|
摘 要： 當今社會(huì )，大型模具的需求量迅速增長(cháng)，從純平電視機到汽車(chē)的儀表板，設計者一直在推進(jìn)模具的尺寸和復雜性。鑒于這個(gè)事實(shí)以及巨大的市場(chǎng)需求，許多工廠(chǎng)都在大型模具加工這一領(lǐng)域尋求全球競爭的良機。那么，為什么不是每個(gè)廠(chǎng)家都生產(chǎn)大型模具呢？這是因為其中有很多準入的障礙，重要的一點(diǎn)就是大型模具的加工非常困難。原有的技術(shù)導致了循環(huán)周期長(cháng)，進(jìn)步速率緩慢以及長(cháng)時(shí)間的手工拋光。然而，高性能的加工技術(shù)卻能夠使得大型模具加工和小型模具加工變得更加相似。隨著(zhù)新技術(shù)的出現，關(guān)于大型模具的加工問(wèn)題的解決方案也將隨之出現了。
1 大型模具的問(wèn)題
處理大型模具的尺寸和重量是一個(gè)巨大的挑戰。這意味著(zhù)經(jīng)常要付出額外的勞動(dòng)、對專(zhuān)用工具的需求、多樣的設備以及潛在的誤差。如果選擇合適的加工中心來(lái)生產(chǎn)大型模具，許多問(wèn)題就可以減輕或者避免，同時(shí)也能夠簡(jiǎn)化設備，完全轉變潛在的精確性問(wèn)題。
生產(chǎn)大型模具大的花費是機械成本。能夠生產(chǎn)大型模具的機器都非常昂貴，因此，擁有多功能的機器是進(jìn)入這一市場(chǎng)的首要條件，例如，加工毛坯和拋光。一旦選擇了合適的機器，即使在同一臺設備上，也能夠進(jìn)行毛坯加工和拋光，且保持精確性。
2 大型模具的機器設計
為了計量普遍的精確度和關(guān)注大型機器，我們必須研究一臺大型模具加工中心必要的幾個(gè)設計特性。
（1）鋼鐵鑄件和能夠處理熱量的心軸
任何一臺用來(lái)打磨大型部件的機器首要的設計就是大型的鋼鐵鑄件和一根能夠處理熱量的心軸。在機器成型、增強硬度和降低熱量等方面，鋼鐵鑄件仍然是穩定的材料。
至于心軸，則必須采用內部技術(shù)來(lái)進(jìn)行冷卻，以確保心軸不會(huì )自燃或者由于高溫產(chǎn)生誤差。
為了使大型模具的表面達到好的質(zhì)量要求，需要一臺機器和工具來(lái)大幅度減少二次放電加工和手工拋光的時(shí)間。加工大型模具通常都需要幾天的時(shí)間，由于在加工的時(shí)候，外部條件會(huì )發(fā)生變化，要達到必要的精確度，就必須考慮到這些變化。一臺不是用來(lái)切割大型模具的機器在室溫10攝氏度的情況下會(huì )改變6度機器圓柱的溫度，也會(huì )導致軸心角平面發(fā)生0.070mm的改變。
（2）熱量穩定技術(shù)
從另一個(gè)方面來(lái)說(shuō)，如果應用了熱量穩定技術(shù)，相同的環(huán)境變化會(huì )導致3度柱體的溫度變化，或者軸心角平面改變0.030mm。然而，機器的設計以包括了環(huán)境熱量影響，避免外部空氣影響部件的加工。如果選擇的機器是熱量恒定的，就會(huì )減少配料混合的難題，從而減少手工拋光的需要。
（3）速度
需要考慮的第二個(gè)特性就是速度。軸心的轉速應該至少20,000 rpm，金屬更新的速度應該至少為30 ipm.。例如，一臺大型模具的加工中心的切割速率應為787 ipm。
（4）精確度
如果想要在同一臺機器上完成大型模具的拋光和毛坯加工，精確度是很重要的。選擇的加工中心必須能夠進(jìn)行類(lèi)似的精確定位和小型機器的可重復性。
使用一臺大型模具加工中心，其精確定位為±0.000060英寸（±0.0015 mm），可重復性為± 0.000040 英寸 (±0.001 mm)。還需要提及的一點(diǎn)是， 的精確度也是很重要的，必須保證在5微米之內。
（5）回饋反映
為了測量加工的精確度，必須清楚的意識到機器的反饋。標準為1微米的反饋是很常見(jiàn)的。當反饋為0.050微米的時(shí)候，此時(shí)的拋光是近乎完美無(wú)瑕的�？刂坪鸵幎ǚ答�，細分螺釘都能夠改進(jìn)表面拋光。
（6）軸心
另一個(gè)需要考慮的問(wèn)題就是機器的軸心。大型模具機器的軸心應該能夠預先進(jìn)行毛坯加工，半拋光和高質(zhì)量拋光。作為一個(gè)基準，表面拋光的誤差應該在2微米左右。這種細小的拋光特性在切斷和劃分直線(xiàn)的時(shí)候尤為重要，許多模具廠(chǎng)家為了彌補工具的誤差而不得不進(jìn)行手工拋光。由于大型機器要更加昂貴，購買(mǎi)能夠完成這三個(gè)任務(wù)的多用機器是不太現實(shí)的。
可變幾何形狀臥式機器，可用于2+3加工大型的復雜模具。具有極高的精確度和免鉗表面拋光。
除此之外，軸心還應該以小的震動(dòng)來(lái)實(shí)現工具壽命的大化。例如，用一臺大型模具加工中心加工招牌，必須能夠有30多個(gè)小時(shí)的壽命和一個(gè)速率為314 ipm 的16mm CBN 插入式拋光工具，這樣才能達到表面拋光0.336 micron Ra, 3.02 micron Rmax。在加工大型模具的時(shí)候，工具的成本飛速增加，從工具成本上來(lái)看，每加工一個(gè)模具，能夠使得工具壽命大化的機器能夠節省數千美元。
（7）可移動(dòng)的，多軸頭
加工模具，尤其是復雜的大型模具，能夠移動(dòng)軸頭，多軸是好的特性。一個(gè)可變幾何形狀的頂部設計能夠同時(shí)進(jìn)行三軸加工，能夠深度打磨模具的孔和冷卻洞，同時(shí)也能在同一個(gè)設備上進(jìn)行其他的組合切割。因為工件的尺寸和重量都轉化為很長(cháng)的設備時(shí)間，運用三軸來(lái)減少設備能夠大幅度提高廠(chǎng)家加工大型模具的能力而不影響精確度。并且多頭的設計能夠進(jìn)行斜孔加工，軸頭可以被傾斜到一個(gè)恰到好處的角度以便讓銑削點(diǎn)更好的進(jìn)入。
多軸設計也能夠運用更短小的工具。短小的工具通常都會(huì )更堅硬，更精確，也能夠防止軸心和工具粘著(zhù)在工作臺上。后，多軸的設計能夠運用半徑邊緣來(lái)替代工具的頂端來(lái)改進(jìn)表面拋光。
（8）碎片管理
碎片管理是加工大型模具的一個(gè)嚴重的問(wèn)題。一些大型模具的加工中心在臺面下有18個(gè)孔來(lái)接收這些碎片，4條內置的鏈狀傳送帶朝著(zhù)機器的前端高速傾泄碎片。機床和柱體都有罩子覆蓋著(zhù)，以避免新切割好的滾燙的碎片和冷卻劑直接接觸到鋼鐵鑄件的表面。柱體和機床以及機床下面周?chē)牟糠侄际窍嗷ジ綦x的，這樣就能消除由于車(chē)間溫度變化而引起的鋼鐵鑄件結構的溫度變化。
如果沒(méi)有有效的碎片管理體系，大型模具機器就必然會(huì )出現故障或導致熱量問(wèn)題。
高壓冷卻劑
選擇一個(gè)大型模具加工中心后一個(gè)重要的特性就是高壓冷卻劑。例如，用2+3的方法鉆有角度的孔，需要1000psi的冷卻劑來(lái)保證有效的碎片排放和更精確的切割。如果沒(méi)有高壓冷卻劑，工具就會(huì )阻擋碎片出孔，碎片就會(huì )再被切割一次。如果能夠有效的加工有角度的孔就能夠消除裝備時(shí)間，也不再需要多余的機械來(lái)鉆洞。
3 大型模具的例子
（1）形狀的例子
這個(gè)例子的目的就是在多重地點(diǎn)中展示機械切削的簡(jiǎn)單的幾何原理。用于機械制造中的零件常常被要求在不同的地點(diǎn)都可以實(shí)現加工的精度化。
在普通的加工控制中，刀路往往會(huì )被保持成簡(jiǎn)單而常規的圓形（順時(shí)針?lè )较騁O2 和逆時(shí)針?lè )较騁03）。這樣就使得機械可以圍繞核心來(lái)進(jìn)行高精度工作而且不受其他操作軟件的影響。這也是機械使用多重進(jìn)給率來(lái)進(jìn)行精度機械加工的案例展示。
很典型地，機械設備常常被局限于單一進(jìn)給率來(lái)進(jìn)行精度加工。側間隙和補償被用來(lái)使單一進(jìn)給率達到大化，而這種進(jìn)給率可能會(huì )被使用得普遍。這樣我們可以預見(jiàn)，如果使用單一的進(jìn)給率來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，其產(chǎn)生的錯誤馬上就會(huì )暴露出來(lái)。
（2）成角度的鉆孔例子
這一例子的目的就是顯示當鉆大型孔時(shí)所使用的2＋3的硬度。一個(gè)標準的、成型的高速鋼鉆孔機常常被用于材料的鉆孔。對于買(mǎi)家來(lái)說(shuō)，他們不希望他們花錢(qián)買(mǎi)大型碳化鉆孔機時(shí)出任何差錯。因為這種規模炭化鉆孔機價(jià)格太昂貴了。
高速鉆孔機不能達到炭化鉆孔機的加工水平，但對大多數生產(chǎn)廠(chǎng)家來(lái)說(shuō)還是可以使用的。它可以用于大型鉆孔的標準加工。
（3）合作加工的例子
這個(gè)例子是一個(gè)關(guān)于大型模具加工中心工作能力的測試。測試的目的就是通過(guò)一步的設定在動(dòng)用所有能力的情況下來(lái)加工出一個(gè)大型的網(wǎng)絡(luò )。這個(gè)加工要求一步設置、一臺設置。
這種情況下的零件需要在盡可能的情況下利用一臺三軸加工機床進(jìn)行毛坯加工、半拋光和高質(zhì)量拋光。顯然這有些困難。多軸加工用于要傾斜工具角度來(lái)縮短加工長(cháng)度的加工領(lǐng)域。不使用多軸加工機床來(lái)完成全部工作的原因是設備的堅硬程度以及不具備這樣多的功能。所以這個(gè)問(wèn)題很簡(jiǎn)單，就是要使用多臺多軸加工機床來(lái)完成整個(gè)加工工作。
上面這些不同的例子以及是否有多軸加工機床的參與使得每個(gè)例子的決定因素都不相同。但是我們可以看出來(lái)，在所有案例中有一個(gè)共同的因素，那就是在使用更小直徑的時(shí)候更高的軸心速與更簡(jiǎn)短的加工工序的結合都是必需的。
多軸加工機械可以取代單一的機械加工機械來(lái)完成更復雜難度更高的加工工作。
這僅僅需要花費整個(gè)加工中的5％到10％的加工時(shí)間。
當零件的加工由一個(gè)三軸加工機床轉移到多軸加工機床時(shí)，零件的加工時(shí)間也隨之增加了。
評：新技術(shù)的出現為大型模具的加工提供了很好的解決方案，在實(shí)際的生產(chǎn)操作中，只要您心中始終考慮著(zhù)大型模具的加工問(wèn)題以及本文所為您介紹的有關(guān)機械設計要點(diǎn)，那么大型模具和小型模具的加工將越來(lái)越相似，越來(lái)越簡(jiǎn)單。
 |
您的位置：
唐山創(chuàng )元教育咨詢(xún)有限公司 電話(huà)：400-660-5933 地址：唐山市高新區建設北路170號冀東新聞中心9層 合作網(wǎng)站: