切深切窄

OSG EXOCARB® WXS® 立铣刀系列为深腔加工提供可靠的替代方案

Magnus Hoyer，OSG 德国

许多挑战，例如排屑差、振动、颤振、刀具不稳定和刀具寿命差，通常与深腔加工有关。在深度应用中，工件的侧壁成为正确去除切屑的障碍。切屑疏散只会使刀具前进到的零件越深。此外，由于高轮廓和窄幅环境，刀架和适配器可能与工件发生碰撞。使用标准切削刀具时，切削刃与工件完全啮合，从而产生横向切削力，从而引发振动、颤动，从而导致刀具失效。电火花加工（EDM）通常被用作深腔加工的替代方法，但它非常耗时且成本高。

Meissner AG 是一家德国原型、生产工具和模具制造商，在生产需要处理紧凑型腔、窄腹板和高轮廓的水套型芯工具时遇到了这样的挑战。作为始终与最新生产设备和技术保持同步的制造商，Meissner 发现即使使用 5 轴加工，也无法实现此类工作的最佳性能。

Meissner 成立于 1922 年，总部位于德国 Biedenkopf-Wallau，为世界各地的客户提供包括原型开发、设计和制造以及生产工具和模具的服务。产品模具可能包括用于铸造发动机缸体、气缸盖、各种材料的汽车轮辋部件的工具、油箱和加油管的吹塑模具等。

Meissner 共有 340 名员工，其中大约 50 名是工程师。 Meissner 非常重视产品的卓越性、可靠性和持续创新。 Meissner 采用现代设备和技术以及几乎所有汽车行业的 CAD 系统和基于 CAD 的数据管理，以实现与客户的有效沟通。

Meissner 是德国最早引入 5 轴加工的公司之一。循环时间的减少和精度的提高是5轴CNC加工中心的两大优势。然而，Meissner 的产品工程师越来越频繁地发现，对于某些部件，依赖 5 轴加工并不总是有意义的。

Meissner 机械生产部门负责人 Christoph Schwarz 表示，无法充分发挥 5 轴加工中心的潜力，这在水套型芯工具的加工中尤为明显。

“使用这些工具，我们可以拥有狭窄的区域、狭窄的口袋、狭窄的腹板和高轮廓，”Schwarz 说。 “机器的旋转运动受到限制，这会降低速度和进给量。”

根据 Schwarz 的说法，旋转运动也给工具带来了更大的压力。因此，根据工件的几何形状，5 轴加工中心可能并不总是有意义的。 Meissner 也一直在使用 EDM 加工深型腔工件，但耗时且成本高。

“使用正确的工具，我们的比较表明，对于某些工件，使用 3 轴加工中心的速度要快得多，”Schwarz 说。

深而窄的腔体通常需要非常长而薄的工具。刀具的偏斜是加工过程中的常见问题。出于这个原因，Meissner 一直在寻找替代方案，因为它既不想在 5 轴上进行角度铣削，也不想选择 EDM。

使用 OSG 的 2 刃环形和球头立铣刀，似乎已经找到了解决方案，特别是用于水套核心工具的轮廓粗加工和精加工。将 OSG 的环形和球头立铣刀与 3 轴加工中心结合使用的想法是在今年年初的另一个项目中产生的。 Schwarz 解释说，选择 OSG 的 WXS® 系列的环形和球头立铣刀有很多原因。

“首先，这是积极的体验。 OSG 总是表现出对询问的回应，交货时间很短，而且建议很有能力，”施瓦茨说。 “然而，更重要的是，它是从这些刀具中获得的结果。”

WXS® 和 WXS-C 系列的铣刀源自 OSG 在日本的总部，而 EPL 系列的刀具则在 OSG 位于格平根的德国工厂制造。 WXS® 立铣刀系列采用纳米技术的超硬涂层设计，具有高耐热性。它的设计目的是在 50 HRC 以上的工作材料中表现出色。 OSG 原始 WXL® 涂层具有 1,300°C 的氧化温度，即使在高速或干式加工中也能实现更高的主轴速度和更长的刀具寿命。其独特的刀具几何形状即使在困难的加工条件下也能实现高质量、高精度的铣削。除了 WXS® 立铣刀外，WXS-CRE 还是一款 5 刃高性能硬质合金立铣刀，具有超大半径，设计用于加工硬度高达 65 HRC 的材料。最后但同样重要的是，EPL 是 2 刃、高性能、长颈和球头立铣刀系列，设计用于处理 45 HRC 和高达 60 HRC 的材料。

使用 3 轴铣削对具有深腔的水套型芯工具进行了加工试验。来自不同制造商的工具在相同条件下进行了测试。据 Meissner 生产部门经理 Matthias Bassler 称，该决定有利于 OSG。

“我们不会关注最后一秒，但时间对我们来说也是一个重要因素，”Bassler 说。

“我们有很多非常耗时的精加工操作。质量、刀具寿命和过程的可靠性非常重要。任何可能需要的返工——无论出于何种原因——都会对成本产生巨大影响。我们的测试表明，使用这种材料，我们在使用其他制造商的工具时必须运行一个额外的步骤。另一方面，有了 OSG，一切都很顺利，”Bassler 说。

除了生产力，迈斯纳对尺寸精度和表面光洁度也有严格的要求。核心工具以 0.3 毫米的最佳加工联盟进行预精加工。精加工后，各级公差必须在规定的0.03mm公差范围内。这样的结果自然需要适当的编程。

“要做好这项工作，首先必须确定刀具顺序，”Meissner 的 CAM 程序员 Christoph Rothenpieler 说。

“粗加工和预精加工刀具的选择应使后期精加工过程中发生的变形尽可能小。这是准备最佳轮廓的唯一方法，”Rothenpieler 补充道。

实现这种精度的先决条件高度依赖于加工中心和切削工具。在这种情况下，Hermle 加工中心可提供最佳效果。 80% 的精加工工作都是在这些机器上完成的。在刀具方面，OSG 销售经理 Uli Blöcher 知道什么是真正重要的。

“刀具之间的差异主要取决于硬质合金的选择、切削刃的几何形状、锥度的刚度，最重要的是，取决于基材或刀具在切削刃处的工作方式，”Blöcher 说。

OSG 的 EXOCARB® WXS® 系列提供独特的切削刀具几何形状，旨在通过深度应用实现更快的循环时间。切削几何形状的螺旋槽技术有助于最大限度地减少振动和颤振，从而实现稳定的轮廓铣削。

观看此短视频，了解 OSG 的 EXOCARB® WXS® 与竞争对手的 D2 工具钢立铣刀之间的发热比较：

Meissner 对替代加工解决方案的追求使他们能够重振许多 3 轴加工中心，同时让他们的 5 轴加工中心在其他工作中全面投入生产。

使用正确的工具，3 轴可以胜过 5 轴加工中心，从而最大限度地提高盈利能力。 OSG 的工具表明，在 3 轴上切削深和窄是可能的，同时减少颤振、循环时间和设置时间，同时提高去除率和刀具寿命。有时质疑已确立的方法可能是迈向进步的第一步。

以前曾在 SHAPE IT 杂志上发表过。