BIG KAISER采用奇石乐测量技术对切削刀具进行对比测试


To perform objective comparison tests on tool holders, BIG KAISER uses a measuring chain from Kistler – comprising a dynamometer, laboratory charge amplifier and analysis software – for cutting force measurements. As well as providing support for ongoing product development, the results generate extra impetus for the sales and customer advisory teams.

BIG KAISER is a Swiss company that has achieved worldwide renown thanks to its high-performance precision tools. Founded back in 1948, Big Kaiser Precision Tooling Ltd. now offers a portfolio that includes boring, milling and turning tools as well as tool holders – products that are a byword for high precision and stability in the metal machining industry. 170 employees in Switzerland, Germany and the USA ensure that the company's products and systems meet the very highest standards.

They are used in high-tech sectors such as watch manufacturing, automobile production and aircraft construction, and also in the medtech sector. The production facility with its 120-strong workforce is located in Rümlang near Zurich. BIG KAISER is also a member of the global BIG DAISHOWA Group, headquartered in Osaka (Japan), which has 900 employees spread across the world.

BIG KAISER uses a multicomponent dynamometer from Kistler to carry out objective comparison tests on cutting tools.

BIG KAISER uses a multicomponent dynamometer from Kistler to carry out objective comparison tests on cutting tools.

为了对刀柄进行客观比对测试,BIG KAISER采用Kistler测量链开展切削力测量。该测量链由测力仪、实验室用电荷放大器和分析软件组成。切削力测量结果不仅能够为持续产品开发提供数据支持,也可为销售和客户咨询团队的客户开发提供驱动力。

全球知名高性能精密刀具生产商瑞士Big Kaiser Precision Tooling Ltd.(BIG KAISER)成立于1948年,目前已推出包括镗削、铣削、车削刀具以及刀柄在内的一系列丰富产品组合,其产品是金属加工行业高精密度和稳定性的代名词。目前,BIG KAISER共有170名员工,分别供职于瑞士、德国和美国公司,确保旗下产品和系统达到业内最高标准。

BIG KAISER旗下产品和系统主要应用于钟表制造、汽车制造、飞机制造以及医疗器械制造等高科技领域。其生产基地位于苏黎世附近的吕姆朗(Rümlang),共有120名员工在此地从事生产工作。同时,BIG KAISER也是BIG DAISHOWA跨国集团成员之一,该集团总部位于日本大阪,全球共有900名员工。

软件的性能比对评估

两年以来,Marco Siragna一直担任BIG KAISER产品管理部主管,他与两位同事共同负责一个由超过20,000个单品组成的产品组合。此前五年间,Marco Siragna主要在BIG KAISER从事特殊刀具研发工作,因此,他对该行业面临的挑战了如指掌:“为了尽可能向客户提供最佳建议和最优设备,对刀具进行客观的评估和比对具有至关重要的意义。作为制造商,为了使我们的产品与客户实际生产情况相匹配,我们多年来始终坚持在公司内部开展一系列测量工作。通过与奇石乐合作,我们有机会将我们的测量结果与其它测量数据进行对比。”

在对比测试流程的初始阶段,BIG KAISER工程师主要关注刀柄的性能——确切地说,是筒夹、铣削夹头和液压卡盘的性能。在该阶段,BIG KAISER部署的奇石乐测量技术包括9119AA多分量测力计、LabAmp实验室用电荷放大器和Dynoware分析软件。Siragna表示:“这是我们首次使用外部测量技术。奇石乐测量技术操作简便、启用快速;得益于此,我们才能够在一两天内启动对比测试。此外,这一切都离不开我司开发工程师Denis Ruoff的大力支持。”

这是我们首次使用外部测量技术。奇石乐测量技术操作简便、启用快速;得益于此,我们才能够能在一两天内启动对比测试。”
Marco Siragna,BIG KAISER产品管理部主管

精确、有效的测量和比对

在比对测试中,BIG KAISER工程师针对每一个刀柄的不平衡性和振动精度等关键参数,以及机械加工过程中可能产生的特性(如芯片质量和噪声排放性能等)进行测量和比对。Siragna 表示:“我们的产品在四个测量类别中的三个类别上表现突出——这无疑是对我们工作的高度肯定。我们不仅能够将之前采用的比较方法与新的测量值进行对比,还能够确定每件产品与特定要求之间的差距。”

BIG KAISER在所有测试中均使用硬质合金镗刀对调质钢(C45E)进行镗削;在镗削深度为12mm的情况下,侧吃刀量将从最开始的0.5mm逐渐增加到6mm。测试结果显示,BIG KAISER的刀柄——尤其是筒夹和液压卡盘类刀柄——能够完美经受侧吃刀量逐步增加的过程:尽管在此过程中产生的振动越来越大,但BIG KAISER刀柄的稳定性始终处于可接受范围内。部分示例请参见图2。

Siragna指出:“奇石乐软件的功能十分强大——甚至远远超出我们的需求。同时,我们不仅获取了远超预期的测量结果,测量过程也十分高效。目前。我们所面临的真正挑战在于如何对测量结果进行正确分类:即如何从大量彩色曲线中得出准确的测量报告?在这方面,来自奇石乐的Reinhard Bosshard为我们提供了有力支持。他凭借对Dynoware的丰富使用经验,为我们提供了很多指导和帮助。”

作为一种评估切削刀具性能的方式,切削力测量具有哪些优势?切削力代表着刀具与材料接触时产生的效果,该效果与刀具的预期寿命具有直接关系。通过开展刀具寿命测试,测试人员能够通过力曲线和趋势评估,分析刀具所承受的力,进而理解力作用在刀具上产生的磨损机制——这为制定适当的改进措施提供了依据。此外,切削力与刀具稳定性之间也存在直接关系。通过对相关数据进行分析,测试人员能够在实际影响发生之前,根据动力学特征推导出切削力对刀具稳定性的影响。不仅如此,切削力测量还能够带来更多启发:例如,帮助测试人员在切削力测量过程中直接观测切削点(即刀具穿透材料时的接触点)是否会引起力的高偏移问题。

使用测量数据助力销售、优化研发

BIG KAISER使用奇石乐测量技术进行比较性能测试后,还能够将测试结果用于研发工作。Siragna解释道:“有了这些数据,一方面,我们对我们在竞争中的优势和劣势有了更加透彻的了解,这有助于我们精准锁定后续研发重点;另一方面,我们销售团队也从中获得了论据,能够在销售工作中将我们的业务能力准确地告知客户。例如,我们可以建议客户选购更加昂贵的刀具,并说明尽管价格高昂,但从长远来看,该刀具能够发挥更优异的性能,同时也能够有效降低生产成本,是一项十分划算的投资。”

谈到业内的未来趋势,Siragna对行业前景作了一个总结:“总的来说,越来越多的生产商选择将传感器技术直接集成至刀具之中。除了达到生产状态监控的目的外,目前业内的一个明确的趋势是实现生产环境中所有系统和组件的联网。也就是说,今后越来越多的客户会想要获取刀具的数据,而我们也能够向他们提供各种格式的数据。此外,工业4.0计划是BIG KAISER的关注重点,也是我们的核心创新驱动力。但是,我们并不会毫不犹豫地跟随每一个数字化趋势的脚步。相反,我们会根据自身实力,部署最适合我们的数字化技术;并谨慎考量该等技术能够为我们的客户带来的附加价值——例如,在直接测量系统或无线控制和监控系统等目前正在发生很多变化的领域。”