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对于德国Lemgo的Pr·zisions-Brems-Scheiben GmbH公司技术经理Hans Konrad来说，使用陶瓷切削材料加工刹车盘绝对是达到最新技术发展水平的，虽然他确信仍然还可以通过使用CBN 得到进一步提高 – 但是最初的尝试失败了。后来山高的专家提供了答案：加工未完成的铸件必须在被加工的两周之前进行“时效处理” – 然后结果将完全不同。
“使用陶瓷切削材料，每个切削刃平均能加工 200 个刹车盘，”Hans Konrad 说“但如果我们使用CBN，我们必须使每个切削刃能至少加工 2000 个刹车盘。”换句话说，“只有当它是划算的”，换成一种新的切削材料才是值得的。虽然CBN刀具的刀片要比陶瓷刀片贵二十多倍，即使刀具寿命只长十倍，它们仍然是划算的，因为换刀仅在每三班之后发生，不是到目前为止的每班换刀。 （图片）
当第一主轴从传送带上抓取一个新工件的同时，第二主轴（立式）彻底完成刹车盘的其它侧面PBS所生产刹车盘的材料只有GG15、GG20和GG25，生产批量从 500 到 8000 件。生产工厂实行三班工作，每班约生产1,500个刹车盘。每天的产量为4,500 个，平均年产量接近110万个，种类多达220 种。PBS 刹车盘通过它的长期客户 ATE Continental Teves AG进行销售，在备件市场上卖得非常成功。
“我们在Hessapp双主轴机床上加工，”Hans Konrad 说，“它通过端面向下的抓取主轴从传送带抓取工件，并在第一次装夹中完整地加工出一个侧面。然后该机床把工件自动且绝对精确地传送到第二主轴。当第一主轴从传送带上抓取一个新工件的同时，第二主轴（立式）在第二次装夹中完成全部加工，包括高精度、高光洁度加工刹车面。根据刹车盘直径和深度的不同，整个过程要花45 到 70 秒之间。”
“我们加工刹车盘时基本上是完全干式加工，”Hans Konrad说，“而且我们通常使用陶瓷切削材料 – 那是代表今日最新技术发展水平的。”与整体硬质合金相比，陶瓷允许的切削速度高达 1200 m/min 。那大约是整体硬质合金所能获得性能表现的五倍。再者，陶瓷切削材料在近些年已经有显著的改善提高。传统的混合陶瓷在此期间已经很大程度上被氮化硅陶瓷替代了。可是，这些提高并没有分散他搜寻更好的切削材料的注意力，五年前的一次调研引发了一次与山高专家讨论关于 CBN 的使用。山高已经在实际应用中取得了 2000 m/min 的切削速度。（图片）
在双主轴立式机床上加工的刹车盘 – 完全干式切削非常惊人的成果
作为铣削飞轮和相近零件所用刀柄和整体硬质合金刀具的供应商，山高早已被PBS公司熟知，而且其销售工程师也熟悉该公司的加工应用。当山高建议使用CBN刀片的刀盘加工PBS的刹车盘，对这种新型切削材料进行了深入的试验 – 并获得了非常惊人的成果。由于受到卡盘转动速度的限制，最初的切削速度提高到不超过1200–1600 m/min 。在某些试验中，每个切削刃的刀具寿命剧增到少有的4000个。相对照的是：陶瓷刀片的每个切削刃的平均寿命仅为 200个刹车盘。
但是这种兴高采烈的心情持续得很短，因为CBN的切削刃经常在仅仅加工 25 个刹车盘后就承认失败了。“在那时我们对刀具寿命的这种剧烈波动没有一个合乎逻辑的解释，”Hans Konrad说。“材料分析也没有给我们任何有用的线索。无论如何，刀具寿命有如此大的差异，要获得一个平稳的生产流程是不可能的。”
在对所有可能的原因进行长期而且艰苦的研究之后，秘密最终被揣摩出来了。山高的现场服务工程师Hans-Georg Nondorf解释道：“同时也在其他客户生产工厂进行的试验给我们很多经验教训。铸件的化学成分分析根本没有帮助。最终促使我们走上正轨的正是我们回忆了金加工老师傅的格言：铸件越旧，它越是容易加工。”
这位有经验的金属切削专家知道，工程界的常规操作是把铸件存放一年之后才来加工它们。另一方面，有关真正的时效过程知道得很少：在这个过程的什么阶段开始产生对来CBN说最优化的加工性？进行了进一步的深入试验，这次的铸件全部来自同一个批次，而且都在相同的工况下加工。渐渐地揭开了秘密：“铸件就象是好的牛排–挂的时间越长，其效果就越好。”
发现了在十二天之后加工性没有明显的变化。另一方面，在铸件时效处理的前十天，加工性发生引人注目的改变。Hans-Georg Nondorf 说：“用CBN加工当天出炉的新铸件，刀具寿命在五至十个零件之间。如果同样的铸件在十二天之后用相同的刀具进行加工，平均刀具寿命达到难以置信的3,000个零件!”
PBS公司技术经理Hans Konrad说：“…如果我们使用 CBN，我们必须能使每个切削刃至少能加工2000 个刹车盘。”
新发现达成了买卖
山高和PBS公司现在以充沛的精力恢复了试验。发现了使用CBN获得稳定的加工性能所依赖的许多参数：除了必须在加工之前至少时效处理十二天之外，铸件一定不能合金化，因为这会使刀具寿命缩短到绝对的最小值，即便是在相当长的时效处理之后。因此在PBS公司CBN的使用限于非合金铸件，然而它超过PBS公司产量的三分之一。“合金铸件，”Hans Konrad 说，“仍然采用陶瓷刀具进行加工。我们还没有找到更好的解决方案。”山高的专家现在开始着手澄清这个问题。考虑到用CBN300加工含Cr铸铁的发动机缸体已经取得极好的效果，他们当然不会满足现状 。
同时，CBN刀片本身也已经朝着提高工艺稳定性和可靠性方向进一步发展。新设计的刀杆也已经提高了刀片的稳定性。 “此外,”Hans-Georg Nondorf说，“我们旨在改进精加工工艺以防止刹车盘积聚应力。这将免除操作工介入工艺并采取必须的与质量相关的修正的需要。”（图片）
CBN 刀片 – 当被正确使用时就成为无敌的粗加工刀具进一步提高潜力
已经了解了很多关于经济高效使用CBN的先决条件：除了铸件的时效和成分结构之外，更重要的因素是熟悉CBN的加工特性和经良好培训的人员。Hans Konrad说：“使用CBN加工时，当前主要情况是绝对的清洁。当产量达到 1500 个零件或更多，这些花费是值得的。”而这仅应用于约占30 % 的总产量，在这种限定范围内的结果是非常满意的：每班产量已经提高了10 – 20 % ，而且必要加工时间的缩短占总量的20%。既然刀具寿命已经显著提高，在一个工作班内没必要更换刀片，优势是“能容易地提高生产率25 % 而且仅此一项就能补偿使用CBN带来的额外成本”。
“与陶瓷刀片相比，使用CBN刀片最大的问题，”PBS公司 NC编程负责主管Manfred Krimp说，“是它们对外部影响非常敏感，尤其是当它们没有被绝对小心的操作时。”例如，为了确保在刀杆上的正确安装，刀片的表面在翻转之前必须彻底清洁。归因于它们在非常长的使用期内必须被磨平，否则将会产生切削刃上的积屑瘤，“这昂贵的刀片也许很容易仅在50个零件之后损坏。”
总而言之，Hans Konrad 对他的刀具供应商非常满意：“我们和山高处得很好。没有竞争对手做得比它更好。我们的目标是获得一个市场上能提供的最佳的可靠、稳定而且快速的生产工艺 – 而且我确信我们一起将仍然能取得相当多的进步。”当提到ABS的寿命要求时，它们“没有上限”。每个切削刃至少加工4000 个零件是下一步的生产目标 – 这个目标在粗加工应用时已经达到了一半。弱点仍然是精加工。Hans Konrad 看到了刀片几何形状方面最具改进的潜力 – 而且实际上他期望在随后的几周内看到“来自山高的新解决方案”。Hans-Georg Nondorf 自信地说：“他将肯得到新的解决方案。”Karl-Wilhelm F?rster赞同Nondorf的论点：“我们正不断地推进新的研发。我们也将满足PBS公司设定的目标 – 归因于我们之间非常紧密地团队协作。”
山高刀具是全球硬质合金刀具及相关产品的领袖之一，它是机加工解决方案知识驱动型提供商的主力之一。
山高提供超过20,000种的大到机床刀柄、小到刀片、甚至能覆盖特殊加工应用的产品系列。
山高在为全世界的公司提供关键技术和削减成本的合作伙伴关系方面很有优势。
7/10/2008
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