奇石乐切削力测量推动螺纹冲压技术发展

埃莫克法兰肯EMUGE FRANKEN)公司选择奇石乐传感器和测力计作为其精密工具持续发展的关键推动力。在一些应用案例中,对切削过程中产生的力和扭矩进行客观评估有助于制造技术创新,例如螺纹制造。

逾一个世纪的工艺积淀,不断跨越新的高峰:埃莫克1920 年由 Richard Glimpel 创立,现已成为全球领先的精密工具制造商之一。公司总部位于德国纽伦堡附近的劳夫镇。1958 年,埃莫克收购了一家铣削技术专业公司法兰肯(FRANKEN)(该公司位于吕克斯多夫附近),从而建立了今天的埃莫克法兰肯集团。在收购法兰肯之前,埃莫克法兰肯已将夹具技术纳入其业务领域,公司立足于工具夹具技术,然后拓展了工件夹固技术。目前,该公司已发展为先进的螺纹加工、钻削和铣削加工技术提供商,并且提供测量和夹固解决方案,其客户群体跨能源、航天航空、医疗技术、汽车和机械工程等众多高科技产业领域。

“我们拥有 1,900 多名员工,这些员工遍布于全球 52 个国家,其中 2/3 位于德国。我们可以提供整个工具系统链,从机床主轴到工件夹固,我们的产品组合多种多样”埃莫克法兰肯市场部负责人 Jörg Teichgräber 表示。现场技术咨询是该公司的重点业务之一:遍布全球的销售人员和应用技术人员能为客户提供最佳建议,并协助客户在工厂中实施解决方案。

依据准确的测量结果实现工艺流程优化

2006 年,Julian Raum 以培训生的身份加入埃莫克法兰肯,由此开启了他的职业生涯。经过深入培训和学习,现在,他已成为埃莫克工厂应用技术及开发部门的机械工程师。该团队包括 45 名能力卓越的成员,Julian Raum在团队中的职责包括测量技术、数据分析和测试评估。另外,他还负责利用 MatLab 等高级语言完成用户算法编程工作。对于日常工作中面临的挑战,他表示:“我们的客户已经习惯从我们这里获得高质量的产品,并且,客户希望我们能够准时交付。客户经常要求节省工具成本,而实现这个目标的方法之一就是延长工具的使用寿命。”Teichgräber 补充道:“客户还十分赞赏我们广泛的产品组合,也很青睐我们在特殊工具和即用型创新流程方面的开发能力。”

"为了满足客户需求并巩固自身的领先地位,自 1998 年起,埃莫克法兰肯就开始采用奇石乐的测量技术。“目前我们的开发部门采用了三款奇石乐产品:一款是力/扭矩传感器,另外两款是测力计,其中包括 9170A 旋转式四分量测力计,可用于测量三个方向的力和扭矩。”Raum 解释道。埃莫克法兰肯开发人员利用奇石乐测量仪器进行基准测试,以期优化工具和流程,实践证明,测试结果是实现理想质量的关键因素。“大约从 2014 年开始,我们便不再采用诸如噪音听辨、振动和视觉效果等主观评估标准,而是对产品开展更多测量工作,”Raum 继续补充,“传感器能提供可靠的定量反馈,从而帮助我们更全面地对比不同的工具,由此,我们只需更调整单个参数即可实施全面的流程优化。”

打破可行性限制

这种方法还能为技术创新带来可能性,客户和行业专家因而对其青睐有加。其中一个最具代表性的例子是埃莫克法兰肯的螺纹冲压(Punch Tap):该螺纹技术采用特殊工具,以创新动力学为基础,适用于发动机气缸盖等部件的螺纹制造,利用螺纹冲压(Punch Tap)技术,螺纹制造不再采用攻丝、成型或铣削加工流程,而是直接冲压成型。与传统技术相比,采用螺旋冷成形的制造工艺来制造螺纹可节约 75% 的制造时间,并且质量并不会受到影响。“螺纹冲压(Punch Tap)是与汽车领域的一家 OEM 合作开发的。我们需要在客户的生产线上直接验证相关流程,正是在此过程中,我们发现奇石乐的测量技术十分可靠,”Raum 回忆道,“通过使用奇石乐的传感器和测力计,我们理解了工具的宏观和微观几何变化对过程力和扭矩的影响,同时,我们也更直观地了解了机械加工过程所应用的动力学。”

奇石乐解决方案还为埃莫克法兰肯的几何学、镀膜加工和动力学持续开发带来了哪些优势?“借助奇石乐的压电技术,我们能以高采样率进行动态力测量。这是因为压电系统稳定可靠,固有频率较高,因此相对于容易变形的应变式传感器,采样率更高”Raum 继续说道,“这类测量系统运行十分稳定,测量结果也非常准确。不仅如此,法兰肯在吕克斯多夫进行实际测试期间以及测试之后,奇石乐为我们提供的支持也让我们非常满意。奇石乐产品的卓越质量可谓有目共睹,埃莫克与1998 年购入了第一台奇石乐测力计,此后便一直使用,直到 2019 年才停用这款测力计!奇石乐的测量设备可靠耐用,在大多数情况下都不会出现刀具破损。”

测量、分析、洞察 – 奇石乐助力成功

目前,埃莫克法兰肯工具开发部门设施齐全,配备 9345B 力/扭矩传感器、9257B 三分量台式测力计和 9170A 旋转式四分量测力计 (RCD)。机械加工领域的未来形势如何,以及客户期望奇石乐提供哪些支持?Jörg Teichgräber 首先作出回应:“随着工艺流程转为采用电动技术,我们预计机械加工任务总体而言将有所减少。因此 埃莫克法兰肯也致力于开辟新的市场。数字化和工业 4.0 也是关键因素,这两个领域的进步为我们带来了新的机遇,不仅能帮助我们与客户建立联系,还能促进智能工具的发展。例如,我们目前在工具支架中集成了近场通信 (NFC) 芯片,以便根据特定应用,为用户提供服务建议。在持续开发工具的同时,我们也将继续信赖奇石乐,加强我们之间的合作关系。”

开发工程师 Julian Raum 还设想未来在客户设施中部署奇石乐加速度计,以此实现现场过程优化。例如,部署加速度计后,可便捷地对采用不同切削参数的铣削加工过程进行测试,并对整个系统的振动行为进行评估。“我们也十分关注无线数据传输功能。凭借这项功能,无需使用线缆即可完成测量过程,这能为流程带来许多实际优势。”

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