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長懸伸切削刀具的創新減振技術
時間:2013-11-11
來源:趙一粟 醫療器械行業協會
關于長懸伸切削刀具的創新減振技術正體現了現代醫療器械產業對于創新技術的不斷追求。現代減振工具系統,起源于挪威特隆赫姆的一家制釘廠。該工廠從十九世紀開始從事制造業,一直生產釘子和相關產品多年,可是在1967年,開始研發和制造減振刀桿
醫療器械產業,近年來年產值及市場增速平均在20%以上,遠高于同期國民經濟平均增長水平,但在世界醫療器械市場僅占3%的份額,由此可見,我國醫療器械產業的成長空間巨大。在產業發展的過程中,技術創新無疑不僅是重大方向,更是是打造自身價值鏈的高端體現。
山特維克可樂滿公司關于長懸伸切削刀具的創新減振技術正體現了現代醫療器械產業對于創新技術的不斷追求。現代減振工具系統,起源于挪威特隆赫姆的一家制釘廠。該工廠從十九世紀開始從事制造業,一直生產釘子和相關產品多年,可是在1967年,開始研發和制造減振刀桿,卻為公司(即后來的Teeness)今后經營方向發生重大變化播下了一顆種子。一位年輕的工程師展示出了減振鏜桿的原樣模型,通過與山特維克可樂滿通力合作,然后接二連三的創新不斷,開發出了世界上獨一無二的Silent Tools減振刀具。
五十年前,由于加工作業時刀具出現振動顫抖,導致加工性能無法到達最佳水平、零件質量出現問題、噪聲水平過高、刀具使用壽命太短,甚至還加工出廢品。六十年代,Teeness開始潛心研究幾十年,找出切削刃產生振動的根源、性質和處理方法。已經充分證明,振動可看成是切削刀具的可變撓曲,如果無撓曲,也就無所謂振動。在幾年的研發成果轉化后,Teeness接觸到鄰國瑞典的當時處于世界領先的切削刀具制造商,尋求是否有合作的機會。山特維克可樂滿當時正在潛心研發大多數金屬切削的可轉位刀片刀具,馬上看好Teeness (TNS)理念的巨大潛力,同時指出了減振鏜桿的研發方向。1973年,可樂滿刀具程序采用了這種理念。
首批山特維克可樂滿TNS減振鏜桿共有三種直徑規格:32 mm、40 mm和50 mm,長度分別為 450mm、550 mm和700 mm —— 用于無故障加工,懸伸可達十倍直徑。這些鏜桿的刀頭可互換,可快速調整,并且可使用不同類型的刀架和可轉位刀片。新型設計包括:一塊浸入特種油中由彈簧懸掛的、質量為中等到重型的合金塊。到1980年時,山特維克可樂滿TNS推出了短式鏜桿,使用的懸伸長度為直徑的七倍。這種鏜桿的優勢是不需要調整,便可達到優化的減振效果。這種設計是一個深度的創新,通過減振裝置的設置,覆蓋了鏜桿懸伸范圍內所有可能的振動頻率。采用再創新技術,使得減振刀具的使用更加簡單容易,同時可節省裝刀時間。
接下來使用了山特維克可樂滿行業領先的刀具材料——硬質合金不僅僅用作切削刃,同時還用作增加刀具靜態剛度的鏜桿套筒(靜態剛度是鋼的2.5倍)。減振鏜桿的懸伸可加長至直徑的十二倍,意味著有大量旋轉刀具可以使用減振刀桿。
從八十年代開始,由于科技進步,多種制造行業遇到的零件都需要深孔加工,有時候這種加工還相當復雜。例如航空工業、能源行業、模具行業就有大量加工難度大而要求特別嚴格的復雜孔洞或腔室。九十年代,隨著油氣行業快速發展,需要大量的深孔加工零件。平身車床獲得了重生,部分車床銷往石油國家。這些車床剛性更大,裝備更精良,能加工石油勘探件的深孔。我們研制了多種專用減振鏜桿(580型),直徑范圍80~300 mm,最適合鏜桿長度是十倍孔徑的粗加工和精加工,特殊場合可達到十五倍孔徑。
振動是銑削和鏜削所使用的旋轉刀具所需要解決的問題。現在,由 Sandvik Teeness開發的Silent Tools減振刀具已經有了適合需要長刀具懸伸加工領域的解決方案,并已經為這些與單點車削有較多不同的方法的特殊要求,專門開發了一系列的不同長度的接柄以及可換頭刀具。在該解決方案中,銑削刀具或鏜削刀具可以采用更高的切削參數,提供了更好的加工結果以及更長和更安全的刀具壽命。包括了Silent Tools減振接桿在內的刀具組件是解決方案的一部分。目前已經開發出來了減振系統,它可以直接植入到某些長柄銑刀中,例如立銑刀。在某些工業部門例如模具制造業的應用中,要求立銑刀能深入到很深的地方。
在多任務機床和銑車機床中,有多種不同型號和懸伸的減振刀具也正在變得越來越重要。從七十年代開始,為了解決各種不同行業的復雜應用,作為標準刀具或先進的訂制鏜桿的減振刀具的開發一直在不斷發展中,也包括了機床制造商的解決方案。時至今日,減振單元已經可以與鋸齒型鎖定( Serration Locking)的刀板組合使用,這是特別為航空工業和能源工業開發的,它可以切削更深而復雜的溝槽,而且常常是用于難以加工的材料上。
現在,Silent Tools減振刀具產品范圍包括最大直徑到250 mm的標準刀具。最大鏜桿的直徑為450 mm,具有10倍直徑的懸伸,重量達7噸。加工中心上使用的CoroBore系列中,減振刀具在旋轉刀具應用中用得越來越多。在車削中心上,減振刀具的快換裝置也越來越多地被應用,例如當使用可樂滿Capto C10連口時,快換裝置就具有很大的優勢。此時,鏜桿不容易卸下,當鏜桿在轉塔上的情況下,就難于執行其它工序。不是每次都要安裝上大的鏜桿,而是使用快換裝置即可通過更換切削頭輕松完成。每次安裝大的鏜桿需平均費時40分鐘,而使用快換裝置,只需要5分鐘。也可以安裝自動換刀裝置,例如,使用機械手(它也更換零件)更換一個有14倍直徑懸伸的100 mm Silent Tool 減振鏜桿。
最近,該公司與大型銑-車機床的制造商一起推出了用于大直徑減振鏜桿的最先進的解決方案。所牽涉的工序是長的鈦合金零件的內孔車削。鏜桿是訂制的,它能達到13倍176 mm的直徑的深處,非支撐部分長度達到2300 mm。此外,還必須有在鏜桿前面裝有自動換刀裝置。為了保證操作安全性,需要使切屑的易于排出,因此,鏜桿還裝配了提供超高壓冷卻液 (350 bars)的噴嘴,以確保將冷卻液噴射到切削刃處,以利于切屑輕松排出。
如今,創新的、已獲專利的減振系統被全球公認為是最先進的技術。盡管與最初的概念相比已有很大的不同和發展,但是,刀具減振仍然可以說是基于重質量,由專門設計的在特殊液體中的橡膠彈簧支撐的原理。這是對動態振動本質的研發以及數十年解決刀具可達深度的實踐應用的結果 —— 這一點使得山特維克可樂滿的Silent Tools減振刀具從最初解決振動問題的工具到現在的成為提高生產效率的一種強大手段。 
 
 
 
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