如何在刀具磨削中减少辅助加工时间

图：整体刀具自动制造单元

随着金属加工向着高速化、复合化、自动化化方向的发展，主机的加工时间越来越短，这对减少辅助加工时间提出了强烈的要求。尽管许多数控刀具磨床已经实现了一次装夹完成几乎所有的磨削工具，瓦尔特甚至推出了将磨削加工硬质合金刀具和电解加工金刚石刀具两种功能整合在一起的新型数控工具磨床，制造刀具的人们仍然希望进一步加快刀具制造的节拍。在这样的情况下，数控加工设备的参数设置(刀具测量及设置/编程)时间就越来越成为制约生产效率的瓶颈，这个瓶颈在数控刀具磨床上尤其突出。这是因为刀具产品品种繁多，各种类型刀具的尺寸和角度复杂，3维的数学模型又经常使测量工件、修整砂轮、调整参数等等可能需要多次循环，使得砂轮测量、编程和调整时间较长。由于数控刀具磨床价值不菲，使得相关的设备运行和能源费、设备折旧费、人员工资等费用居高不下，刀具的制造费用就难以得到进一步的降低。而对刀具制造商而言，刀具制造费用的水平会直接影响他们在市场上的竞争能力，影响刀具制造商自身的利润空间甚至生存空间。
面对这样的局势，瓦尔特想方设法使用先进合理的工艺方案来应对这种变化。瓦尔特公司将这个一揽子解决方案称为刀具自动制造单元(Automated Tool Room)。该单元由瓦尔特的刀具磨床、刀具测量机和刀具虚拟磨削软件三部分组成，构成了一个集砂轮检测、参数计算、程序生成、磨削制造、刀具测量、自动补偿于一体的系统。这种方法可以避免试加工所带来的诸如占用机时长、砂轮消耗甚至破损、浪费棒料等等许多问题，有效地减少编程调试、机床设置、测量站与磨床间的数据传递等辅助加工准备工作时间，最大限度地发挥数控刀具磨床的生产能力。

通过刀具自动制造单元，我们可以将本该输入到机床的全套刀具几何参数和磨削工艺参数输入到模拟磨削软件，该软件就可以对机床的磨削过程、刀具磨削后的状态进行仿真。用户不但可以停留在磨削过程中的任何一点对整个机床或刀具进行多视角、近距离的观察，而且可以自动检测在刀具磨削的制造过程中是否产生干涉。如果结果满意，程序可以直接输入到机床上立即进行加工，其真实的加工状况和模拟的理论上没有任何差别。运用投影光、反射光和聚焦测距原理的应用、先进的计算机图像处理和数字控制技术对砂轮和刀具进行 “无接触”和“程序化”的测量，使虚拟磨削软件的仿真效果可以达到完美的地步。运行虚拟磨削软件的工作站、刀具磨床和刀具测量机还构成一个局域网络，刀具设置参数、砂轮参数可以共享，即节省了时间又避免了人工输入所带来的误操作。

通过刀具自动制造单元，我们可以节省很多时间。据测算，使用模拟磨削软件的可减少编程调试时间通常在30%以上，模拟磨削软件和自动测量的结合可减少机床设置时间达40%以上，而整个刀具自动制造单元的运用，可将机床设置时间减少达50%以上。刀具自动制造单元的出现也能给使用刀具进行切削加工的提供一些启示，我们应该可以通过技术手段来减少程序生成、程序调试、刀具检测、工件检测、数据传输等环节的占机时间，通过机外精确的模拟加工来减少调试时间。尽管由于刀具切削的状况由于刀-屑付的摩擦、排除切屑等问题远较磨削加工复杂，但计算机技术的不断发展给仿真模拟切削的实现带来了希望。

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