發(fā)展中的模具加工工藝
金屬加工行業(yè)中褥傍,很少有幾個部門能像模具制造企業(yè)那樣具有活力,因此對任何模具加工車間而言,為了保持其領(lǐng)先的地位乳嘁,需要橫向掃描新出現(xiàn)的技術(shù)和創(chuàng)新的概念。這里給大家介紹一些新的發(fā)展動態(tài)危厕,這或許會對模具加工行業(yè)創(chuàng)造新的機遇或起到拋磚引玉的作用寻适。
并行加工
概念:采用一臺多功能機床,在單一工件的左右面上稻扔,以并列的方式加工模具的型芯和型腔凤婆。
背景:在IMTS 2004國際機床博覽會上短揉,Mazak公司(在肯塔基州的Florence市)在其e系列Integrex加工中心上演示了這一新的概念。該機床利用其傾斜式銑削主軸(B軸)的靈活性及其相對立的車削主軸(C軸)在長方形工件的四面和背面上銑削加工冷卻孔非畜。在加工型芯和型腔細(xì)節(jié)的時候刚肠,該工件仍然是一個獨立的整體零件。如果對車削主軸的旋轉(zhuǎn)與傾斜式銑削主軸的關(guān)系能很好地協(xié)調(diào)處理胜溢,就可以使刀具獲得最佳切削方向谴垫,從而提高工件的表面光潔度,并延長刀刃的使用壽命母蛛。而且有利于工件的翻轉(zhuǎn)翩剪,以便定期清理切屑。
然后將型芯和型腔兩部分分離彩郊,使每一個部分在其對立的車削主軸中保持夾緊的狀態(tài)前弯。同時,將兩個新的剖分面進(jìn)行端面銑削加工秫逝,并在一次裝卡調(diào)試過程中恕出,完成模具兩半部分的冷卻孔鉆削加工任務(wù)。
與傳統(tǒng)的加工工藝相比违帆,采用這種加工方法大大減少了工件的裝卡次數(shù)和操作程序浙巫。同時,模具的加工精度可以進(jìn)一步提高刷后,因為模具的兩半始終保持著完美的方向定位的畴,直到相互分離。
技術(shù)應(yīng)用:在這一應(yīng)用領(lǐng)域中尝胆,旋轉(zhuǎn)軸的定位精度是非常關(guān)鍵的丧裁。在該多功能機床的銑削主軸中,采用滾子凸輪环壳,其分辨率精度為0.0001°央嘱。車削主軸和副軸的分度精度也為0.0001°。按照機床制造商的標(biāo)準(zhǔn)乞瑰,轉(zhuǎn)速為12000 r/min的銑削主軸馏纱,其振動精度為1.5μm(0.00006 in)。其極低的主軸振動排击,保證了小直徑刀具在高速運轉(zhuǎn)應(yīng)用時的加工精度港驶。
并聯(lián)加工
概念:大型模具零件在小型加工中心上分成幾部分加工。然后將加工以后的各部分零件組裝到一個整體型芯或型腔舔伴。在某些情況下滨靴,將各部分零件設(shè)計成插接件的形式,然后將它們安裝到模具基座的隱窩內(nèi)溃柑。
背景:大型模具的零件經(jīng)肢解分離以后巴疾,其每一個部分都可在小型的加工中心上加工收斑,而且優(yōu)于將其放到帶有延伸式床身的大型立式機床上加工。一般來說玲躯,采用小型臥式加工中心比較理想据德,因為其在清除切屑和產(chǎn)能方面具有很大的優(yōu)勢,當(dāng)然采用小型立式機床也是可行的跷车。
因為它們的工作范圍相對較小棘利,而小型機床的容積精度相對較高。由于其移動軸的質(zhì)量較輕朽缴,因此小型機床在加工過程中善玫,可以獲得較高的加速度和減速度(acc/dec)。較高的acc/dec速度可大大節(jié)約機床的整體加工時間—由于其較高的acc/dec速度密强,如果需要20h的加工茅郎,一般可以在15h內(nèi)完成。在小型機床上或渤,刀具的更換問題也比較容易解決系冗。例如,在大部分情況下薪鹦,只要使用一把精加工刀具掌敬,就可以完成模具一個零件的加工,而且也不需要更換刀刃池磁。
而最重要的是犀刀,兩臺或三臺小型機床同時運行甚至可以超過一臺大型機床的工作量。例如珍催,需要20h加工的工件,可以在兩臺小型機床上花費7.5h的時間完成加工(將其除以工作時間哭逻,就可得出acc/dec速度系數(shù))禾底。一組小型機床要比一臺大型機床更能靈活地制定工作進(jìn)度計劃。由于大型模具可以分成幾個部分來進(jìn)行設(shè)計躬筐,這有利于模具分成多個零件進(jìn)行加工生產(chǎn)据鼓。這樣,即使只有小型機床的模具加工車間也可以承擔(dān)其原先沒有能力加工的工件帅忌。
而且弦银,小型機床的投資較低。一個模具加工車間必須將兩臺或更多小型機床的成本此幕,再結(jié)合小型機床的整體綜合能力宦衡,然后與一臺大型加工中心的成本進(jìn)行比較。
最后签缸,一副按并聯(lián)加工設(shè)計的模具也許有更多的機會進(jìn)一步提高其維護(hù)和更新水平尼荆。例如左腔,可以將模具中比較容易磨損的部分單獨設(shè)計。這樣捅儒,當(dāng)模具進(jìn)行維修或翻新時液样,可先更換這一部分,從而使工廠的停產(chǎn)時間降低到最低限度巧还。
技術(shù)應(yīng)用:小型機床必定具有極高的容積精度鞭莽,因此,其生產(chǎn)的模具各部分零件精度也非常之高麸祷,實際上澎怒,零件組裝面之間達(dá)到了沒有縫隙的水平。
5軸深孔鉆
概念:在復(fù)合角度鉆削水平線的能力可以使大型模具的冷卻性能得到進(jìn)一步提高摇锋。采用5軸深孔鉆床可以非常經(jīng)濟(jì)地達(dá)到這一目標(biāo)丹拯,而且也不需要對工件進(jìn)行多次復(fù)雜的裝卡調(diào)試。
背景:生產(chǎn)汽車前保險杠荸恕、儀表控制板和其他塑料件所使用的這類模具需要依靠快速有效的冷卻乖酬,以縮短其工作周期,達(dá)到競爭水平洪洪。
當(dāng)帶有固定式工作臺和固定式主軸的深孔鉆床成為慣例時先俐,模具設(shè)計人員可以有兩種選用方式來提高大型模具的冷卻速度。一種方式是在模具塊之中极谚,添加更直接的水平線坷字;另一種方式是以復(fù)合角度鉆削水平線,并使這些水平線接近型腔的表面疲些。如采用第一種方式通肋,可能會大大增加深孔鉆加工操作的時間。如采用第二種方式眷抠,鉆孔加工所需的時間不會太長璃蓬,但會大大增加工件調(diào)試裝卡所需的時間,因為對于模具零件每一個所需的角度漏踊,需要采用手工定位想祝。每一操作步驟所需的調(diào)試時間往往要比鉆削加工的時間長得多。
總之娱畔,這兩種方式都不盡如人意览讳,尤其是對于價格較低的模具而言,這兩種方法更不能滿足客戶的要求部凑。
事實證明露乏,最好的答案是采用5軸深孔鉆床。采用這類機床可以加工鉆削深孔涂邀,其角度并不是與機床的軸平行的施无,而且也不需要采用特殊的夾具辉词。這種加工能力大大減少了完成一個模具加工所需的多次裝卡調(diào)試的次數(shù)。如果在帶有固定式工作臺和固定式主軸的深孔鉆床上加工猾骡,生產(chǎn)汽車儀表板使用的模具型腔模塊需要裝卡調(diào)試60次瑞躺,才能完成復(fù)合角度的水線鉆削加工。但是開發(fā)人員聲稱兴想,采用5軸深孔鉆床幢哨,完成同樣的工作只需要三或四次的調(diào)試裝卡。
技術(shù)應(yīng)用:Ixion Auerbach IA TLF-1300.5型5軸深孔鉆床引起了人們極大的關(guān)注嫂便。該機床裝有可編程旋轉(zhuǎn)工作臺和CNC數(shù)控主軸頭捞镰,在標(biāo)準(zhǔn)以下可回轉(zhuǎn)25°,在標(biāo)準(zhǔn)以上可回轉(zhuǎn)15°毙替。這一機床既可配置普通的深孔鉆頭也可配置STS(單管系統(tǒng))式鉆頭或兩者得兼岸售。當(dāng)采用直徑1 in的鉆頭鉆孔時,后者的鉆孔速度可高達(dá)9 in/min弯枢。按照北美Ixion Auerbach Inc. 公司(在紐約州的Monroe地區(qū))總裁Barry Speller先生的說法玖远,該機床的工藝控制系統(tǒng)可以用圖像的方式顯示油壓、油流量涡瀑、進(jìn)給力和扭矩等實時數(shù)據(jù)契惶。這意味著對于鉆削加工可以以最佳的鉆削速度進(jìn)行監(jiān)控,以減少鉆頭斷裂的風(fēng)險婉错。該機床的剛性設(shè)計使其能夠進(jìn)行高速銑削驳蒙、鉆削和攻絲等操作,而且還配有一個可供選用的刀具更換裝置姐药。
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