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瓦爾特：高科技絲錐 - 研發(fā)真諦

2015-9-1 來源：數(shù)控機(jī)床市場網(wǎng) 作者：瓦爾特

新材料的攻絲

瓦爾特“Eco”絲錐是行業(yè)的佼佼者，多年來一直保持最佳暢銷勢頭。為了應(yīng)對新材料的加工挑戰(zhàn)，瓦爾特提供了新一代高科技絲錐“Eco Plus”。通過大量的研發(fā)工作，“ECO plus”產(chǎn)品的性能上了一個新的臺階。

絲錐的質(zhì)量和加工可靠性至關(guān)重要，因而在絲錐制造廠成功確定一道工序后，決不輕易更改，除非有很充分的理由。作為精密刀具專家的瓦爾特公司，肯定了解這一點。因此，瓦爾特專注于質(zhì)量和持續(xù)性：1999年以來，用于盲孔螺紋（Walter Prototyp Paradur®）和通孔螺紋（Walter Prototyp Prototex®）的“Eco”絲錐產(chǎn)品系列已連續(xù)多年成為刀具細(xì)分行業(yè)最暢銷產(chǎn)品之一。

＂Eco-nomical＂螺紋切削

盡管我們有大量長期使用的成功案例，但是在某些時候，即使最暢銷的產(chǎn)品也會開始老化而需要更新。這是因為行業(yè)要求在不斷變化，包括與使用的材料有關(guān)。這些材料越復(fù)雜，對加工這些材料的刀具就要求越高。汽車業(yè)的曲軸和凸輪軸的抗拉強度不斷地增加。對于日益擴(kuò)大的能源行業(yè)來說，穩(wěn)定性是其核心競爭力之一。風(fēng)電裝置的轉(zhuǎn)子通過成百上千個螺紋連接，旨在能承受多年的最大載荷。對于耐高溫材料的應(yīng)用而言，攻絲越來越具有挑戰(zhàn)性。這促使瓦爾特的研發(fā)工程師研發(fā)出更加優(yōu)秀的產(chǎn)品。通過長時間研發(fā)，在“Eco”的基礎(chǔ)上，我們研發(fā)出了“Eco Plus”產(chǎn)品。“自15年前上市以來，‘Eco’（現(xiàn)在是‘Eco Plus’）就一直代表‘economic（經(jīng)濟(jì)性）＇，也就是說，最佳的性價比。這是一款優(yōu)秀的刀具，”瓦爾特全球螺紋加工產(chǎn)品管理的負(fù)責(zé)人Timo Mager說。

螺紋產(chǎn)品經(jīng)理TimoMager（左）、絲錐研發(fā)項目經(jīng)理Jürgen•Birk（右）定期討論Eco Plus的發(fā)展?fàn)顩r

材料創(chuàng)新帶來的挑戰(zhàn)

對于這類高品質(zhì)絲錐而言，用戶別無他求，只關(guān)心一件事情——穩(wěn)定性。攻絲是工件的最后加工工序之一。也就是說，如果刀具斷在孔中，那么通常來說，引起的損失無法估量。最理想的情況是，斷在孔中的刀具還能侵蝕處理；最壞的情況是，整個零件報廢。由于存在這類風(fēng)險，你能夠理解客戶對絲錐的特別關(guān)注。即使只有細(xì)微的崩刃，他們也會快速更換刀具，不管它們還剩下多長的使用壽命。“由于材料和加工方法的變化，即使是Eco產(chǎn)品系列，也開始受到影響。人們老是抱怨絲錐崩刃或者刀具使用壽命的波動性增大”，TimoMager根據(jù)公司以往的經(jīng)驗表達(dá)了自己的意見。“我們無法接受這樣的事實，我們必須趕上現(xiàn)代材料帶來的日益增長的需求步伐，研發(fā)出新刀具。”

韌硬度還是硬韌度？

刀具最重要的因素是基材有最佳平衡的硬韌比。換句話說，保持刀具壽命與加工可靠性之間的平衡。瓦爾特Zell am Harmersbach工廠絲錐開發(fā)項目經(jīng)理Jürgen Birk說：“咱門舉一個可能是最為人知的例子——金剛石，我們知道它是最硬的材料。但是，不能隨意敲打金剛石，否則，它將變得粉碎。為什么？因為硬度達(dá)到極點，表示韌性較差。因此，每一位機(jī)械加工人員的夢想是總所周知的‘橡膠金剛石’。我們還沒有為Eco Plus絲錐開發(fā)出類似的新基體材料，但我們正在努力。”得益于一種特殊的熱處理工藝（需要在相應(yīng)溫度下進(jìn)行特殊的調(diào)質(zhì)處理以及專門優(yōu)化的后處理過程），瓦爾特工程師已經(jīng)研發(fā)出了足夠硬而且韌性大的粉末冶金高速鋼基體材料。

這聽起來簡單，但實際上是一個非常漫長的過程，正如產(chǎn)品經(jīng)理TimoMager所說：我們花了大量的時間研發(fā)，才最終明白韌硬比是絲錐崩刃增加的根本原因。最初，我們嘗試了不同的磨削工藝和涂層。后來，我們集中全部的注意力在熱處理工藝的參數(shù)上。這是把握正確方向的關(guān)鍵步驟。”

正在使用的瓦爾特PrototypParadur®內(nèi)冷Eco Plus絲錐

螺紋硬度測試

正如其他公司一樣，瓦爾特研發(fā)人員也不愿意透露研發(fā)細(xì)節(jié)，但是，項目經(jīng)理Jürgen Birk還是透露了一些蛛絲馬跡。Zell有十多臺先進(jìn)機(jī)床投入研發(fā)工作。但是，這些十分引入注目的機(jī)械不是用于生產(chǎn)，而是專門用于標(biāo)況下測試。鉆頭、銑刀和絲錐都重復(fù)同樣的動作，他們?nèi)坑捎嬎銠C(jī)自動控制。研發(fā)負(fù)責(zé)人一直坐鎮(zhèn)相關(guān)測試機(jī)床。他監(jiān)測工藝過程，評估刀具性能，而且在發(fā)生故障時，馬上采取相應(yīng)措施。“每次試驗開始時，我們都要抽調(diào)經(jīng)驗豐富的主要技術(shù)骨干加入試驗，”Birk說。“我們設(shè)計出3～5種基體，并制作了試驗刀具。我們總是在同一臺機(jī)床上生產(chǎn)試驗刀具，以減少加工制造的影響。”然后開始實際試驗：刀具在標(biāo)準(zhǔn)化材料上攻螺紋，直至刀具使用壽命結(jié)束。這涉及到數(shù)千個螺紋孔，需要花一周的時間。我們進(jìn)行了一系列試驗，涉及到采用5種不同熱處理工藝生產(chǎn)的三個規(guī)格的刀具，試驗持續(xù)時間長達(dá)約15周。盡管過程費時，但非常值得。

客戶現(xiàn)場試驗

試驗階段取得較好效果只是成功的開端，更重要的是用戶現(xiàn)場應(yīng)用。刀具性能只能通過在實際生產(chǎn)工況下的實踐才能證明。為了確定刀具適合實際用途，瓦爾特共安排了47次現(xiàn)場試驗。研發(fā)團(tuán)隊對試驗結(jié)果相當(dāng)滿意：取得積極成果。換句話說：通過實踐證明，與所試驗的其他同類刀具相比，Eco Plus絲錐壽命更長，崩刃更少。6次現(xiàn)場試驗得出了中性結(jié)果。他們達(dá)到的性能水平與其他同類刀具一樣。實地試驗中，沒有得出負(fù)面結(jié)果。

瓦爾特在一家高精密傳動技術(shù)公司的制造廠進(jìn)行了一次實地試驗。該公司生產(chǎn)齒輪箱、行星齒輪、伺服驅(qū)動器和專用驅(qū)動器等零件。試驗中，選擇了由不銹鋼制成的鎖緊圈作為試驗工件。試驗采用了一臺松浦（Matsuura）加工中心攻盲孔螺紋，螺紋直徑為M6，螺紋深度為16毫米。在線速度為5米/分時，內(nèi)冷Paradur® Eco Plus 的使用壽命為1071個螺紋孔。其他同類刀具的使用壽命僅有720個螺紋孔，而且與瓦爾特絲錐相比，他們的切削參數(shù)降低到3米/分。因此，Paradur® Eco Plus性能優(yōu)勢為48％。

瓦爾特PrototypParadur® Eco Plus絲錐

螺紋好，一切皆好

在一家高精密傳動技術(shù)公司的制造廠進(jìn)行了一次實地試驗；結(jié)論：經(jīng)過實踐證明，與同類產(chǎn)品相比，瓦爾特PrototypParadur® Eco Plus絲錐的性能優(yōu)勢為48％。

試驗所取得的成功是瓦爾特研發(fā)人員的智慧結(jié)晶：“Eco Plus產(chǎn)品系列的新韌硬比和優(yōu)化的表面組織結(jié)構(gòu)完全適合所有復(fù)雜螺紋加工，”Birk說。“它不僅適合那些視可靠性為第一要務(wù)的客戶，而且還適合整個金加工行業(yè)的用戶安全的加工螺紋孔。Eco Plus代表了加工可靠性高，生產(chǎn)效率高。”Eco Plus產(chǎn)品系列可用于多種應(yīng)用——不僅用于通用機(jī)械行業(yè)，也用于航空工業(yè)、汽車工業(yè)和能源行業(yè)。瓦爾特的這款絲錐幾乎可用于所有材料：純鈦、短屑和長屑鋁合金、球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵、350～1100 N/mm2的不銹鋼以及350～1400 N/mm2的鋼材。它的確是一款萬能通用刀具，可提高加工過程的經(jīng)濟(jì)性，減少絲錐的種類。為了滿足客戶需要，讓更多的客戶從中受益，該絲錐產(chǎn)品系列在不斷擴(kuò)大，我們在2014年推出了加工UNC和UNF螺紋的產(chǎn)品。那么，現(xiàn)在還會出現(xiàn)絲錐崩刃嗎？“這已經(jīng)不是問題了，”TimoMager說：“2014年初，我們進(jìn)行了分析，沒有接到任何相關(guān)的投訴。”

瓦爾特官方微信

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