高速切削加工在中國缺乏加工鏈的知識(shí)

根據(jù)VDW（德國機(jī)床制造商協(xié)會(huì)）的數(shù)據(jù)，中國在2005年的機(jī)床消費(fèi)額達(dá)87.61億歐元，為世界最大的機(jī)床需求國。中國還從德國進(jìn)口了7.92億歐元的機(jī)床，保持著德國機(jī)床最大海外市場的地位。然而，機(jī)床在中國的使用條件與在西方國家的狀況有著很大區(qū)別。

　　中國在機(jī)床應(yīng)用方面的差距

　　在中國，很多機(jī)床操作者、調(diào)度員和負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理的人員缺乏高速切削加工的實(shí)際技能和制造技術(shù)，導(dǎo)致工藝參數(shù)和銑削策略選擇不正確。通常，負(fù)責(zé)生產(chǎn)的人缺少關(guān)于“生產(chǎn)效率”和“經(jīng)濟(jì)性”的清晰概念，盡管這些概念對于高速切削非常關(guān)鍵。他們選擇機(jī)床和刀具常常只關(guān)注價(jià)格的高低，而忽略了它們對生產(chǎn)效率、質(zhì)量及加工成本的影響。經(jīng)常可以看到，在一臺(tái)現(xiàn)代機(jī)床上卻使用著普通的中國刀具，原因是中國刀具較便宜，而不考慮由于刀具質(zhì)量差、壽命短以及后序手工工作量大等因素會(huì)導(dǎo)致總的制造成本上升。由于所用的工件材料與歐洲有很大不同，使得德國的機(jī)床制造商不能把加工參數(shù)直接推薦給中國用戶。此外，在中國很少有院校通過承接企業(yè)的研究項(xiàng)目或開展某種合作幫助企業(yè)解決技術(shù)問題（如刀具或參數(shù)的優(yōu)化），對企業(yè)提供有效的支持。

　　在中國，當(dāng)加工出現(xiàn)問題時(shí)，機(jī)床用戶往往只在機(jī)床上找原因，而不考慮所用刀具的狀況，導(dǎo)致多數(shù)用戶對機(jī)床供應(yīng)商不滿意，甚至影響到以后的訂貨。產(chǎn)生這一問題的根源在于對整個(gè)加工鏈的適用性缺乏認(rèn)知。

　　在德國聯(lián)邦政府教育和科研部（BMBF）的資助下，一個(gè)中德研究項(xiàng)目“高速切削加工在中國工模具行業(yè)的應(yīng)用”開始實(shí)施。該項(xiàng)目的主要目標(biāo)是促進(jìn)高速切削在中國工業(yè)領(lǐng)域的認(rèn)知、應(yīng)用和推廣，使中國的機(jī)床用戶認(rèn)識(shí)到適用加工鏈的重要性。

　　德國達(dá)姆斯塔特大學(xué)的生產(chǎn)管理、制造技術(shù)和機(jī)床學(xué)院（PTW）與來自Hermle、Kennametal、LMTKieninger公司的代表一起向中國的用戶和決策者介紹了高速切削的優(yōu)點(diǎn)、功效和應(yīng)用范圍，并以加工實(shí)例直觀地說明了一個(gè)適合高速切削的通用加工鏈的意義。

　　加工實(shí)例1：用6把刀替代9把刀

　　該實(shí)例發(fā)生在中國南方一個(gè)有15000名員工的玩具制造廠。任務(wù)是加工一種注塑模具。該模具用冷作模具鋼（40CrMnNiMo）制造，硬度35HRC，所用加工機(jī)床為Hermle公司的C800V。原來的加工方式是采用普通的澆注冷卻方式，所用刀具為球頭仿形銑刀，加工時(shí)間需要125分鐘，為了在基面上加工一個(gè)精細(xì)型面，在銑削后還需進(jìn)行電火花加工。

　　為了優(yōu)化加工鏈，在PTW進(jìn)行了銑削試驗(yàn)。為使試驗(yàn)結(jié)果能應(yīng)用于上述用戶，銑削試驗(yàn)在一臺(tái)Hermle公司的C300U上進(jìn)行。為優(yōu)化適合高速切削的加工鏈，需要在盡可能好的加工表面質(zhì)量與最少的加工時(shí)間這兩個(gè)相互矛盾的目標(biāo)之間找到一個(gè)最佳組合，而且保證刀具磨損正常。

　　經(jīng)優(yōu)化后的加工過程顯示，完成加工所需的刀具可由原來的9把減為6把，除可降低刀具成本外，還可減少約30%的換刀時(shí)間，使加工時(shí)間減少約21%，降為99分鐘，基面的表面粗糙度降低了50%以上。通過應(yīng)用微潤滑方式，使所有刀具的磨損變得很小，幾乎難以測出。對基面上精細(xì)型面的加工不再使用電火花工藝，而是采用高速切削，由此不僅可省掉工件在電火花機(jī)床上裝夾調(diào)試的時(shí)間，而且還避免了電火花加工對工件表面產(chǎn)生的損傷。

　　加工實(shí)例2：編程提高加工質(zhì)量

　　第二個(gè)應(yīng)用實(shí)例是關(guān)于飛機(jī)整體構(gòu)件的銑削加工，出自一家位于東北某地有約17000名員工的飛機(jī)制造公司。工件材料為高強(qiáng)度鋁（AlCu2MgNi）。所用加工機(jī)床為Hermle公司的C1200U，根據(jù)工件的幾何形狀，需要5軸聯(lián)動(dòng)加工。

　　中國的用戶不清楚該零件的高速銑削策略，使該零件扇形部分周邊側(cè)面的銑削出現(xiàn)問題，銑出的不是一個(gè)連續(xù)光滑的曲面，而是由很多肉眼可見的小平面組成。造成這種刀具路徑不連續(xù)的原因既有銑削策略問題，也有編程問題。加工程序應(yīng)該能夠識(shí)別在單個(gè)NC語句之間存在的突然過渡，并通過附加的連續(xù)控制命令予以消除。當(dāng)對銑削加工策略、工步及刀具交換等因素進(jìn)行優(yōu)化以后，該工件總的加工時(shí)間顯著減少。

　　需要在現(xiàn)場對中國用戶進(jìn)行培訓(xùn)

　　在用戶企業(yè)和上海同濟(jì)大學(xué)，來自PTW和參與項(xiàng)目的制造商（Hermle、Kennametal和LMTKieninger）的代表以實(shí)際操作的方式對高速切削加工鏈的優(yōu)化過程進(jìn)行了講解。通常由來自工業(yè)界、協(xié)會(huì)和高校的眾多聽眾利用這種報(bào)告會(huì)提出問題，并與報(bào)告人進(jìn)行討論。然后在企業(yè)或高校的機(jī)床上對NC編程、安裝調(diào)試刀具和工件進(jìn)行實(shí)際操作，直接演示高速切削的過程及其優(yōu)越性。中國用戶尤其對經(jīng)過優(yōu)化的高速切削表現(xiàn)出強(qiáng)烈興趣，表明他們對高速切削的功效及所要求的通用加工鏈有更多的信息需求，這就為德國供應(yīng)商提供了很好的機(jī)遇，以豐富的培訓(xùn)內(nèi)容支持那些對現(xiàn)代制造技術(shù)感興趣的企業(yè)。還要向中國用戶指出，在企業(yè)自有機(jī)床上進(jìn)行高速切削加工時(shí)，必須對通用的加工鏈按現(xiàn)場條件進(jìn)行修正。一定要讓用戶親眼目睹和親自經(jīng)歷，才能得到中國用戶的認(rèn)可。

　　在這樣的背景下，參與該項(xiàng)目的德國企業(yè)面前呈現(xiàn)出一種前景，即通過應(yīng)用實(shí)例的演示，以全新的方式去開拓中國市場。