Scott Kading先生是磨削加工部的首席机械师，他为该车间专用刀具项目之一的磨削加工，确立了购置Studer favoritCNC机床的计划

由United Grinding公司提供的Studer favoritCNC数控磨床，帮助人们从手工磨削应用时代转换到了CNC数控磨削应用时代，帮助ETW Inc.公司缩短了HSK专用刀具的交货时间。

从本质上讲，专用刀具的设计和制造需要一定的交货准备时间。“人们不可能为某一个项目提前几个月甚至一年订购刀具。”ETW Inc.公司的工程经理说，“他们基本上都是临时准备加工某些部件的。而购买公司总是希望他们能够在前一天就获得所需要的刀具。因此，交货时间便会是最大的影响。”

对于ETW公司来说，作为一家坐落在Wisconsin州Waukesha镇的专用刀具供应商，若要采用手动磨床来履约加工合同，势必会延长交货时间。因此他们从United Grinding North America Inc.北美联合磨床公司引进安装了一台Studer favoritCNC数控磨床，从而加速了ETW公司的生产工艺，并缩短了交货时间，同时还保证了加工质量。

ETW公司原名为Enco Tool Works工具公司，创建于1945年，实际上是一家设立在小车库内的工具车间。今天，大约有2/3的该车间工作涉及到专用刀具的制造，其余的则属于合同加工。在过去的七年里，该公司一直从事各种尺寸的HSK专用刀柄的加工制造，而HSK 63、80和100型刀柄最为流行，其直径分别为2in（1in=25.4mm）、3.25in和4in。刀柄的长度在2~4in到12~18in的变量范围之内（图1）。

图1 ETW公司制造了这一HSK-A63型刀柄，用于其铣削加工部门的生产

为了生产不同长度的刀柄，提高它们的性能，该车间直接采用原钢备料来加工制造刀柄。按照Lehman先生的说法，许多HSK专用刀柄的制造商直接购置锥度连接部位已经加工的关键HSK毛坯件，然后再按特殊要求对另一端进行加工。预加工的毛坯件连接端经淬火硬化处理，另一端未经处理，因此使其在使用过程中易于承受更大的磨损。

对于ETW公司加工制造的HSK刀柄而言，该公司采用的材料是H13号真空淬火钢，其硬度在47和49HRC之间，整个刀柄的核心具有较好的硬度。“我们之所以能够淬火硬化处理整个刀柄，是因为我们具有磨削加工其连接部分的能力，”Lehman先生说，“我们加工制造的是一种经久耐用的刀具，可持续使用更长的时间。”

从原材料加工制造刀柄，需要采用五轴联动加工和热处理，然后磨削加工到最终尺寸。在机床主轴中， HSK刀柄的设计应具有足够的柔性，以便形成一个零背隙，主要使其能够达到稳固的连接。“在热处理后，刀柄应具有回归原位的好弹性，在未施加外力的情况下，恢复其形状。为客户提供卓越的重复精度。”他说。

以前ETW公司也能够加工制造出高品质的刀柄，但需要花费更多的时间。ETW公司使用手动磨床生产的HSK刀柄非常精确，但生产速度较慢，要达到所要求的精度水平，需要付出更大的努力。而对于需要紧密公差尺寸的HSK刀具而言，即使温度的变化也会产生不同的影响。

图2 为处于领先地位的金属加工供货商处理专用刀具的加工项目时，采用该磨床大大缩短了该车间的交货时间

“在HSK刀具上，只允许我们可以有2μm的容差。”Lehman先生说，“当我们在手动机床上磨削加工外圆时，将刀柄送交检验和将其定位时，温度的变化，可允许我们在任何地方出现5 ~10μm的容差尺寸（图4）。”

为了努力提高其高精度磨削加工应用领域的质量、一致性和速度，特别是保证刀柄的锥度形状，ETW公司接受了来自机床经销商Merwin Stoltz公司交付的Studer favorit CNC万能外圆磨床，这是一家提供United Grinding公司品牌磨床的供货商。

机床的安装总计花费了一个星期的时间，但该磨床几乎立即就开始正式运行了。一名员工参加了由United Grinding公司提供的为期一个星期的培训课程，学习该机床的控制以及如何编程。然而，Lehman先生说，在安装人员的帮助下， ETW公司在该机床安装期间就完成了第一个零件的加工。他说，在那之后，加工制造其他刀柄就变得非常容易了，因为它们的结构非常相似。

图3 Scott Kading先生正在检验一个由Studer favoritCNC数控万能外圆磨床磨削加工的零件

该磨床的设计适合于重量高达175lb的中小型工件之单件和批量生产。其顶尖之间的距离为26in，中心高为7in。其驱动功率为9kW，最高磨削速度为50m/s（160ft/s），这有助于加快磨削加工的速度。这款新型磨床只需手动磨床的一半时间就可完成HSK刀柄的磨削加工，Lehman先生说。而手动磨床加工的刀柄可以达到所要求的公差尺寸范围，只是完成整个加工存在一天一夜的差距，现在是16h，他说。Studer数控磨床可在同一次操过程中，完成HSK刀柄的连接部分、锥度和端面的磨削加工。

该机床的Granitan S103矿物铸件床身具有抗振特性，并有助于平衡暂时性的温度波动。为了进一步消除温度变化的影响， ETW公司将该新型磨床安装在一个可控制温度的质量检验室内。这可确保该车间在使用硬性测量法检测刀柄尺寸时的测量稳定性。

ETW公司使用位于控制系统上的StuderPictogramming编程软件来编制该磨床的加工程序。“每一种不同尺寸的HSK，都有其自己的加工程序。”Lehman先生说，“而且因为它们都使用相同的砂轮，因此它们都使用相同的修整程序。这有助于提高加工精度和重复加工精度。”

在最近的一个加工实例中，使用Studer数控磨床，花费了两个多月的时间，为一个大型项目生产了460多个零件。ETW公司在这台机床上一次性磨削加工了20个零件。按照Lehman先生的说法，在第20个零件与第460个零件之间不存在任何差异。“Studer数控磨床帮助我们赶上了交货时间，”他说。

图4 ETW公司总裁Tom Phillips先生（左）和ETW公司工程/质量经理Justin Lehman先生正站ETW公司于2013年购入的Studer favoritCNC数控机床前观察该机床的磨削操作进展情况

事实上，这些特点结合在一起，显示出了该机床的关键优势，很显著地缩短了交货时间。“现在我们加工制造专用刀具的交货时间为2~4周之间，而我们的竞争对手则需要8~12周的时间。”Lehman先生说。

“采用新的磨床以后，我们在去年真正确立了我们的生产工艺。现在，我们不但能够加工制造刀柄，而且能够以更高的生产效率做到这一点。”

当ETW公司总裁Tom Phillips先生及其管理团队在制订200多万美元的资本投资计划时，他们使用了在周期时间方面预期可提高300％的理由来证实购买Studer磨床的必要性。然而，在投产一年以后，周期实际减少了约400％。

在以后的四年中，据Phillips先生预测，其生产约可增长60％。因为这一新型磨床与手工磨床相比，其加工速度更快，而且加工的零件不需要返工整修。因此Phillips先生说，ETW公司只需要这一台Studer磨床就足以达到预期的增长目标。