如今零件不僅變得越來越小,同時它們包括的部件越來越多,以提供更多機(jī)能凡矿。制作小而復(fù)雜的零件需要采用微型刀具進(jìn)行加工,這種刀具為非標(biāo)刀具,同時極易變形和破損键先。用于微細(xì)加工的刀具不會與大尺寸刀具一樣對切削環(huán)境做出反應(yīng)。有大量影響該過程基本機(jī)制的微細(xì)加工問題,這些問題與采用大規(guī)格刀具加工時存在的問題有著本質(zhì)區(qū)別紊竹。這些問題包括,切屑形成過程中發(fā)生的變化牺道、切削力變化、過程中的異常振動和非穩(wěn)定性以及加工表面的形成和特征等壹会。

微型零件通常是用模具加工的,而這種模具必須進(jìn)行微細(xì)銑削加工方可實現(xiàn)所要求的精度颈顽。(照片由Cimatron提供)

微型零件在航空、汽車及键、生物醫(yī)學(xué)盖赛、電子、信息技術(shù)胸胚、光學(xué)及電信行業(yè)等領(lǐng)域具有大量應(yīng)用甜届。為了降低成本,大部分微型零件都是用模具制造的。模具制造廠家面臨著各種挑戰(zhàn),包括采用稀有材料直至專用模具涂層,用直徑為0.002英寸(50μm)直徑的刀具銑削零件,用0.00078英寸(20μm)的電極絲進(jìn)行電火花加工,以及實現(xiàn)“潛水艇”級精度等垫嚣。如今許多零件設(shè)計帶有尺寸不到100μm的特征——僅僅比人的頭發(fā)絲略大一點岩模。

對于這么小的零件和特征尺寸,精度就有了新的含義。例如,±0.0002英寸(±5μm)的公差,對于尺寸為0.2英寸的零件,與相對于尺寸為0.002英寸的零件而言,肯定是有很大差異的糟秘。

位于以色列GivatShmuel的Cimatron有限公司是一個CAD/CAM軟件供應(yīng)廠家,其工程主管HariSridharan說:“為了實現(xiàn)微細(xì)加工中所要求的質(zhì)量和精度,在滿足經(jīng)濟(jì)和商業(yè)方面限制的同時,還必須對整個制造鏈實現(xiàn)優(yōu)化和同步化简逮。”隨著簡單和中等復(fù)雜度的模具生產(chǎn)被轉(zhuǎn)移到勞動力價格低廉的國家,美國與歐洲的模具制造廠家轉(zhuǎn)而采用越來越先進(jìn)的技術(shù),諸如微型模具及微細(xì)銑削,以保持自己的競爭勢頭尿赚。

小零件,大挑戰(zhàn)

在這方面存在的主要挑戰(zhàn)包括:對由微型部件組成的模具進(jìn)行直接銑削以及制造EDM微型電極散庶。與微細(xì)銑削相關(guān)的挑戰(zhàn)包括采用直徑小至100μm甚至更小的微細(xì)刀具,主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)150,000rpm,表面粗糙度達(dá)0.2μm(0.0000078英寸)。同時,由于對具有微細(xì)結(jié)構(gòu)的精細(xì)零件進(jìn)行拋光往往是不現(xiàn)實的,因此,微細(xì)銑削需要進(jìn)行無拋光加工凌净。

微型刀具為什么會變形和破損與常規(guī)銑削相比,在進(jìn)行微細(xì)銑削加工時,刀具更容易變形和破損悲龟。新加坡Suwa精密工程有限公司的主管KenYap認(rèn)為,微型加工刀具更易破損有三個主要原因。

第一,在加工過程中去除金屬時,隨著切屑厚度降低,所需要的比能大大提高冰寻。這一點意味著,對于微細(xì)加工,采用小切深须教、隨著切屑變薄,微細(xì)刀具刀尖受到的阻力要比常規(guī)加工中的大。這就好像在微細(xì)加工中工件材料變得越來越硬斩芭。這種阻力足夠大,從而甚至在刀具產(chǎn)生任何明顯磨損前就超出了刀尖的彎曲強(qiáng)度極限,并且可能導(dǎo)致刀尖產(chǎn)生破損轻腺。防止這種現(xiàn)象的一種方式是確保切屑厚度小于刀尖刃部半徑。

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