自动化的刀具修磨

　　本文译自德国Werkstatt und Betrieb 杂志

　　作者：Joachim Jäckl

　　Schnebelt 公司坐落在德国奥芬堡市附近的舒特瓦尔德镇，在1985 年Schnebelt 公司成立之初，它还是一家只能修磨圆锯片的小厂。但仅仅只用了2 年时间Rolf Schnebelt 就将公司的产品扩大到了加工机床，并成为机床的销售代理商。Schnebelt 公司自己的第一个机械加工工业园区成立于1996 年，用现代化的、计算机控制的磨削机床生产精密加工用刀具。不久前，ANCA 公司两位创始人之一的Pat Boland 访问了Schnebelt 公司，考察了Schnebelt 公司是如何利用AR300 自动化上料机构、中间衬套自动化完成不同直径刀具的高精度生产制造和修磨的。

　　令人折服的软件和技术培训

　　Rolf Schnebelt 和Pat Boland 领导的两家公司有着深厚的历史渊源。在1996 年ANCA 成立德国分公司时，两家企业就开始了直柄刀具的修磨合作了。但为什么Rolf 看中了一家澳大利亚制造商生产的设备呢？

　　Rolf 表示，进入一个全新的业务领域，寻找最合适的工具磨床需要一些时间。当时市场中已有的工具磨床性能均不尽人意，控制系统的性能不能令人信服，将编写好的 NC 数控程序传送到数控磨床上的时间至少需要30 秒钟、有时甚至更长。然后Rolf 就看到了ANCA 公司的数控磨床——当时还没有一个竞争对手能够提供与其抗衡的解决方案。强大的控制性能、易于使用的控制软件、德国本地的技术培训使Rolf 可以轻松地操作使用ANCA 五轴数控磨床。“五轴数控磨床的先进性给我们留下了深刻的印象。这些先进性的具体表现体现在各坐标轴的控制和运动速度方面，也体现在它加工后的表面质量方面。”Rolf 说道。 Pat 也就当时的情况解释说道：“从成立之初我们就一直致力于自动化技术的研发。我们的目标始终是通过新的软件、控制技术和自动化解决方案实现机床设备质的飞跃。当然，我们当时和现在的所有研发工作都是建立在满足用户需求之上的工作。但我们的任务也包括了开发全新的磨削工艺技术，例如我们已经成功地完成了磨削加工的3D 仿真模拟、在磨削机床中引进了线性驱动技术或者激光测量技术等等。”

　　Jan Langfelder 描述了ANCA 公司成功进入德国市场时的情景：“20 世纪90 年代初期，只有那些认识到我们新技术解决方案应用潜力，并对我们的机床设备进行了测试的大公司才有可能采用我们的数控磨床解决方案。当然，在实践中获得成功也是我们企业经营战略中的重要组成部分。然而，为了用我们的勇气和创新精神征服中小企业我们也必须亲临现场、增进相互信任。成立ANCA 德国公司就是迈出的最重要一步。我们最终赢得了Schnebelt 公司的信任，并安装使用了我们卖到德国的两台设备。”

　　依托特种设备实现增长

　　Rolf 证实道：“我在汉堡的Nortec 展会期间了解了 ANCA 公司设计制造的数控磨床。我们对这台设备的性能非常满意。Langefelder 的承诺、支持与帮助对我们下决心购买这台数控磨床也起到了决定性的作用。我还清楚地记得我们在一起吃午饭时就敲定了购买合同，Langfelder 负责设备的调试和技术培训。顺便说一句，这台设备的安装面积也是一个重要因素，我们当时是在车库里修磨刀具的，也就是说，设备安装场地非常狭小。”

　　在接下来的几年时间里Schnebelt 公司不断开发各种刀具，尤其是满足用户特定需求的特种刀具。早在1996 年， Schnebelt 公司就在市场中推出了能够满足苛刻加工条件要求的硬质合金整体刀具。经营业务的不断发展也给企业带来了良好的经济效益，2002 年时Schnebelt 公司新建了一个总面积为4000m2、含有生产车间和物流仓库的厂房。2014 年时又向市场推出了自己研发生产的、可以在高性能的高速铣削加工中使用的、带有涂层材料的HPC 专用铣刀，进一步地实现了技术进步。同时，Schnebelt 公司还专门用ANCA 公司的数控工具磨床为本地区的客户生产和修磨铣、钻、铰类刀具。

　　在去年公司成立35 周年庆典之后Schnebelt 夫妇将家族企业的领导权交给了他们的儿子，由儿子Pascal Schnebelt 和儿媳Silke Schnebelt 一起经营。凭借企业40 多名员工的共同努力和全新的企业品牌形象，这家技术服务商正在一步步地实现自己雄心勃勃的经营目标。其中最重要的就是通过市场开发，在数字化技术的助力下扩大刀具研发、生产和修磨的市场领域。

　　下一步：数字化和自动化

　　在Schnebelt 公司实现自己雄心勃勃宏伟目标的征途中，长期以来的合作伙伴ANCA 公司也发挥着重要的作用。 ANCA 公司配备了自动上料机的新型FX5 数控工具磨床可以自动更换夹持不同直径的钻头、铣刀。这也使Schnebelt 公司新任领导人集中精力专注于企业的核心任务。据 Schnebelt 公司负责生产的Trotz komplexer 说，尽管刀具修磨的工艺非常复杂，每批次修磨的刀具数量较小，新型FX5 数控工具磨仍然能够连续工作5-6 小时，期间根本无需操作者介入。他说：“我们的与众不同之处就是，即使是在小批量生产过程中我们也能高效、高质量地修磨高速切削加工刀具，在不降低刀具修磨质量的前提下为客户带来益处。对我们来讲，再复杂的刀具几何形状，小到只有2mm 的直径也都不是问题。”

　　刀具设计、刀具几何参数的测量分析和修磨数控程序的编制都需要有专家级的丰富专业技术知识和经验，而完成这些任务的时间是有限的。因此，自动化是提高刀具修磨效率的唯一方法。这一众所周知的事实也是ANCA 公司抓住的一个重大机遇：确保用户企业无需重大的组织机构调整，没有长时间的入门级学习培训就能加入自动化加工大军。

　　ANCA 公司凭借自己研发设计的AR300 型自动上料机为用户企业提供了一个入门级的自动化解决方案，让用户企业可以简简单单、轻轻松松而且实实在在的体验到自动化生产制造的好处。2 台机械手的三轴机器人系统可以快速、准确地完成直径2-20mm 直柄刀具的装卸并确保不增加FX 系列数控工具磨的占地面积。同时，FX 系列数控工具磨的控制系统也是ANCA 公司自己开发的。对于自动化技术的入门者来讲，最重要的是用ANCA 公司的Roboteach 软件包调试设备，Robmate 软件编写数控修磨加工程序并在通过该软件的用户界面或者手动控制器完成上述种种任务。用户不需要具备机器人控制程序编制方面的专业技术知识。

　　落实用户的要求

　　RA300自动上料解决方案的另一个重要特色就是能够处理不同直径的修磨刀具。除了使用非常灵活的控制软件之外， FX 系列的刀具磨床还利用与外径尺寸相同的中间衬套实现了不同直径直柄刀具在磨削卡盘中的装夹。RA300 上料机的标准卡爪将衬套装夹到数控工具磨卡盘上。因此，托盘上不仅可以容纳直径相同的不同批次的带修磨直柄刀具，而且还可以将带修磨直柄刀具的直径差异扩展到2-18mm。

　　“这一解决方案极大地提高了数控刀具磨的使用范围和生产制造灵活性，”Schnebelt 说，“起初我们很难实现很小的公差要求，但换用了ANCA 数控刀具磨床之后我们很快找到了合适的解决办法，”Jörg Scheidecker 补充说道，“我们用GDS μGrind 夹头适配器取代了原来的卡盘和弹簧夹头，从而满足了小直径刀具修磨时的公差要求。在制造新刀具时，可以利用ANCA 公司控制软件中的跳动补偿功能来消除刀具加工过程中的圆跳动偏差和摆动偏差。”

　　可以想象到的是，Schnebelt 公司下一步有可能引进 ANCA 公司测试过的RFID 技术。在当前使用的技术中，机器人、机械手是在数控程序的控制下依次从托盘上指定的位置处抓取毛坯的，RFID 射频芯片提高了托盘上零件摆放的灵活性，数控系统利用RFID 射频芯片在托盘上自动寻找待加工刀具，从而实现了托盘上待加工毛坯的无序混放、大大缩短了生产准备时间。“我们在自动化生产的征途中已经取得了成功，我们当然可以在这一领域继续阔步前进。”Schnebelt 总结性地说道。已经确定的、到ANCA 公司的参观访问将会让Schnebelt 公司更加深入的了解ANCA 公司正在开发的应用技术。同时，Schnebelt 公司也是第一家进入ANCA“年度刀具”大奖赛的德国企业。在过去的五年时间里，这一大奖一直是颁发给那些在最复杂刀具、最高效刀具和创新性刀具产品做出突出贡献的精密刀具制造商。下一次的颁奖典礼将会在EMO 汉诺威金属加工世界上颁发。