核心提示：切削刀具制造商 Shape-Master Tool 公司在加工傳統(tǒng)切削刀具材料及復(fù)雜幾何形狀方面表現(xiàn)優(yōu)異，但需要在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)突破。由于切削刀具材料在不斷發(fā)展并給加工提出了更高的要求，磨床制造商必須進(jìn)行升級(jí)，否則可能在競(jìng)爭(zhēng)中失敗。 　　切削刀具制造商 Shape-Master Tool 公司在加工傳統(tǒng)切削刀具材料及復(fù)雜幾何形狀方面表現(xiàn)優(yōu)異，但需要在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)突破。由于切削刀具材料在不斷發(fā)展并給加工提出了更高的要求，磨床制造商必須進(jìn)行升級(jí)，否則可能在競(jìng)爭(zhēng)中失敗。 　　40 年前，這家位于伊利諾斯州、柯克蘭的公司開(kāi)始經(jīng)營(yíng)磨削刀具業(yè)務(wù)，主要涉及天然鉆石材料。然而，現(xiàn)代切削刀具的材料包羅萬(wàn)象，包括硬質(zhì)合金到人造單晶鉆石（MCD）、多晶鉆石（PCD）、化學(xué)氣相沉積鉆石（CVD）、立方氮化硼(CBN)及陶瓷等。同樣，Shape-Master 公司生產(chǎn)的刀具種類(lèi)已由可轉(zhuǎn)位PCD、PCBN刀片擴(kuò)展到了各種類(lèi)型的刀具及回轉(zhuǎn)刀具。 　　為應(yīng)對(duì)先進(jìn)切削刀具材料的特殊挑戰(zhàn)，Shape-Master 購(gòu)進(jìn)了兩臺(tái)北美最先進(jìn)的激光刀具加工機(jī)器。
　　激光技術(shù)不但增強(qiáng)了 Shape-Master 的生產(chǎn)力，使其能力克各種難以處理的材料，而且也讓公司能夠與大型刀具定制供應(yīng)商相抗衡。憑借激光技術(shù)的生產(chǎn)靈活性，Shape-Master 在保障質(zhì)量及供貨期的前提下，能以較高的成本效益處理從 50 件的小量個(gè)性化加工，到數(shù)千件每年經(jīng)常性計(jì)劃的各種尺寸刀具。
　　僅在幾個(gè)月的培訓(xùn)和實(shí)踐學(xué)習(xí)之后，Shape-Master 就開(kāi)始利用激光機(jī)擴(kuò)展了產(chǎn)品范圍及業(yè)務(wù)范圍，包括回轉(zhuǎn)刀具。目前，工廠的業(yè)務(wù)有相當(dāng)一部分源自回轉(zhuǎn)類(lèi)刀具，同時(shí)工廠在計(jì)劃繼續(xù)拓寬產(chǎn)品種類(lèi)。 　　此外，Shape-Master 還有能力收回先前外包業(yè)務(wù)。這點(diǎn)特別重要，因?yàn)?Shape-Master 的宗旨和目標(biāo)是盡可能將業(yè)務(wù)保持在公司內(nèi)部。
　　Shape-Master 的“EWAG LASER LINE ULTRA”激光機(jī)購(gòu)自聯(lián)合磨削集團(tuán)。機(jī)器采用最先進(jìn)的超短脈沖激光技術(shù)，只需一次裝夾即可加工各種具有復(fù)雜幾何形狀的高品質(zhì)切削刀具其。 　　這些機(jī)器擁有 EWAG Laser Touch Machining® 激光加工專(zhuān)利技術(shù)，可處理所有最新商用精密磨削刀具材料，包括硬質(zhì)合金、CBN、PCD、CVD 和 MCD 等。機(jī)器不會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)區(qū)，因此刀具的表面加工質(zhì)量極其優(yōu)異，且壽命更長(zhǎng)。
　　Laser Touch Machining® 激光機(jī)采用一種切向激光束加工工藝，通過(guò)在 10 皮秒的極短脈沖內(nèi)使用激光束外沿塑造刀具表面，從而生成切削刀具的邊緣和幾何形狀。這些超短激光脈沖會(huì)直接蒸發(fā)材料，而不產(chǎn)生明顯的熱量。在重復(fù)掃描工藝中，激光掃描單元與機(jī)器的八個(gè)數(shù)控軸同步運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生刀具的幾何形狀。 　　Shape-Master 的員工不到 30 名，在激光加工機(jī)器和數(shù)控磨床的幫助下，每月產(chǎn)出數(shù)千件刀具。公司主要生產(chǎn)立方氮化硼刀具，也有相當(dāng)一部分是鉆石刀具。公司運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)，使生產(chǎn)保持在每日 1.5 班次標(biāo)準(zhǔn)以上。
　　Shape-Master 的兩臺(tái) LASER LINE ULTRA 激光磨床均裝備了自動(dòng)化技術(shù)。其中一臺(tái)集成了 6 軸 FANUC 機(jī)器人、二合一的 HSK 63 型刀架和托盤(pán)。所有裝備均可在無(wú)光線環(huán)境下不間斷地進(jìn)行回轉(zhuǎn)刀具的全自動(dòng)生產(chǎn)。該機(jī)器還可使可轉(zhuǎn)位鉆石切削刀片的大批量生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
　　Shape-Master 的另一臺(tái) LASER LINE ULTRA 激光磨床的料垛系統(tǒng)可調(diào)整托盤(pán)的高度，使承載能力翻倍。當(dāng)加工較短或較低的工件時(shí)，8 個(gè)托盤(pán)向上運(yùn)動(dòng)，配合料垛系統(tǒng)，每個(gè)托盤(pán)可承載多達(dá) 300 件工件。EWAG LASER LINE ULTRA 激光磨床的靈活、自動(dòng)化的特點(diǎn)，正是 Shape-Master 決定采用的主要因素。
　　“我們一直在使用 EWAG 的磨削機(jī)器”，Shape-Master Tool 公司的應(yīng)用經(jīng)理 Dan Chambers 如是說(shuō)。“我們首先引入了 EWAG 的手動(dòng)機(jī)器，隨后在 90 年代添加了 EWAMATIC LINE 數(shù)控磨床，并且沿用至今”。
　　Chambers 表示，Shape-Master 花了一些時(shí)間，現(xiàn)在已熟練掌握 LASER LINE ULTRA 激光磨床的操作和功能。設(shè)備供應(yīng)商提供在 EWAG 瑞士總部為期一周，以及在工廠內(nèi)部為期一周的培訓(xùn)。但他補(bǔ)充說(shuō)，培訓(xùn)是一個(gè)持續(xù)的過(guò)程。
　　“聯(lián)合磨削集團(tuán)非常重視培訓(xùn)并向其設(shè)備提供技術(shù)支持”，Chamber 說(shuō)。“他們的客戶(hù)服務(wù)和支持非常全面和及時(shí)。他們隨時(shí)愿意協(xié)助處理任何問(wèn)題并回答任何疑問(wèn)。如果沒(méi)有他們的支持，我的加工廠恐怕無(wú)法取得現(xiàn)有成績(jī)。”
　　他補(bǔ)充說(shuō)，EWAG 公司基于他們的數(shù)控磨床套件開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的軟件，用戶(hù)通過(guò)軟件即可輕松進(jìn)行 LASER LINE ULTRA 激光機(jī)的編程。然而，由于配有多種軸及激光頭，LASER LINE ULTRA 更像加工中心，而非數(shù)控磨床。
　　在 Shape-Master 工廠，LASER LINE ULTRA 激光掃描頭的步進(jìn)率一般是每分鐘幾千毫米，當(dāng)穿過(guò)一把刀具時(shí)，切削步距增量可小到 0.2 微米。根據(jù)幾何形狀的復(fù)雜程度和工件的大小，激光加工的循環(huán)周期從約 1 分鐘到 1 小時(shí)不等。切削刃口和邊緣附近的加工占用了大部分的加工時(shí)間。
　　“激光可加工處理幾何形狀、拋光、刃口處理，而這些都很難或甚至不可能通過(guò)數(shù)控磨床實(shí)現(xiàn)”，Chambers 解釋說(shuō)。“例如加工切削刃口時(shí)，傳統(tǒng)磨削將產(chǎn)生 5 到 10 微米范圍的尖銳邊緣。相比之下，激光加工產(chǎn)生的邊緣范圍僅為 1.5 到 5 微米。能夠達(dá)到這樣的刃口精度，對(duì)我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)顯著的優(yōu)勢(shì)。” 　　只需一個(gè)簡(jiǎn)單的操作，激光束即可使切削刃口變得圓滑以提高強(qiáng)度，而這相當(dāng)于數(shù)控磨削加上刃口后處理的效果。LASER LINE
　　ULTRA 還可加工倒棱以及其他 3D 邊緣形狀。
　　客戶(hù)可用 Shape-Master 刀具來(lái)加工各種材料的部件，材料包括鑄鐵、貧化鈾、鋁合金到工業(yè)用復(fù)合材料等，涵蓋汽車(chē)、航空航天、能源及其他領(lǐng)域。
　　據(jù) Chambers 稱(chēng)，Shape-Master 還為宇宙空間探索行業(yè)生產(chǎn)刀具，并為美國(guó)防御系統(tǒng)提供部件。他還指出，公司的很多航空航天客戶(hù)都使用復(fù)合以及新奇的材料。Chambers 相信這類(lèi)材料會(huì)不斷進(jìn)入汽車(chē)行業(yè)，因?yàn)橥娇蘸教祛I(lǐng)域一樣，汽車(chē)行業(yè)同樣有輕量化和節(jié)能需求。因此，工廠為航空航天領(lǐng)域客戶(hù)所生產(chǎn)的先進(jìn)刀具也會(huì)很快運(yùn)用于汽車(chē)領(lǐng)域。
　　“我們擁有高質(zhì)量的產(chǎn)品和服務(wù)以及優(yōu)秀的員工，我們的回頭客幫助我們口碑相傳”，Chambers 說(shuō)。“我們?cè)诩夹g(shù)、檢驗(yàn)設(shè)備及精整設(shè)備上投入了巨資，可滿足客戶(hù)的所有需求，能夠提供比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更好的產(chǎn)品。這是我們的客戶(hù)所期待的，也是 EWAG 機(jī)器帶給我們的好處”。