切削工具制造商 Shape-Master Tool Co.（伊利诺伊州柯克兰）需要扩展其工具磨削能力，使其超越其传统机器，否则将面临被竞争对手抢走工作的风险。它的机器在加工传统切削刀具材料和复杂几何形状方面表现出色，但随着切削刀具材料的不断发展和提出更大的加工挑战，该车间不得不提高性能。
EWAG 的激光触摸加工工艺技术可处理所有最新的商用切削刀具材料，包括硬质合金、CBN、PCD、CVD 和 MCD，而不会产生热影响区。当形状-Master Tool 40年前开始研磨刀具，主要研究天然金刚石材料。现代刀具材料另一方面，金属材料的范围从硬质合金到人造单晶金刚石 (MCD)、多晶金刚石 (PCD)、化学气相沉积金刚石 (CVD)、立方氮化硼 (CBN) 和陶瓷。 Shape-Master 生产的刀具类型范围同样从可插入式 PCD 和 PCBN 刀具扩展到所有类型的成形和旋转刀具。
为了克服先进切削刀具材料带来的具体挑战，Shape-Master 收购了两台激光工具加工机，United Grinding North America Inc.（俄亥俄州迈阿密）的 EWAG 激光线。
激光技术不仅提高了 Shape-Master 的切削工具生产能力，还使其能够处理棘手的问题, 它还显着帮助商店与更大的定制工具供应商竞争。凭借激光技术的生产灵活性，Shape-Master 现在可以经济高效地处理批量大小从 50 件到数千件不等的作业，每年定期安排，所有同时保持质量和交货时间。
经过仅几个月的培训和实践学习，Shape-Master 开始使用其激光机来扩大其产品范围并承担新类型的工作，包括旋转工具。现在，通过系统运行的部分作业是旋转工具，车间计划继续扩大其产品范围。
此外，Shape-Master 能够将零件带回内部它以前不得不外包。这种能力尤为重要，因为它符合 Shape-Master 的总体理念和尽可能多地在内部完成工作的目标。
Shape-Master 的 EWAG 激光线机器使用最先进的超- 短脉冲激光技术可实现几何形状非常复杂的切削刀具的单夹紧、高质量生产。
凭借其获得专利的 EWAG 激光触摸加工工艺技术，这些机器可处理所有最新的商用切削刀具ng 刀具材料，包括硬质合金、CBN、PCD、CVD 和 MCD。这些机器不会产生热影响区，由此产生的刀具具有出色的表面光洁度质量和更长的刀具寿命。
激光接触加工是一种切向激光束加工工艺，通过刀具整形生成切削刀具边缘和几何形状使用超短 10 皮秒脉冲激光束的外表面表面。这些超短激光脉冲直接蒸发材料，不会产生任何明显的热量。激光扫描单元的重复孵化图案与机器的八个 CNC 轴的同步移动相结合，生成工具几何形状。
Shape-Master 的 EWAG 激光线机器采用六轴自动化FANUC 机器人、二合一 HSK 63 工具架和托盘，用于旋转工具的无人值守生产。Shape-Master 拥有不到 30 名员工，每月使用其激光加工机加工出数千件工具和数控磨床。该公司生产的大部分工具都是 CBN，尽管很大一部分金刚石工具也来自该车间。该车间还使用自动化来保持生产超出其标准的每天 1.5 个班次的生产计划。
Shape-Master 的每台激光线机器都配备了自动化。一个集成了六轴 FANUC 机器人、二合一 HSK 63 工具架和托盘，配置为提供各种旋转型工具的连续、全自动和熄灯生产。这台机器还可以使车间的镶嵌金刚石工具的大批量生产自动化。
Shape-Master 的另一台激光线机器配备了一个堆垛机单元，该堆垛机的容量会根据其工件的高度增加一倍小号。在加工外形较低/较短的工具时，堆垛机可容纳多达八个托盘，每个托盘最多可容纳 300 件。这种灵活的自动化是 Shape-Master 决定购买 Laser Line 机器的一个主要因素。
“我们一直使用 EWAG 磨床，”Shape-Master Tool 应用经理 Dan Chambers 说。 “我们首先使用 EWAG 手动机器，然后在 1990 年代增加了 EWAMATIC Line CNC 磨床，这些机器至今仍在使用。”
Chambers 说 Shape-Master 需要一些时间才能适应与其 Laser Line 机器的操作和功能。正式培训包括在 EWAG 瑞士总部进行的为期一周的培训以及在工厂进行的为期一周的内部培训。但他表示，培训始终是一个持续的过程。
“United Grinding 坚持为其提供的所有设备提供培训和技术支持，”Chambers 说。 “他们的客户苏pport 非常全面且易于访问。他们总是在那里处理任何问题或回答我们的问题。我怀疑如果没有他们的支持，我们能否完成我们所拥有的一切。”
他补充说，该车间使用 EWAG 的用户友好软件轻松地为 Laser Line 机器编程，并且该软件基于公司的 CNC 磨削包.但是，由于具有多个轴和激光头，Laser Lines 更像是加工中心，而不是 CNC 磨床。
在 Shape-Master，Laser Line 激光扫描头通常以数千毫米/分钟的进给速度进给并且在工具上移动时增量步距小至 0.2 μm。激光加工周期时间从大约一分钟到一个小时不等，具体取决于几何复杂性和工具尺寸。大部分时间花在切削刃上和切削刃附近。
“激光生成几何形状、表面处理和边缘准备，否则很难甚至不可能生产CNC 磨削，”Chambers 说。 “例如，当谈到边缘准备时，传统的研磨可以产生 5-10 微米范围内的锋利边缘。另一方面，激光加工可以产生 1.5–5 μm 范围内的边缘。明显增加的清晰度对我们来说是一个显着优势。”
EWAG的切向激光束加工工艺产生切削刀具刃口和通过使用超短 10 皮秒脉冲的激光束外表面来塑造工具表面的几何形状，直接蒸发材料而不会产生任何明显的热量。相反，激光束可以使边缘变圆以提供额外的强度并做所以在一次操作中，相当于结合CNC gri进行二次珩磨操作。激光线还可以产生倒角和其他 3D 边缘几何形状。
客户使用 Shape-Master 工具加工由铸铁和钢到贫铀、铝合金和复合材料等材料制成的部件，以获得包括汽车、航空航天、能源等在内的各种行业。
根据钱伯斯的说法，Shape-Master 已经生产了用于太空探索组件以及美国国防系统组件的工具。他还表示，该车间的许多航空航天客户都使用复合材料和特殊材料，他相信这些类型的材料将继续进入汽车行业，以实现减重和燃油效率。
“我们的回头客会因为我们优质的产品、服务和员工而推荐我们，”钱伯斯说。 “我们迎合了客户的所有需求，我们在 techno 上投入了大量资金逻辑、检测设备和精加工设备，以便能够与竞争对手竞争并提供比竞争对手更好的产品。这正是我们的客户所期望的，也是我们的 EWAG 机器帮助我们实现的。”
有关 United Grinding North America 的更多信息，请访问 ，或致电 937-859-1975。
由高级编辑 Jim Lorincz 编辑。
本文首次发表于 2016 年 12 月版的《制造工程》杂志。
