奇石樂Kistler切削力測量推動螺紋沖壓技術發展

埃莫克法蘭肯（EMUGE FRANKEN）公司選擇奇石樂Kistler傳感器和測力計作為其精密工具持續發展的關鍵推動力。在一些應用案例中，對切削過程中產生的力和扭矩進行客觀評估有助于制造技術創新，例如螺紋制造。

逾一個世紀的工藝積淀，不斷跨越新的高峰：埃莫克1920 年由 Richard Glimpel 創立，現已成為全球領先的精密工具制造商之一。公司總部位于德國紐倫堡附近的勞夫鎮。1958 年，埃莫克收購了一家銑削技術專業公司法蘭肯（FRANKEN）（該公司位于呂克斯多夫附近），從而建立了今天的埃莫克法蘭肯集團。在收購法蘭肯之前，埃莫克法蘭肯已將夾具技術納入其業務領域，公司立足于工具夾具技術，然后拓展了工件夾固技術。目前，該公司已發展為先進的螺紋加工、鉆削和銑削加工技術提供商，并且提供測量和夾固解決方案，其客戶群體跨能源、航天航空、醫療技術、汽車和機械工程等眾多高科技產業領域。

“我們擁有 1,900 多名員工，這些員工遍布于全球 52 個國家，其中 2/3 位于德國。我們可以提供整個工具系統鏈，從機床主軸到工件夾固，我們的產品組合多種多樣”埃莫克法蘭肯市場部負責人 J?rg Teichgr?ber 表示。現場技術咨詢是該公司的重點業務之一：遍布全球的銷售人員和應用技術人員能為客戶提供最佳建議，并協助客戶在工廠中實施解決方案。

▲奇石樂的 9170A 旋轉式四分量測力計可以直接固定到機床主軸上運行，通過定子進行數據傳輸；上圖為配備了奇石樂測力計的 埃莫克M6螺紋沖壓裝置。

依據準確的測量結果實現工藝流程優化

2006 年，Julian Raum 以培訓生的身份加入埃莫克法蘭肯，由此開啟了他的職業生涯。經過深入培訓和學習，現在，他已成為埃莫克工廠應用技術及開發部門的機械工程師。該團隊包括 45 名能力卓越的成員，Julian Raum在團隊中的職責包括測量技術、數據分析和測試評估。另外，他還負責利用 MatLab 等高級語言完成用戶算法編程工作。對于日常工作中面臨的挑戰，他表示：“我們的客戶已經習慣從我們這里獲得高質量的產品，并且，客戶希望我們能夠準時交付。客戶經常要求節省工具成本，而實現這個目標的方法之一就是延長工具的使用壽命。”Teichgr?ber 補充道：“客戶還十分贊賞我們廣泛的產品組合，也很青睞我們在特殊工具和即用型創新流程方面的開發能力。”

"為了滿足客戶需求并鞏固自身的領先地位，自 1998 年起，埃莫克法蘭肯就開始采用奇石樂的測量技術。“目前我們的開發部門采用了三款奇石樂產品：一款是力/扭矩傳感器，另外兩款是測力計，其中包括 9170A 旋轉式四分量測力計，可用于測量三個方向的力和扭矩。”Raum 解釋道。埃莫克法蘭肯開發人員利用奇石樂測量儀器進行基準測試，以期優化工具和流程，實踐證明，測試結果是實現理想質量的關鍵因素。“大約從 2014 年開始，我們便不再采用諸如噪音聽辨、振動和視覺效果等主觀評估標準，而是對產品開展更多測量工作，”Raum 繼續補充，“傳感器能提供可靠的定量反饋，從而幫助我們更全面地對比不同的工具，由此，我們只需更調整單個參數即可實施全面的流程優化。”

▲埃莫克機械工程師 Julian Raum 非常贊賞奇石樂的高精度測量技術，奇石樂的產品可檢測出機械加工過程中最細小的變化，并以可視化方式呈現。

打破可行性限制

這種方法還能為技術創新帶來可能性，客戶和行業專家因而對其青睞有加。其中一個最具代表性的例子是埃莫克法蘭肯的螺紋沖壓(Punch Tap)：該螺紋技術采用特殊工具，以創新動力學為基礎，適用于發動機氣缸蓋等部件的螺紋制造，利用螺紋沖壓(Punch Tap)技術，螺紋制造不再采用攻絲、成型或銑削加工流程，而是直接沖壓成型。與傳統技術相比，采用螺旋冷成形的制造工藝來制造螺紋可節約 75% 的制造時間，并且質量并不會受到影響。“螺紋沖壓(Punch Tap)是與汽車領域的一家 OEM 合作開發的。我們需要在客戶的生產線上直接驗證相關流程，正是在此過程中，我們發現奇石樂的測量技術十分可靠，”Raum 回憶道，“通過使用奇石樂的傳感器和測力計，我們理解了工具的宏觀和微觀幾何變化對過程力和扭矩的影響，同時，我們也更直觀地了解了機械加工過程所應用的動力學。”

奇石樂解決方案還為埃莫克法蘭肯的幾何學、鍍膜加工和動力學持續開發帶來了哪些優勢？“借助奇石樂的壓電技術，我們能以高采樣率進行動態力測量。這是因為壓電系統穩定可靠，固有頻率較高，因此相對于容易變形的應變式傳感器，采樣率更高”Raum 繼續說道，“這類測量系統運行十分穩定，測量結果也非常準確。不僅如此，法蘭肯在呂克斯多夫進行實際測試期間以及測試之后，奇石樂為我們提供的支持也讓我們非常滿意。奇石樂產品的卓越質量可謂有目共睹，埃莫克與1998 年購入了第一臺奇石樂測力計，此后便一直使用，直到 2019 年才停用這款測力計！奇石樂的測量設備可靠耐用，在大多數情況下都不會出現刀具破損。”

▲測量鏈包括測力計、信號調理儀、數據采集裝置，以及安裝了奇石樂 DynoWare 數據分析軟件的筆記本，此外，還提供了適用于金屬切削研發的定制功能。

測量、分析、洞察 – 奇石樂助力成功

目前，埃莫克法蘭肯工具開發部門設施齊全，配備 9345B 力/扭矩傳感器、9257B 三分量臺式測力計和 9170A 旋轉式四分量測力計 (RCD)。機械加工領域的未來形勢如何，以及客戶期望奇石樂提供哪些支持？J?rg Teichgr?ber 首先作出回應：“隨著工藝流程轉為采用電動技術，我們預計機械加工任務總體而言將有所減少。因此 埃莫克法蘭肯也致力于開辟新的市場。數字化和工業 4.0 也是關鍵因素，這兩個領域的進步為我們帶來了新的機遇，不僅能幫助我們與客戶建立聯系，還能促進智能工具的發展。例如，我們目前在工具支架中集成了近場通信 (NFC) 芯片，以便根據特定應用，為用戶提供服務建議。在持續開發工具的同時，我們也將繼續信賴奇石樂，加強我們之間的合作關系。”

▲埃莫克法蘭肯機械工程師 Julian Raum（右）和市場營銷部門負責人 J?rg Teichgr?ber（左）在使用配備了奇石樂測量技術的測試裝置。

開發工程師 Julian Raum 還設想未來在客戶設施中部署奇石樂加速度計，以此實現現場過程優化。例如，部署加速度計后，可便捷地對采用不同切削參數的銑削加工過程進行測試，并對整個系統的振動行為進行評估。“我們也十分關注無線數據傳輸功能。憑借這項功能，無需使用線纜即可完成測量過程，這能為流程帶來許多實際優勢。”