以柔克刚

　　本文译自德国Werkstatt und Betrieb 杂志

　　Manroland 公司是一家在胶印机生产领域中技术领先的生产商。这家成立于1871 年的企业有着悠久的工艺技术传承。它们生产的胶印机在商业印刷、包装物印刷和出版印刷中都得到了广泛的应用。Manroland 公司承诺，即使已经印刷了5 亿多次，Manroland 胶印机也依然能够保证足够的印刷质量和图案准确性。

　　Manroland 公司经历了经济动荡的艰苦年代。2011 年，三分之二的职工丢掉了饭碗。Manroland 公司破产后被英国的私人企业Langley 控股公司收购了。新东家采取了企业重组措施，将原来的9 个生产基地集中到了奥芬巴赫市占地总面积114000m2 的厂房内。

　　对目前只有近900 员工的生产来讲，裁员带来了一定的好处。奥芬巴赫迅速耸立起一个高度现代化的、高集成度、各个车间紧密相连的生产综合体。从铸造车间生产印刷机铸件，到印刷机产品的研发设计、机械加工、电气工程和整机装配直至产品销售，所有这一切都在新生的 Manroland 公司内部完成。印刷机械零部件的自制率高达80%。所有的自制件都是在厂区里完成车铣刨磨钻、齿轮加工和热处理的。在企业工作了38 年，当了21 年大型零件生产主管，近三年来一直负责生产过程中所有刀具的Dirk Neuroth 解释说道：“因为我们想自己生产重要的零部件，最大程度地避免受到外部供应商的影响。”

　　像瑞士手表机芯一样的精加工

　　Manroland 印刷机中的关键零部件都是按照瑞士手表的精度进行制造的。然而，不同胶印机的尺寸大小相差很远。一台印刷机由大约6000 个零件组装而成。印刷机的驱动系统所有零部件都是Manroland公司自己制造的，其复杂程度更容易让人联想到XXL 级的手表机芯及其传动齿轮。这些零部件的尺寸必须加工得非常精确，允许的尺寸公差只有4μm。Manroland 公司自己生产制造的零部件尺寸大小范围很广，例如像印刷机侧壁支撑板、印刷胶辊这样的大型件。另外还有一些与印刷机侧壁支撑板和胶辊这类大型件相关的大型零件。

　　Dirk 认为纠正错误的生产工艺流程是他最重要的任务之一。他说：“我们的情况一直不妙。20 多年来，我们一直处在被要求不断改进完善的压力之下。”对他来讲，重要的不是发现问题，而是要彻底解决问题。这里的重点是彻底解决。如果是在以前，Dirk会购买价格低廉的铣刀，但这不一定解决问题。因为铣削工序之后还有其他问题，加工量的增加延长了切削加工工时和增加了设备调整时间，在总体上提高了成品的生产成本。当Dirk 今天再次审视成本时，他想到的更远、更具前瞻性。他的信念是，整个生产过程要从一个具体问题的解决方案中受益。

　　由于机械制造所采用的技术种类非常繁多、用途也非常广泛，因此所使用的切削刀具也是多种多样的。从30 年前Manroland 公司购买了第一批英格索尔刀具之后，越来越多不同品种规格的切削刀具就纷纷登场了。Dirk 非常信任英格索尔公司的应用技术工程师。他说：“当我们一起探讨如何解决生产加工中遇到的问题时，通常都会找到最合适的解决方案，得到理想的结果。应用技术工程师亲临现场的技术支持，使我们每遇到一个技术问题都能很快地解决，节约很多的时间。”

　　侧壁支撑板加工

　　当印刷机的大型侧壁支撑板加工遇到难题时， Manroland 公司的刀具负责人又想到了英格索尔公司。印刷机工作时，各个印刷辊筒之间纸张传递的输送允差只有 0.01mm。为了满足这样严格的公差要求，侧壁支撑板的切削加工精度就显得尤为重要了。一套完整的印刷生产线由多台单独的印刷机组成，而每一台印刷单机都有一左一右两块侧壁支撑板构成。为了确保印刷机能够正常发挥印刷功能，两块侧壁支撑板的表面必须处理的非常精致。

　　在侧壁支撑板加工完成后需要立刻对其加工质量进行检测。但在实践中这种质量检测显得相当“粗糙”——因为只能测量出一些较大的偏差。所有加工后的侧壁支撑板都要在恒温的测量室中进行检查。而在恒温检测室的检测中常常会检测出一些轻微的角度误差和平行度误差。由于这些误差的正态分布散布较大，因此装配时常规的措施几乎无法矫正。 “没有规律的东西很难把握、也很难解决。你就像总是在黑暗中摸索一样、需要耗费大量的时间。”Dirk 说。在恒温检测室测量之后，本应完成切削加工的大型侧壁支撑板会因检查出的偏差再次吊装到加工中心的工作台上，再次装夹找正、返修。每次返修都要耗费大量的时间，因此也提高了生产成本。“这样不行，必须有点动作。”Dirk 说。英格索尔公司的技术顾问和销售代表Bruno Koch 非常理解Manroland 公司的问题，他说：“这不是一个编编加工程序就能解决的问题。”他和应用技术工程师 Bernhard Müller 一起分析了很快找到了问题的根源：所用的铣刀。另一家这种端铣刀切削时的轴向切削力很大，致使被加工的侧壁支撑板表面在如此大的轴向切削力作用下产生变形，铣削过后又因弹性回弹使“铣削得非常平整的表面变得非常不平整，会出现不规律的角度误差和平行度误差。”

　　找出问题的根源之后，英格索尔公司的任务也就非常明确了：设计制造一种轴向切削力很小的直角端铣刀，从而确保侧壁支撑板加工工艺过程的可靠性。最终直径为 125mm 的MicroMill 4W5D 型直角端铣刀。这时一种可以精确调节的精加工用直角端铣刀脱颖而出了，它有10 个硬质合金刀片，每个刀片的切削刃都可以单独的微调以确保10 个切削刃准确的位于一个平面内。

　　由于这种直角端铣刀的副切削刃相对较短，因此也可以作为一种特种刀具。“凭借可转位刀片特殊的几何形状设计，这种精加工铣刀甚至可以铣削凹槽，也能完成沟槽底部或者阶台底部的精加工。”Müller 解释说道。

　　轴向切削力小的直角端铣刀

　　Müller 开始解决侧壁支撑板铣削问题时并没有考虑更快或者更加经济地提高生产能力，而是只考虑了可靠性问题。所使用的铣削参数与原来的一样保持不变。新刀具的切削效果立竿见影：所有用新铣刀切削加工的侧壁支撑板都满足了图纸规定的公差要求。碳化钨材质的刀片也大大延长了铣刀的耐用度，使直角端铣刀的使用寿命达到了 100 分钟，可以毫无问题地连续加工20 块侧壁支撑板。

　　当CBN（立方氮化硼）刀具材料可作为标准的刀具材料用于批量生产时情况又有了重大的变化。Müller 选择了IN80B 号CBN 材料作为新型直角端铣刀的可转位刀片材料。它使新型直角端铣刀的吃刀量和切削速度几乎翻了一番，现在的刀具耐用度达到了更长的350 分钟。一把新型直角端铣刀能够可靠的铣削加工240 个零件：原来的 12 倍。

　　结果：进给量翻番，12 倍的生产能力

　　CBN 材料的可转位刀片也大幅度减少了刀具调整的次数。这大大减轻了生产装备部门职工的工作强度，也节约了大量的时间。Dirk 对这样的解决方案感到非常满意，他高兴地说道：“虽然新刀具的采购价格高了一些，但这高出一点的价格很快就能在生产加工中收回来了。这一特种精铣刀为我们节约了很多资金。”

　　虽然刀具领域总是不断涌现一些新产品，但加工设备似乎总是有些“滞后”。之所以这样，与其说是刀具领域中的投资意愿不足不如说是因为强烈的安全感—— 工艺过程安全感。因为Manroland 公司的大型加工机床都是定制的，从生产制造者的角度来看对这些加工设备的技术改造远比购买一台新设备更有意义。在这一思想指导下Manroland 公司的产品生产总是“风平浪静”，不会因生产过程中出现问题或者因采用了新的工艺流程而出现麻烦。