无人值守的自动加工

位于德国巴登符腾堡州埃廷根市的Lock公司是一家领先的农业机械驱动技术公司。该公司除了生产和销售温室、家禽家畜饲养棚的动力驱动装置之外，还为市场提供最佳的楼宇建筑空调系统、环境管理和智能能源解决方案。

在生产这些产品时，旋风铣削是Lock公司每天都离不开的一种切削加工技术。在投资购买了Leistritz公司生产的第一台旋铣机之后的几年里，Lock公司尝到了旋铣加工的甜头，Lock公司又于2017年投资购买了第二台Leistritz公司的LWN 120型旋铣机床。

切削技术专家UTTec公司为Lock公司开发了一种确保过程可靠性的旋铣机床刀具监控系统，实现了自动化的无人值守的夜班生产。

利用旋铣工艺技术加工驱动螺杆具有很大的技术优势，例如它可以高效地完成干式切削加工，可以得到很高的表面加工质量，能够很快地完成生产准备，并可以（在机器人上下料的配合下）实现无人值守的自动加工。

产生积屑瘤

在购买了2台Leistritz公司旋铣机之后，Lock公司似乎实现了自己预定的目标。但在某种材料的旋铣加工时，Lock公司总是遇到一些令人头痛的问题：刀片断裂，刀具使用寿命大幅度缩短。Lock公司生产主管Armin Schirmer先生说道:“首先出现的刀具磨损，然后就是刀片折断。而我们使用的材料大多数都是非常坚硬的金属材料，很容易产生积屑瘤，这就很容易导致刀片折断。”因此Lock公司与Leistritz公司一起对刀具涂层、刀片材料进行了测试，更换了刀片装夹方式——进行了所有“可能”的尝试，但都没有得到理想的结果。Schirmer继续说道：“我们的猜测是，零件材料与刀片材料不匹配。”然而还有一个更大的问题：刀片折断之后旋铣机床的主轴或者传动轴也都会因此而移位，需要重新调整设备、校准刀具——这是一项非常费时费力而且没有经济效益的工作。

为解决这些问题，Leistritz公司开发了一套过程监控系统：通过监控系统的探测轴和探针将检测到的合格零件轮廓保存到设备控制系统中，由旋铣机床的控制系统根据合格零件的标准轮廓发出下一步切削加工指令。由于积屑瘤的产生与刀片磨损之间没有固定的规律可循，因此Lock公司采取了“预防性的技术措施”——在完成若干螺杆轴的旋铣加工之后提前测量刀片的磨损情况、提前更换刀片。这一措施虽然可以延长刀具的使用寿命，但在无人值守的夜班时也会因刀片断裂而产生很高的成本费用。

达到目的

后来，Leistritz公司又测试了不同生产厂家开发的刀具监控系统。用Leistritz公司销售负责人Patrick Schuka话来讲，这些刀具监控系统的测试结果并不能令人满意：“许多系统都是监测机床设备的电功率消耗情况。一旦刀片折断设备消耗的电力数据肯定会有所变化，但这时已经晚了。因此我们也停止了这一类监控系统的测试，我们不想把风险转嫁给我们的客户。”

在与温嫩登的切削技术专家UTTec公司进行合作之后情况才有了变化。UTTec公司是一家在切削加工技术和过程控制技术领域中有着丰富经验和强大团队并能够提供最优解决方案的企业。

Lock公司现代化旋铣加工中心LWN 120的核心部件就是UTTec公司提供的过程监控系统。有了这一过程监控系统就可以把旋铣加工的优点和快速的设备调整、无人值守的自动化切削加工融合到一起了。

在与Leistritz公司技术部门进行了深入地测试分析之后，UTTec公司的专家们认为，利用传统的标准过程监控系统是无法解决旋铣加工中所遇到的问题。通过大量的测试和分析得出了这样的结论：提高切削用量之后会得到非常微细的、几乎是粉末状的切屑。UTTec公司的总经理Uwe Schröter指出了过程监控系统下一步研发的方向：“前期的测试试验结果也为我们指出了下一步要干什么，系统地分析和提高监控系统的灵敏度。因此我们开发了相应的监控软件并在此基础上与Leistritz公司通力合作。”

Lock公司保质保量地完成了驱动螺杆的旋铣加工任务。

 “自运行”监控系统

大约一年前，新开发的UT-Tm过程监控系统就出现在Lock公司中了。刚引进的时候，Lock公司的人们还持怀疑的态度。而今天，用Schirmer的话来讲这种怀疑是完全没有根据的。因为这一过程监控系统不仅仅在好几次刀片折断前就成功发出了预警提示，而且整个系统的投资已经收回了70%左右。旋铣机床的操作者Jonas Zoll最满意的是监控系统非常易于理解、易于使用。Zoll说：“以往我们调整机床的切削参数时也需要重新调整相应的过程控制程序，但现在这真的不难。例如我们的主要目标就是利用过程控制程序生产一定数量的产品。在调整设置好过程控制程序后就可以毫无问题的监控旋铣工艺过程了。”

降低刀具成本

由于UT-Tm过程监控系统属于刀具磨损监控类的系统，因此可以利用这一过程监控系统优化旋铣刀具的使用寿命。Lock公司的人们已经这样做了。但最重要的是，过程监控系统要确保早期发现刀片折断的风险。也正因如此，Lock公司实现了最初投资购买LWN 120旋铣机床的目标：在白班下班之前开始加工托盘上的全部毛坯，在无人值守的夜班自动完成该托盘零件的旋铣加工。另外，UT-Tm过程监控系统也显著延长了旋铣刀具的使用寿命，大大降低了刀具使用的成本费用。

本文译自德国Werkstatt und Betrieb杂志

来源：荣格-《国际金属加工商情》

原创声明：
本站所有原创内容未经允许，禁止任何网站、微信公众号等平台等机构转载、摘抄，否则荣格工业传媒保留追责权利。任何此前未经允许，已经转载本站原创文章的平台，请立即删除相关文章。