位于Ostrach-Einhart市的Neher Dia有限責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,是加工輕結構材料,例如鋁合金、鎂合金和纖維增強塑料最合適的材料。在這些應用領域中,它所達到的切削參數(shù)和刀具耐用度其他材料的刀具幾乎沒有能夠達到的。
Neher公司的專長是與用戶密切合作研發(fā)生產PKD刀具,例如階梯鉸刀、成型銑刀、擴孔鉆和組合刀具等。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計和優(yōu)化。因為變速器用戶對這種產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,同時保證汽車擁有很好的駕駛性能,對駕駛員和車內乘員有很高的安全保護性能。同時,這種變速器還應該能經濟性的生產制造出來,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責人就聽說了PKD刀具優(yōu)異的切削加工性能。他們把刀具生產廠的專家請來,并參觀了不同的生產加工過程。然而,最初的結果是:創(chuàng)新所需的專業(yè)技術知識太少。
這就像十年前刀具公司剛剛成立時的情況一樣:無處下手。當他們的第一批刀具在質量和性能方面滿足了汽車生產廠家的要求之后,也使他們成為汽車生產廠家們的戰(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,分幾個工序才能完成;在使用PKD刀具時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間,明顯縮短了生產節(jié)拍。這種整體式刀具還能夠在孔加工時提高孔的配合精度。變速器殼體加工的最重要指標是加工的尺寸精度,這就要求有豐富的PKD刀具設計經驗。例如,在保證準確地缸孔加工時刀具生產廠家應做到金屬切削、冷卻和材料與機床加工實際相互匹配。ZF公司對刀具的耐用性也非常滿意。這種刀具在ZF公司的生產中使用了一個多月的時間,但刀具的磨損仍然在加工公差允許的范圍內。之所以有如此高的刀具耐用度,一方面要歸功于PKD刀具的材料,另一方面則要歸功于切削刃的幾何形狀。
在PKD刀具的設計中考慮的因素很多,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。在切削加工中會產生很長的切屑,大多數(shù)情況下都需要斷屑。
這就要求Neher公司的PKD刀片上設計有保證可靠斷屑的斷屑槽。同時,刀具輸送冷卻液的孔也應保證噴射出來的冷卻液能夠沖走斷裂下來的碎屑。刀具的動平衡在保證圓跳動優(yōu)化性能方面也是非常重要的。圓跳動對保證切屑加工的尺寸精度、被加工表面的表面質量、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)的同時也完成其變速器的設計。這樣,就要求大批量生產前的準備時間越短越好。ZF公司順利的完成了這種同步設計任務,準確的說在第一個數(shù)據(jù)模型的研發(fā)與設計時就與生產準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Neher公司的專家們參與了這一工作。這也就使刀具供應商能夠在兩到三周的時間里提供合適的刀具。
由于在研發(fā)設計的早期階段就與用戶進行了交流,Neher公司能夠及時的得到所需的基礎材料數(shù)據(jù)。這也就省略了樣品試制,能夠在兩三天時間里提供ZF公司所需的刀具?,F(xiàn)在,最多只需兩到三周的時間就能夠完成原來需要八周時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)約下來的時間充分優(yōu)化生產加工工藝,及早的實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的生產過程。