软件、自动化和磨料的进步如何使零件和工具磨削进入超速状态。
JTEKT Toyoda GE6 外圆磨床面向大型零件制造商。 （由 JTEKT Toyoda 提供）也许您的公司专门从事航空航天或医疗部件，并且您需要使用难以通过传统机加工方法切割的金属来生产复杂的几何形状。或者，您可能在或拥有一家工具和刀具车间，并且正在寻找更快、更具成本效益的方法来生产钻头、立铣刀和成型工具。无论是什么原因，无论有什么要求，您都很幸运。与大多数金属加工技术一样，磨削——更恰当地称为磨料加工——近年来有了很大改进。
这是怎么回事？首先，砂轮制造商开发了新的结合剂和超级磨料
显然配得上“超级”的称号，能够在比以往任何时候都更短的时间内去除更多的材料。磨床制造商正在提供功能越来越强大的设备，坚固且功能强大，足以充分利用这些先进的磨料，同时为其机床添加自动化、远程监控和智能软件系统等智能功能。
简单换言之，磨削已进入生产力和零件精度的新时代；如果您不利用它，您可能会错失改进流程、提高产品质量和提高利润的重要机会。
更好的控制至关重要
造成这种情况的一个关键驱动因素是合格机械师的短缺。这是伊利诺伊州阿灵顿高地 JTEKT Toyoda Americas Corp. 磨床全国产品经理 Shane Farrant 的说法，他补充说，使人机界面 (HMI) 更易于理解是一个将低技能劳动力的影响降至最低的必要第一步。“更简单、更直观的 HMI 是我们为我们的通用、圆柱形、凸轮轴、和曲轴磨床，”他说。 “这意味着一种用户友好的格式，更多地依赖于图片和其他图形来帮助设置和编程过程。”
还大力推动基于物联网 (IoT) 的工作环境.例如，Toyoda 的 TOYOPUC 触摸控制上的诊断页面显示冷却液液位、机器振动、油温——任何可能转化为零件质量差或造成生产问题的信息都会立即向负责修复的人员发出警报。此外，还可以从机器控制系统收集这些信息，并将其推送到网络数据库进行历史分析。
另一次aving 功能是自动生成替代程序，如果出现与过程相关的问题，操作员可以调用该程序。 JTEKT Toyoda 提案工程经理 Steve Earley 表示，该公司的 GE6 轧辊磨床提供了这种对话式控制选项，该机器还受益于对铸件、电机和其他组件的一些修改，所有这些都旨在减少振动并提高机器精度
他解释说，用于制造电动汽车锂电池的材料非常薄，因此生产这种材料的轧辊必须非常精确，具有非常精细的表面光洁度。 “当操作员设置机器时，控制器将显示一个通用的程序，以及两个备选方案——一个更激进的程序可以缩短循环时间，另一个更保守的程序可以产生更好的表面光洁度，”Earley 说.“根据初始结果，操作员可以轻松决定切换到在尽可能短的时间内提供最佳零件的加工参数集。”
需要更少的操作
United Grinding 的 Mägerle MFP 50 是一款带自动换刀功能的五轴磨削中心。 （由 United Grinding 提供）位于俄亥俄州迈阿密斯堡的 United Grinding North America Inc. 的型材组副总裁 Larry Marchand 同意对易于使用的控件的需求，尤其是随着磨床的功能越来越强大。但他表示，整个制造界也强烈要求减少在制品和机加工操作，导致 United Grinding 和其他公司采用所谓的“一体完成”方法来减少操作r 接触时间并增加每次操作的价值。
为支持这一点，United Grinding 向曾经非常单一用途的成型磨床引入了“附加工艺、操作和功能”。 “客户希望在单个零件处理中增加更多价值，”Marchand 说。 “我们已经看到对带有自动换刀器的机器的巨大需求，这样就可以磨削工件，然后使用钻头或铣刀来完成零件。这消除了二次操作，缩短了零件交货时间并提高了质量。”
这是否意味着机械车间应该用他们的 CNC 机床换取一台万能的超级磨床？一点也不。正如多任务机床在铣槽或磨削轴颈方面表现出色一样，多任务磨床现在可以执行曾经为加工中心和钻孔机保留的任务——也就是说，两种类型的机床都无法替代另一种。作为马尔尚足尖d out：“如果您有一个需要大量磨削的零件，那么最好使用专用磨床。”
这有几个原因，他说。磨削需要比铣削和车削操作更多的切削液，精确地瞄准工件和砂轮的交叉点。驱动直径为几英尺的轮子需要足够的马力，远远超过普通芯片制造机的马力。最后，整天保持十分之一和个位数的表面光洁度是大多数 CNC 磨床擅长的事情，因为它们旨在优化这些操作。加工中心？没那么多。
解决棘手问题
博士使用 Norton Winter Paradigm 混合粘合轮加工航空零件的轮廓。 （由 Norton|Saint-Gobain 提供）Marchand 说，这些功能与镍、铬和钴含量高的金属尤其相关。 “我们的很多业务都来自于使用 Inconel 和 Rene 生产零件的客户，这些材料——至少在硬化状态下——几乎不可加工。他们唯一的选择是电火花加工或磨削，由于现代磨床的刚性、功率和精度，加上直到最近才可用的超硬磨料的可用性，大多数人选择了后者。”
其中之一超级磨料的领先制造商是马萨诸塞州伍斯特市的诺顿|圣戈班磨料公司。能干的磨削技术，已经发展成为主流加工工艺。然而，为了通过该工艺取得最大成功，必须应用同样现代的磨料。
“传统的树脂或金属结合剂金刚石基体砂轮往往非常致密，”Barragan 说。 “密集是一件好事，因为它可以为您提供坚固的结构，并有助于提供将该结构保持在一起的牢固结合，但它确实引发了一个考虑因素：车轮往往加载速度更快，从长远来看会降低生产率。 Norton Winter Paradigm 混合砂轮解决了这个问题。”
据称，该砂轮可提供增强的晶粒保持力和高水平的孔隙率，从而降低切削力。更高的孔隙率还可以减少负载——砂轮研磨温度更低，更自由，停机时间更少，最终每天生产更多的零件。根据所使用的磨料，混合砂轮可高效研磨硬质合金、高级陶瓷、硬化工具钢和高温材料p 合金 United Grinding 的 Marchand 刚刚提到。
不过，这不仅仅是磨料技术。就像它们所连接的机床一样，车轮本身也变得越来越智能，带有嵌入式 RFID 标签，可以更好地管理资产、简化采购、使用和修整信息跟踪，并防止操作员失误。
Nor Norton|Saint-Gobain 将其努力限制在研磨产品上。其 4Sight 过程监控和诊断系统提供与之前讨论的类似的物联网功能，具有品牌无关的实时监控磨床值，如主轴负载和机器利用率，以及存储数据以进行趋势分析或在必要时发送警报的能力. “这是我们今年最大的举措之一，与我们的智能标签系统一起构成了我们工业 4.0 解决方案的基础，”Barragan 说。
来到你的屏幕：V@迪森
Vollmer 的 HPR 250 自由臂机器人支持自动磨削具有不同柄径的工具。 （由美国的 Vollmer 提供）他们并不孤单。位于宾夕法尼亚州卡内基的 Vollmer of America Corp. 及其母公司 Vollmer Group 正在开发多种旨在“数字化改造”磨削操作的工具和服务。这些以 V@dison 品牌命名，包括用于增强机器参数可见性的 V@ 屏幕、用于过程模拟的 V@ 检查、用于根据工件优化机器性能的 V@ 提升，以及用于更一致的预防性维护的 V@ 指南。
Vollmer 仍处于这项计划的早期阶段，但北美销售经理 Shannon Fox 表示研磨社区可以获得大量容易实现的改进成果。其中最主要的是自动化——Fox 以其 VGRIND 360 工具和刀具磨床的机器人零件装载和砂轮更换功能为例，Vollmer 和实际上大多数机床制造商在客户努力实现轻量化时常规安装的选项——
模拟是另一个例行要求。尽管 Vollmer 的 V@ 检查系统仍在开发中，但 Fox 指出 Vollmer 和其他品牌的磨削设备上提供的 NUMROTOplus 软件是一种成熟且广为接受的替代方案。 “随着研磨机的能力越来越强，模拟变得越来越重要，”他说。 “四分之一更紧凑，工具几何形状越来越复杂，许多机器——包括我们的机器——允许在单个工作中使用多个轮组，从而引起了干扰问题。如果没有模拟，您将面临崩溃的风险昂贵的机床。”
眼见为实
自动化、非接触式工具测量和补偿减少了机器停机时间并消除了工具损坏，如这里所示的 ANCA 的 LaserPlus。 （由 ANCA 提供）出于其他原因，模拟也很重要。例如，总部位于澳大利亚墨尔本的 ANCA CNC Machines 使用它来预测可变螺距立铣刀中的刀具不平衡。 “这是高性能刀具的权衡之一——因为凹槽间距不规则，它们本质上是不平衡的，”全球营销经理 Lucas Hale 说。 “为了解决这个问题，我们开发了模拟软件来计算不平衡并调整 NC 程序以通过去除战略位置的额外材料来抵消它。工具脱落 t磨床完美平衡，延长了工具寿命并改善了机加工零件的表面光洁度。”
Hale 同意自动化的呼吁，包括机器人零件和砂轮处理，但提供了许多额外的泵送方法提高生产力。曾经手动完成例行的车轮“粘附”以去除负载的地方，ANCA 已将其自动化，从而降低了人工成本并延长了车轮寿命。据说 ANCA 的软件和机器提供了“显着的易用性”，减少了设置时间。基于激光的测量系统提供切削工具精度和几何形状的过程中验证，随后进行自动偏移或砂轮修整以补偿磨损。
ANCA 使该过程更进一步。通过与刀具预调设备领先供应商 Zoller Inc. 等公司的合作，ANCA 开发了一个接口，支持自动检查和反馈到 CNC 磨床——一个机器人t 将刀具放在预调仪中，预调仪对其进行测量并将结果发送到软件系统，根据需要调整机器。 Hale 解释说，这“关闭了循环”，并与集成的毛坯管理系统一起，使客户能够“加载数百个工具，按下去，第二天返回完成的切削工具，”他说。
“在过去五年左右的时间里，基本的机器结构也有所改进，”Hale 继续说道。 “例如，直线电机在我们的行业中变得越来越普遍。它们不仅有助于提高切削工具的质量，从而提高用它们制造的零件的质量，而且线性机器的移动速度比使用滚珠丝杠的机器快得多，从而缩短了循环时间。由于机器部件的磨损较少，设备寿命得到延长。这就是为什么直线电机几乎成为任何高精度、高性能磨床的标准组件e.”
第一部分，好部分
16 工位高速砂轮和喷嘴更换器，此处显示在 Rollomatic 的 630XW 工具和刀具上据制造商称，磨床可为任何类型的切削工具提供多功能和灵活的生产运行。 （由 Rollomatic 提供）正如 JTEKT Toyoda 使用更直观的控制软件解决熟练机械师短缺问题一样，位于伊利诺伊州蒙德莱因的 Rollomatic Inc. 正在努力使机器设置更简单、更快捷。那是因为大多数工具和刀具制造商与任何金属切削加工车间没有什么不同；他们面临着更小的批量和更短的交货时间，这使得设置时间在任何生产运行中所占的比例更大。解决方案的一部分？更好的软件。
“几十年来，商店已经Rollomatic Inc. 总裁 Eric Schwarzenbach 说：“我们在每个设置中烧过三个、四个、五个工件坯料，逐渐调入机器，直到他们得到一个好的工件。”但是通过使用智能软件，很有可能减少报废工件，零是最终目标。这不仅减少了材料成本，还减少了设置时间。”
Schwarzenbach 说，该软件通过制作机床、工件和砂轮的 3D 表示来帮助操作员，从而无需空运行。操作员可以加快动画速度、减慢速度、后退或放大问题区域，帮助他避免轮组和工件之间的潜在碰撞。当动画完成并且机器真正开始制造零件时，软件会消除“空动作”并将安全距离缩短到最低限度。
智能软件很棒，但 Schwarzenbach 很快指出机床及其相关系统同样重要。机床越精确、越稳定，越容易在第一次尝试时达到目标尺寸。此外，改进的砂轮修整技术、自动校准程序、更快速地处理计算的更快控制，以及耐磨、易切削和保留尖角更长时间的混合砂轮粘结剂也很关键。这些因素在更快的设置和提高使第一部分成为好部分的能力方面发挥了重要作用，并缩短了启动周期。
正如其他人所提到的，自动更换砂轮是另一个改变磨削游戏规则的因素—Schwarzenbach 说 Rollomatic 的高速更换器可以在五秒内换出一个轮组，心轴到心轴，并实现 11 秒的研磨到研磨时间。然而，好处不仅仅在于更短的周期时间。 “如果你的背包上有四个轮子，碰撞的可能性要高于只有一个或两个轮子的背包。这个com使设置复杂化。因此，如果您可以拆开一个大轮组并负担得起 11 到 12 秒的换轮时间，那么这就是当今时代的首选方式。”
