模具加工不斷發(fā)展
發(fā)布時間：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和創(chuàng)新的觀念是任何模具廠處于領先地位必不可少的部分。這里介紹一些利于創(chuàng)造機會或為模具加工提供領先地位的技術進展。
并行加工
觀念: 模具的型芯和型腔合并成一個零件在多任務機床上被并行加工。
背景: 這個觀念由Mazak公司(Florence, Kentucky)的e系列Integrex加工中心在IMTS 2004展會上進行演示。使用具有柔性的傾斜銑削主軸(B軸)和反向的車削主軸(C軸)，長方形工件的四個側(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被加工。通過車削主軸的旋轉(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，每個部分仍被牢固地夾持在反向的車削主軸。對兩個部分各自露出兩個新的側(cè)面進行平面銑削，而模具兩個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，這個方法極大地縮減了裝夾次數(shù)和工序。由于模具的兩個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: 在這個應用里，旋轉(zhuǎn)軸的位置精度是關鍵。多任務機床在銑削主軸上使用一個提供0.0001度分辨率的滾子凸輪。主、從車削主軸的分度增量也是0.0001-度。據(jù)機床商介紹，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高速銑削應用的小直徑刀具。
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完整的型芯或型腔。在某些情況下，部件被設計成鑲嵌件以裝配到模架上的型腔里。
背景: 在分割一個大型模具零件之后，每個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的大型立式機床上加工。雖然也可應用較小的立式機床，但較小的臥式加工中心更加理想，因為它具有排屑和生產(chǎn)能力方面的優(yōu)勢。
因為它們的工作范圍相應地更小，較小的機床傾向于具有更高的形位精度。由于移動軸的質(zhì)量小，較小的機床對于等高線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加工時間-因為更高的acc/dec，通常需要20小時的加工能在15小時內(nèi)完成。 在較小的機床上，換刀問題能很容易處理。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，兩臺或三臺機床同時運轉(zhuǎn)能在生產(chǎn)上超過一臺大型機床。例如，20小時的加工在兩臺小機床上能在7.5小時內(nèi)完成(分擔工時，然后是更快的acc/dec速率的因素)。一組較小的機床還可安排得比一臺大型機床更有柔性。當大型模具能設計成適合于分塊加工，僅擁有較小機床的模具廠仍能承接那些原本超出其加工能力的任務。
此外，較小的機床代表了一種更低的資本投資。模具廠必須把兩臺或更多小機床的總成本同具備相同能力的大型加工中心的成本進行比較。
最后，設計用于平行加工的模具也許表現(xiàn)了改善維護和修復的機會。例如，分割模具也許是可行的，所以易于磨損劇烈的區(qū)域可以被單獨分割開來。通過移開這塊需要被替換、維修或修補的部件，停機時間可降到最小。
使能技術：較小的機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縫連接。
當因顯示的用途需要去除監(jiān)護時，五軸槍鉆加工機床加工具有復合角冷卻孔的能力變得更為明顯。 |
五軸槍鉆加工
觀念: 鉆削具有復合角的水管線路的能力使得提高大型模具的冷卻性能成為可能。五軸槍鉆加工機床通過消除多次復雜裝夾從而獲得良好的經(jīng)濟性成為可能。
背景: 用于汽車保險杠、汽車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獲得有競爭力的生產(chǎn)周期。
當只擁有固定工作臺和固定主軸的槍鉆加工機床時，模具設計者有兩個途徑來提高大型模具的冷卻速率。方法之一是增加穿過模架的直線水管線路。另一種方法是鉆削具有復合角的水管線路，以便管線更貼近型腔表面。第一個方法意味著顯著增加花在槍鉆加工上的時間。第二個方法未必意味著更長的鉆削時間，但它大量增加裝夾時間，因為模具部件必須對于每個要求的角度進行手動定位。每個加工的裝夾時間通常要比鉆削時間長得多。
這些方案都不是很有吸引力，而且它們甚至不能滿足客戶希望降低模具價格的需求。
五軸槍鉆加工機床被證明為一個好的解決方案。這使得加工不平行于機床軸線的有夾角的深孔而且無需專用夾具可以變得可行。這個能力極大地縮減了完成一個模具所需的裝夾次數(shù)。在固定工作臺和固定主軸的槍鉆加工機床上鉆削具有復合角的水管線路時，對于汽車儀表板模具的陰模可能需要多達60次的裝夾。在五軸槍鉆加工機床上做同樣的工作需要三或四次裝夾，研發(fā)人員說。
使能技術: Ixion Auerbach IA TLF-1300.5 五軸槍鉆加工機床在IMTS 2004展會上相當引人注目。該機床的特色是有一個可編程的旋轉(zhuǎn)工作臺和比正常旋轉(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，其速度高達每分鐘9英寸。據(jù)美國Ixion Auerbach Inc.公司(Monroe, New York)總裁講，該機床的工藝控制系統(tǒng)能實時地以圖形方式顯示油壓、流量、進給抗力和扭矩。這意味著在鉆削時能監(jiān)控最優(yōu)的鉆削速度、減少刀具破壞的風險。該機床的設計剛性好還能進行高速銑削、鉆削和攻絲加工，需要裝備一個換刀裝置選件。
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