，使承载能力缩减到。当加工较短或较低的工件时，8个架上向下运动，配合料墩系统，每个架上可支撑多达300件工件。EWAGLASERLINEULTRA激光磨床的灵活性、自动化的特点，正是Shape-Master要求使用的主要因素。

只需一个非常简单操作者，激光束才可使工件刃口显得圆润并提高强度，相等于数控磨削再加二次珩磨的效果。“我们仍然在用于EWAG的磨削机器”，Shape-MasterTool公司的应用于经理DanChambers如是说。“我们首先引进了EWAG的手动机器，随后在90年代新开了EWAMATICLINE数控磨床，并且沿用至今”。

“牵头磨削集团非常重视培训并向其设备获取技术支持”，Chamber说道。“他们的客户服务和反对十分全面和及时。他们随时不愿帮助处置任何问题并问任何疑惑。如果没他们的反对，我的加工厂难道无法获得现有成绩。

”他补足说道，EWAG公司基于他们的数控磨床套件研发了适当的软件，用户通过软件才可精彩展开LASERLINEULTRA激光机的编程。然而，由于备有多轴及激光头，LASERLINEULTRA更加像加工中心，而非数控磨床。在Shape-Master工厂，LASERLINEULTRA激光扫描头的进给亲率一般是每分钟几千毫米，当穿越一把刀具时，工件步距增量可小到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小时平均。工件刃口和边缘附近的加工闲置了大部分的加工时间。“激光可加工和分解几何形状、打磨及刃口效果，而这些都很难或甚至不有可能通过数控磨床构建”，Chambers说明说道。

“例如加工工件刃口时，传统磨削将产生5到10微米范围的锐利边缘。相比之下，激光加工产生的边缘范围仅有为1.5到5微米。

需要超过这样的刃口精度，对我们来说是一个明显的优势。”只需一个非常简单的操作者，激光束才可使工件刃口显得圆润以提升强度，而这相等于数控磨削再加二次珩磨的效果。除此外，LASERLINEULTRA还可加工倒角以及其他3D边缘几何形状。客户可用于Shape-Master刀具来加工各种材料的部件，这些材料还包括被普遍应用于汽车、航空航天、能源及其他产业领域的铸铁、铸钢、贫化铀、铝合金及工业用复合材料等。

据Chambers称之为，Shape-Master还为空间观测组件以及美国防卫系统用于的部件生产刀具产品。他还认为，公司的很多航空航天客户都用于填充以及新奇的材料。Chambers坚信这类材料不会大大渗透到汽车行业，因为同航空航天领域一样，汽车行业某种程度对轻量化和节约能源市场需求十分低。

因此，工厂为航空航天领域客户所生产的先进设备刀具也不会迅速运用于汽车领域。

本文来源：半岛平台-www.mysuggester.com