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看好先进材料制程增温国内外大厂磨刀霍霍
 

【作者: 陳念舜】2016年01月14日 星期四

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因应现代新型飞机注重节能减碳与轻量化的设计,除首重飞安外,飞机减重计画成为世界各国航太大厂成本考量的另一重大课题,未来的飞机结构件,复合材料的应用将占很大比例。近来亦有国内外不少刀具厂商纷纷发表自家针对航太、轻量化电动车、人工关节等非铁材质(铝、不锈钢、玻璃、陶瓷)或硬质模具加工之解决方案。



图1 : 飞机减重计画成为世界各国航太大厂成本考量的另一重大课题,未来的飞机结构件,复合材料的应用将占很大比例。 (source:unionguanajuato.mx)
图1 : 飞机减重计画成为世界各国航太大厂成本考量的另一重大课题,未来的飞机结构件,复合材料的应用将占很大比例。 (source:unionguanajuato.mx)

对于国内外专业刀具制造厂商而言,随着新材料、新产品的不断出现,刀具业者必须解决硬、脆、韧、黏等难加工材料的加工,现今刀具实用与否的关键主要还在:加工材料应用、研磨制造与涂层3项。如台湾厂商七骏科技便强调从钨钢材料开始,代理自营进口瑞士ETM品牌已有近30年经验,可针对各种非铁金属,提供不同钨钢材料;采用德国WALTER磨刀设备及其开发的新式软体,可以做到更复杂的刀具不等分割之几何切削角度的设计,顺利加工以往难切削材料;并配合各种材质,与长期合作的协力厂开发专用钛合金、不锈钢、高镍/铝合金涂层;最后,利用自有测试用的高速CNC加工中心机,在出厂前完成测试。


同时与数家国际大厂在刀具优化上合作,主要研发用于不锈钢、铝/钛合金等难加工材料,并投入量产;与相关CNC工具机、刀把制造厂商密切联系,以达到供应链垂直整合的目标;因应客户需求,随时安排RD人员到现场讨论及共同开发。针对客户的加工机种类,可以同时提供一般普遍用刀具及高端用户极限加工用的3H(HSC高速、HPC高效率、HFC高进给)等级刀具。


顺应五轴加工机台日系烧结刀把实现最理想设计

此外,随着加工方式渐趋复杂化,包括五轴、车铣复合加工机因单机多用途,可缩小占地面积、减少机械重覆投资,而成为新世代机种趋势。但单机成本过高、加工方式受限和刀具取得不易,将是一大挑战!选择烧结式刀把,亦是解决方式之一,但受限于钢材难以取得,目前市场主力仍为德国HAIMA、日本MST两大品牌。


由坤嵘企业引进的MST日本沟口烧结式刀把,强调有别于传统弹簧筒夹刀把、强力铣刀夹头的先端部太粗,也可能让主轴头与加工物间发生干涉,或使刀具偏摆、颤震。在五轴加工上所需的刀把形状是在先端部位尽可能细长,而根部要粗壮。即使是加长型刀杆,刚性还要作到不会震动的设计。此外,该烧结式刀把连接的球刀中心因为无切削力,所以能利用主轴倾斜来避开静点切削问题,提升切削速度、改善加工表面品质。该公司所引进MST一体型曲线烧结式刀把的独特2维曲线,则实现了最理想的刀把设计。


其肉厚1.5mm,比起筒夹式刀把较不易变形,所以把握力高出3倍;突出量少,刚性更佳,有助于避免刀具干涉问题。尤其在最能发挥五轴加工优势的飞机引擎叶片等,形状复杂且干涉多的工件上,二维曲线烧结刀杆能利用其独特细长的特性,使刀具突出长控制在最短,伸入叶片之间,进行高品质且高效率的五轴零组件加工。



图2 : MST一体型曲线烧结式刀把的独特2维曲线,实现了最理想的刀把设计。 (source:china.makepolo.com)
图2 : MST一体型曲线烧结式刀把的独特2维曲线,实现了最理想的刀把设计。 (source:china.makepolo.com)

此外,由于MST刀杆独家采用烧结专用不锈钢材质,可耐热720℃,不像他牌模具钢材质只能耐热580℃。且前者热膨胀细数为后者的1.6倍,只要以热风式装置吹出的300℃温风加热70秒即可;即使反覆加热、装卸2,000次以上,精度还保持在3μm内。不像后者须用高周波电磁感应式加热500℃的急速变化,可能让材质受热变形而难以拔出,减少使用寿命。


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