當今社會，大型模具的需求量迅速增長暴既，從純平電視機到汽車的儀表板企著，設(shè)計者一直在推進模具的尺寸和復(fù)雜性。鑒于這個事實以及巨大的市場需求钱挺，許多工廠都在大型模具加工這一領(lǐng)域?qū)で笕蚋偁幍牧紮C惕拍。那么，為什么不是每個廠家都生產(chǎn)大型模具呢辣沧？這是因為其中有很多準入的障礙狼棠，最重要的一點就是大型模具的加工非常困難。原有的技術(shù)導(dǎo)致了循環(huán)周期長哀铡，進步速率緩慢以及長時間的手工拋光杯聚。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抒痒。隨著新技術(shù)的出現(xiàn)幌绍，關(guān)于大型模具的加工問題的解決方案也將隨之出現(xiàn)了。

　　1 大型模具的問題

　　處理大型模具的尺寸和重量是一個巨大的挑戰(zhàn)故响。這意味著經(jīng)常要付出額外的勞動傀广、對專用工具的需求、多樣的設(shè)備以及潛在的誤差彩届。如果選擇合適的加工中心來生產(chǎn)大型模具伪冰，許多問題就可以減輕或者避免，同時也能夠簡化設(shè)備樟蠕，完全轉(zhuǎn)變潛在的精確性問題贮聂。

　　生產(chǎn)大型模具最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寨辩，因此寂汇，擁有多功能的機器是進入這一市場的首要條件病往，例如，加工毛坯和拋光免姻。一旦選擇了合適的機器饭糊，即使在同一臺設(shè)備上，也能夠進行毛坯加工和拋光们灵，且保持精確性稳虱。

　　2 大型模具的機器設(shè)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設(shè)計特性禀蜒。

　〕┬獭（1）鋼鐵鑄件和能夠處理熱量的心軸

　　任何一臺用來打磨大型部件的機器首要的設(shè)計就是大型的鋼鐵鑄件和一根能夠處理熱量的心軸。在機器成型槐猪、增強硬度和降低熱量等方面喇躲，鋼鐵鑄件仍然是最穩(wěn)定的材料。

　　至于心軸许食，則必須采用內(nèi)部技術(shù)來進行冷卻继棉，以確保心軸不會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最好的質(zhì)量要求够菊，需要一臺機器和工具來大幅度減少二次放電加工和手工拋光的時間终琅。加工大型模具通常都需要幾天的時間，由于在加工的時候符衔，外部條件會發(fā)生變化找前，要達到必要的精確度，就必須考慮到這些變化判族。一臺不是用來切割大型模具的機器在室溫10攝氏度的情況下會改變6度機器圓柱的溫度躺盛，也會導(dǎo)致軸心角平面發(fā)生0.070mm的改變。

　⌒伟铩（2）熱量穩(wěn)定技術(shù)

　　從另一個方面來說颗品，如果應(yīng)用了熱量穩(wěn)定技術(shù)，相同的環(huán)境變化會導(dǎo)致3度柱體的溫度變化沃缘，或者軸心角平面改變0.030mm。然而则吟，機器的設(shè)計以包括了環(huán)境熱量影響槐臀，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氓仲，就會減少配料混合的難題水慨，從而減少手工拋光的需要。

　【纯浮（3）速度

　　需要考慮的第二個特性就是速度现熔。軸心的轉(zhuǎn)速應(yīng)該至少20,000 rpm服骚，金屬更新的速度應(yīng)該至少為30 ipm.。例如展霸，一臺大型模具的加工中心的切割速率應(yīng)為787 ipm蝎蛤。

　　（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莺肌，精確度是很重要的挪吱。選擇的加工中心必須能夠進行類似的精確定位和小型機器的可重復(fù)性。

　　使用一臺大型模具加工中心辈喜，其精確定位為±0.000060英寸（±0.0015 mm）捺柬，可重復(fù)性為± 0.000040 英寸 (±0.001 mm)。還需要提及的一點是砖伴， 的精確度也是很重要的望泪，必須保證在5微米之內(nèi)。

　±⑵（5）回饋反映

　　為了測量加工的精確度宾芥，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的枝誊。當反饋為0.050微米的時候况芒，此時的拋光是近乎完美無瑕的∫度觯控制和規(guī)定反饋绝骚，細分螺釘都能夠改進表面拋光。

　§艄弧（6）軸心

　　另一個需要考慮的問題就是機器的軸心压汪。大型模具機器的軸心應(yīng)該能夠預(yù)先進行毛坯加工，半拋光和高質(zhì)量拋光古瓤。作為一個基準止剖，表面拋光的誤差應(yīng)該在2微米左右。這種細小的拋光特性在切斷和劃分直線的時候尤為重要落君，許多模具廠家為了彌補工具的誤差而不得不進行手工拋光穿香。由于大型機器要更加昂貴，購買能夠完成這三個任務(wù)的多用機器是不太現(xiàn)實的绎速。

　　可變幾何形狀臥式機器皮获，可用于2+3加工大型的復(fù)雜模具。具有極高的精確度和免鉗表面拋光抠衬。

　　除此之外裸岁，軸心還應(yīng)該以最小的震動來實現(xiàn)工具壽命的最大化。例如锹肾，用一臺大型模具加工中心加工招牌郊啄，必須能夠有30多個小時的壽命和一個速率為314 ipm 的16mm CBN 插入式拋光工具映贞，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候寄菲，工具的成本飛速增加裁堤，從工具成本上來看，每加工一個模具胆叁，能夠使得工具壽命最大化的機器能夠節(jié)省數(shù)千美元庶消。

　　（7）可移動的轻迹，多軸頭

　　加工模具媚哪，尤其是復(fù)雜的大型模具，能夠移動軸頭祭昏，多軸是最好的特性耙厚。一個可變幾何形狀的頂部設(shè)計能夠同時進行三軸加工，能夠深度打磨模具的孔和冷卻洞岔霸，同時也能在同一個設(shè)備上進行其他的組合切割薛躬。因為工件的尺寸和重量都轉(zhuǎn)化為很長的設(shè)備時間，運用三軸來減少設(shè)備能夠大幅度提高廠家加工大型模具的能力而不影響精確度呆细。并且多頭的設(shè)計能夠進行斜孔加工型宝，軸頭可以被傾斜到一個恰到好處的角度以便讓銑削點更好的進入。

　　多軸設(shè)計也能夠運用更短小的工具絮爷。短小的工具通常都會更堅硬趴酣，更精確，也能夠防止軸心和工具粘著在工作臺上坑夯。最后岖寞，多軸的設(shè)計能夠運用半徑邊緣來替代工具的頂端來改進表面拋光。

　」耱凇（8）碎片管理

　　碎片管理是加工大型模具的一個嚴重的問題仗谆。一些大型模具的加工中心在臺面下有18個孔來接收這些碎片，4條內(nèi)置的鏈狀傳送帶朝著機器的前端高速傾泄碎片淑履。機床和柱體都有罩子覆蓋著恤络，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圍的部分都是相互隔離的蹂曾，這樣就能消除由于車間溫度變化而引起的鋼鐵鑄件結(jié)構(gòu)的溫度變化雁韵。

　　如果沒有有效的碎片管理體系，大型模具機器就必然會出現(xiàn)故障或?qū)е聼崃繂栴}边饿。

　　高壓冷卻劑

　　選擇一個大型模具加工中心最后一個重要的特性就是高壓冷卻劑。例如蚀抄，用2+3的方法鉆有角度的孔值舀，需要1000psi的冷卻劑來保證有效的碎片排放和更精確的切割蛆骨。如果沒有高壓冷卻劑，工具就會阻擋碎片出孔裙澎，碎片就會再被切割一次洒妈。如果能夠有效的加工有角度的孔就能夠消除裝備時間，也不再需要多余的機械來鉆洞艘彭。

　　3 大型模具的例子

　÷搿（1）形狀的例子

　　這個例子的目的就是在多重地點中展示機械切削的簡單的幾何原理。用于機械制造中的零件常常被要求在不同的地點都可以實現(xiàn)加工的精度化跟狱。

　　在普通的加工控制中俭厚，刀路往往會被保持成簡單而常規(guī)的圓形（順時針方向GO2 和逆時針方向G03）。這樣就使得機械可以圍繞核心來進行高精度工作而且不受其他操作軟件的影響驶臊。這也是機械使用多重進給率來進行精度機械加工的案例展示挪挤。

　　很典型地，機械設(shè)備常常被局限于單一進給率來進行精度加工关翎。側(cè)間隙和補償被用來使單一進給率達到最大化扛门，而這種進給率可能會被使用得最普遍。這樣我們可以預(yù)見纵寝，如果使用單一的進給率來進行生產(chǎn)论寨，其產(chǎn)生的錯誤馬上就會暴露出來。

　∷睢（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所使用的2＋3的硬度葬凳。一個標準的、成型的高速鋼鉆孔機常常被用于材料的鉆孔闹啦。對于買家來說沮明，他們不希望他們花錢買大型碳化鉆孔機時出任何差錯。因為這種規(guī)模炭化鉆孔機價格太昂貴了窍奋。

　　高速鉆孔機不能達到炭化鉆孔機的加工水平施式，但對大多數(shù)生產(chǎn)廠家來說還是可以使用的。它可以用于大型鉆孔的標準加工执峰。

　∠鸦ā（3）合作加工的例子

　　這個例子是一個關(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一步的設(shè)定在動用所有能力的情況下來加工出一個大型的網(wǎng)絡(luò)饭磕。這個加工要求一步設(shè)置瞒酪、一臺設(shè)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行毛坯加工现伺、半拋光和高質(zhì)量拋光测佛。顯然這有些困難。多軸加工用于要傾斜工具角度來縮短加工長度的加工領(lǐng)域嘹据。不使用多軸加工機床來完成全部工作的原因是設(shè)備的堅硬程度以及不具備這樣多的功能影凿。所以這個問題很簡單致殉，就是要使用多臺多軸加工機床來完成整個加工工作。

　　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例子的決定因素都不相同第勉。但是我們可以看出來逃铝，在所有案例中有一個共同的因素，那就是在使用更小直徑的時候更高的軸心速與更簡短的加工工序的結(jié)合都是必需的叽赊。

　　多軸加工機械可以取代單一的機械加工機械來完成更復(fù)雜難度更高的加工工作恋沃。

　　這僅僅需要花費整個加工中的5％到10％的加工時間。

　　當零件的加工由一個三軸加工機床轉(zhuǎn)移到多軸加工機床時必指，零件的加工時間也隨之增加了囊咏。

　　評：新技術(shù)的出現(xiàn)為大型模具的加工提供了很好的解決方案，在實際的生產(chǎn)操作中取劫，只要您心中始終考慮著大型模具的加工問題以及本文所為您介紹的有關(guān)機械設(shè)計要點匆笤，那么大型模具和小型模具的加工將越來越相似，越來越簡單谱邪。

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