模具加工不斷發(fā)展
發(fā)布時(shí)間：2011-02-14 10:01:21
很少有金屬加工的分支行業(yè)能像模具制造這樣具有活力，因此，不斷尋求最新的技術(shù)和創(chuàng)新的觀念是任何模具廠(chǎng)處于領(lǐng)先地位必不可少的部分。這里介紹一些利于創(chuàng)造機(jī)會(huì)或?yàn)槟＞呒庸ぬ峁╊I(lǐng)先地位的技術(shù)進(jìn)展。
并行加工
觀念: 模具的型芯和型腔合并成一個(gè)零件在多任務(wù)機(jī)床上被并行加工。
背景: 這個(gè)觀念由Mazak公司(Florence, Kentucky)的e系列Integrex加工中心在IMTS 2004展會(huì)上進(jìn)行演示。使用具有柔性的傾斜銑削主軸(B軸)和反向的車(chē)削主軸(C軸)，長(zhǎng)方形工件的四個(gè)側(cè)面和背面上的冷卻孔由銑削完成。型芯和型腔零件在工件仍合并成一體時(shí)被加工。通過(guò)車(chē)削主軸的旋轉(zhuǎn)和銑削主軸傾斜的協(xié)調(diào)，優(yōu)化刀具的定向能獲得表面粗糙度的改善和刀具壽命的提高。工件還可周期性地反轉(zhuǎn)以利傾倒切屑。
然后型芯和型腔被分離，每個(gè)部分仍被牢固地夾持在反向的車(chē)削主軸。對(duì)兩個(gè)部分各自露出兩個(gè)新的側(cè)面進(jìn)行平面銑削，而模具兩個(gè)部分上的冷卻孔在一次裝夾中被全部鉆出。
與傳統(tǒng)加工相比，這個(gè)方法極大地縮減了裝夾次數(shù)和工序。由于模具的兩個(gè)部分相互之間保持極好的定向直到被分離，所以精度也提高了。
使能技術(shù): 在這個(gè)應(yīng)用里，旋轉(zhuǎn)軸的位置精度是關(guān)鍵。多任務(wù)機(jī)床在銑削主軸上使用一個(gè)提供0.0001度分辨率的滾子凸輪。主、從車(chē)削主軸的分度增量也是0.0001-度。據(jù)機(jī)床商介紹，轉(zhuǎn)速12,000 rpm的銑削主軸的振幅為1.5微米 (0.00006 英寸)。極低的主軸振幅可保護(hù)高速銑削應(yīng)用的小直徑刀具。
平行加工
觀念: 大型模具零件被分割后在較小的加工中心上加工。加工完后的部件再裝配成一個(gè)完整的型芯或型腔。在某些情況下，部件被設(shè)計(jì)成鑲嵌件以裝配到模架上的型腔里。
背景: 在分割一個(gè)大型模具零件之后，每個(gè)部件可能在較小的加工中心上加工，而不需要放到具有大工作臺(tái)的大型立式機(jī)床上加工。雖然也可應(yīng)用較小的立式機(jī)床，但較小的臥式加工中心更加理想，因?yàn)樗哂信判己蜕a(chǎn)能力方面的優(yōu)勢(shì)。
因?yàn)樗鼈兊墓ぷ鞣秶鄳?yīng)地更小，較小的機(jī)床傾向于具有更高的形位精度。由于移動(dòng)軸的質(zhì)量小，較小的機(jī)床對(duì)于等高線(xiàn)切削能獲得更高的加速度和減速度(acc/dec)。更高的acc/dec速率能顯著地減少整個(gè)加工時(shí)間-因?yàn)楦叩腶cc/dec，通常需要20小時(shí)的加工能在15小時(shí)內(nèi)完成。 在較小的機(jī)床上，換刀問(wèn)題能很容易處理。例如，一把精加工刀具不用換切削刃就能完成模具部件精加工是很有希望的。
最重要的是，兩臺(tái)或三臺(tái)機(jī)床同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)能在生產(chǎn)上超過(guò)一臺(tái)大型機(jī)床。例如，20小時(shí)的加工在兩臺(tái)小機(jī)床上能在7.5小時(shí)內(nèi)完成(分擔(dān)工時(shí)，然后是更快的acc/dec速率的因素)。一組較小的機(jī)床還可安排得比一臺(tái)大型機(jī)床更有柔性。當(dāng)大型模具能設(shè)計(jì)成適合于分塊加工，僅擁有較小機(jī)床的模具廠(chǎng)仍能承接那些原本超出其加工能力的任務(wù)。
此外，較小的機(jī)床代表了一種更低的資本投資。模具廠(chǎng)必須把兩臺(tái)或更多小機(jī)床的總成本同具備相同能力的大型加工中心的成本進(jìn)行比較。
最后，設(shè)計(jì)用于平行加工的模具也許表現(xiàn)了改善維護(hù)和修復(fù)的機(jī)會(huì)。例如，分割模具也許是可行的，所以易于磨損劇烈的區(qū)域可以被單獨(dú)分割開(kāi)來(lái)。通過(guò)移開(kāi)這塊需要被替換、維修或修補(bǔ)的部件，停機(jī)時(shí)間可降到最小。
使能技術(shù)：較小的機(jī)床必須具有極高的形位精度，以便組裝的模具部件的接合面能真正做到無(wú)縫連接。
當(dāng)因顯示的用途需要去除監(jiān)護(hù)時(shí)，五軸槍鉆加工機(jī)床加工具有復(fù)合角冷卻孔的能力變得更為明顯。 |
五軸槍鉆加工
觀念: 鉆削具有復(fù)合角的水管線(xiàn)路的能力使得提高大型模具的冷卻性能成為可能。五軸槍鉆加工機(jī)床通過(guò)消除多次復(fù)雜裝夾從而獲得良好的經(jīng)濟(jì)性成為可能。
背景: 用于汽車(chē)保險(xiǎn)杠、汽車(chē)儀表板和其它塑料件的那些模具依靠快速而有效的冷卻來(lái)獲得有競(jìng)爭(zhēng)力的生產(chǎn)周期。
當(dāng)只擁有固定工作臺(tái)和固定主軸的槍鉆加工機(jī)床時(shí)，模具設(shè)計(jì)者有兩個(gè)途徑來(lái)提高大型模具的冷卻速率。方法之一是增加穿過(guò)模架的直線(xiàn)水管線(xiàn)路。另一種方法是鉆削具有復(fù)合角的水管線(xiàn)路，以便管線(xiàn)更貼近型腔表面。第一個(gè)方法意味著顯著增加花在槍鉆加工上的時(shí)間。第二個(gè)方法未必意味著更長(zhǎng)的鉆削時(shí)間，但它大量增加裝夾時(shí)間，因?yàn)槟＞卟考仨殞?duì)于每個(gè)要求的角度進(jìn)行手動(dòng)定位。每個(gè)加工的裝夾時(shí)間通常要比鉆削時(shí)間長(zhǎng)得多。
這些方案都不是很有吸引力，而且它們甚至不能滿(mǎn)足客戶(hù)希望降低模具價(jià)格的需求。
五軸槍鉆加工機(jī)床被證明為一個(gè)好的解決方案。這使得加工不平行于機(jī)床軸線(xiàn)的有夾角的深孔而且無(wú)需專(zhuān)用夾具可以變得可行。這個(gè)能力極大地縮減了完成一個(gè)模具所需的裝夾次數(shù)。在固定工作臺(tái)和固定主軸的槍鉆加工機(jī)床上鉆削具有復(fù)合角的水管線(xiàn)路時(shí)，對(duì)于汽車(chē)儀表板模具的陰?？赡苄枰噙_(dá)60次的裝夾。在五軸槍鉆加工機(jī)床上做同樣的工作需要三或四次裝夾，研發(fā)人員說(shuō)。
使能技術(shù): Ixion Auerbach IA TLF-1300.5 五軸槍鉆加工機(jī)床在IMTS 2004展會(huì)上相當(dāng)引人注目。該機(jī)床的特色是有一個(gè)可編程的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)和比正常旋轉(zhuǎn)范圍下限多25度、上限多15度的CNC主軸頭。該機(jī)床能裝備傳統(tǒng)槍鉆、STS (單管系統(tǒng))型式的鉆頭，或兩種鉆頭都裝備。使用直徑為1英寸的后一種鉆頭在深孔鉆削時(shí)，其速度高達(dá)每分鐘9英寸。據(jù)美國(guó)Ixion Auerbach Inc.公司(Monroe, New York)總裁講，該機(jī)床的工藝控制系統(tǒng)能實(shí)時(shí)地以圖形方式顯示油壓、流量、進(jìn)給抗力和扭矩。這意味著在鉆削時(shí)能監(jiān)控最優(yōu)的鉆削速度、減少刀具破壞的風(fēng)險(xiǎn)。該機(jī)床的設(shè)計(jì)剛性好還能進(jìn)行高速銑削、鉆削和攻絲加工，需要裝備一個(gè)換刀裝置選件。
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