位于Ostrach-Einhart市的Neher Dia有限責(zé)任公司因其金剛石刀具而聞名。這家成立于1990年的企業(yè)95%的產(chǎn)品是PKD多晶金剛石刀具。這種刀具有著很高的硬度和耐磨性,是加工輕結(jié)構(gòu)材料,例如鋁合金、鎂合金和纖維增強(qiáng)塑料最合適的材料。在這些應(yīng)用領(lǐng)域中,它所達(dá)到的切削參數(shù)和刀具耐用度其他材料的刀具幾乎沒有能夠達(dá)到的。
Neher公司的專長是與用戶密切合作研發(fā)生產(chǎn)PKD刀具,例如階梯鉸刀、成型銑刀、擴(kuò)孔鉆和組合刀具等。Neher公司與Friedrichshafen市的ZF公司一起完成了變速器殼體加工工藝的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。因?yàn)樽兯倨饔脩魧?duì)這種產(chǎn)品提出了很高的要求:這種變速器要能夠幫助汽車降低油耗,同時(shí)保證汽車擁有很好的駕駛性能,對(duì)駕駛員和車內(nèi)乘員有很高的安全保護(hù)性能。同時(shí),這種變速器還應(yīng)該能經(jīng)濟(jì)性的生產(chǎn)制造出來,這就提出了創(chuàng)新性加工工藝的要求。
幾年前,ZF公司變速器殼體加工的負(fù)責(zé)人就聽說了PKD刀具優(yōu)異的切削加工性能。他們把刀具生產(chǎn)廠的專家請(qǐng)來,并參觀了不同的生產(chǎn)加工過程。然而,最初的結(jié)果是:創(chuàng)新所需的專業(yè)技術(shù)知識(shí)太少。
這就像十年前刀具公司剛剛成立時(shí)的情況一樣:無處下手。當(dāng)他們的第一批刀具在質(zhì)量和性能方面滿足了汽車生產(chǎn)廠家的要求之后,也使他們成為汽車生產(chǎn)廠家們的戰(zhàn)略合作伙伴。
ZF公司利用多晶金剛石刀具所實(shí)現(xiàn)的節(jié)約是多方面的。首先是一把PKD刀具能夠代替多把其他的刀具:變速器殼體的許多切削加工要求在使用傳統(tǒng)刀具的情況下要“分解工序”,也就是說要用幾把不同的刀具,分幾個(gè)工序才能完成;在使用PKD刀具時(shí)則可以在一道工序中完成。最近,ZF公司就使用了一把Neher公司的刀具代替了四把傳統(tǒng)的鉆頭和銑刀,這也就減少了三次換刀時(shí)間,明顯縮短了生產(chǎn)節(jié)拍。這種整體式刀具還能夠在孔加工時(shí)提高孔的配合精度。變速器殼體加工的最重要指標(biāo)是加工的尺寸精度,這就要求有豐富的PKD刀具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。例如,在保證準(zhǔn)確地缸孔加工時(shí)刀具生產(chǎn)廠家應(yīng)做到金屬切削、冷卻和材料與機(jī)床加工實(shí)際相互匹配。ZF公司對(duì)刀具的耐用性也非常滿意。這種刀具在ZF公司的生產(chǎn)中使用了一個(gè)多月的時(shí)間,但刀具的磨損仍然在加工公差允許的范圍內(nèi)。之所以有如此高的刀具耐用度,一方面要?dú)w功于PKD刀具的材料,另一方面則要?dú)w功于切削刃的幾何形狀。
在PKD刀具的設(shè)計(jì)中考慮的因素很多,其中就有被加工零件材料這一因素。變速器殼體大多數(shù)情況下使用的都是鋁合金材料,而在鋁合金中硅含量的多少對(duì)斷屑的影響是有著非常重要的作用和意義的。在鍛造或者鑄造鋁合金中,鍛造和鑄造工藝決定了這種鋁合金材料的韌性很好。在切削加工中會(huì)產(chǎn)生很長的切屑,大多數(shù)情況下都需要斷屑。
這就要求Neher公司的PKD刀片上設(shè)計(jì)有保證可靠斷屑的斷屑槽。同時(shí),刀具輸送冷卻液的孔也應(yīng)保證噴射出來的冷卻液能夠沖走斷裂下來的碎屑。刀具的動(dòng)平衡在保證圓跳動(dòng)優(yōu)化性能方面也是非常重要的。圓跳動(dòng)對(duì)保證切屑加工的尺寸精度、被加工表面的表面質(zhì)量、刀具耐用度和刀桿的使用壽命等方面有著重要的影響。
在同步工程中,要求在貨車研發(fā)的同時(shí)也完成其變速器的設(shè)計(jì)。這樣,就要求大批量生產(chǎn)前的準(zhǔn)備時(shí)間越短越好。ZF公司順利的完成了這種同步設(shè)計(jì)任務(wù),準(zhǔn)確的說在第一個(gè)數(shù)據(jù)模型的研發(fā)與設(shè)計(jì)時(shí)就與生產(chǎn)準(zhǔn)備部門一起密切合作,考慮了切屑加工過程中所需的參數(shù),并且邀請(qǐng)Neher公司的專家們參與了這一工作。這也就使刀具供應(yīng)商能夠在兩到三周的時(shí)間里提供合適的刀具。
由于在研發(fā)設(shè)計(jì)的早期階段就與用戶進(jìn)行了交流,Neher公司能夠及時(shí)的得到所需的基礎(chǔ)材料數(shù)據(jù)。這也就省略了樣品試制,能夠在兩三天時(shí)間里提供ZF公司所需的刀具。現(xiàn)在,最多只需兩到三周的時(shí)間就能夠完成原來需要八周時(shí)間才能完成的刀具樣品試制。也就是說,ZF公司可以利用節(jié)約下來的時(shí)間充分優(yōu)化生產(chǎn)加工工藝,及早的實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的生產(chǎn)過程。