用“極粗”電子束對模具實(shí)施高速拋光
最近幾年落寡,沙迪克公司將已開發(fā)的直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用于電火花加工機(jī)床和加工中心而開辟了一片新天地五垮,并且扎附,正在擴(kuò)大到直線沖壓機(jī)與納米機(jī)床新領(lǐng)域,在其主戰(zhàn)場模具領(lǐng)域推出全新技術(shù)撩炊,即使用“極粗”電子束對模具進(jìn)行高速拋光外永。把電能應(yīng)用于模具精加工工序的方案是一種劃時(shí)代的加工方法。這種新技術(shù)不僅把模具表面精加工從手工作業(yè)中解放了出來拧咳,而且能使模具表面的質(zhì)量得到提高伯顶。
1、 電子束技術(shù)
電子束是把電能通過聚焦用于穿孔等高速加工的一種加工技術(shù)骆膝。如果把這種思路反過來祭衩,將電子束不聚焦而作成極粗狀,通過放粗后谭网,利用降低的單位面積電能使表面極淺(2um)層部分瞬間熔化汪厨。照射時(shí)間僅為2us。雖然表面層被瞬間熔化卡宛,但主體部分仍處于低溫蛙檐,所以熔化部分將被迅速冷卻下來。其結(jié)果胚闲,表面將被非晶化即非定形化贪犁。若將這一過程沿著整個(gè)表面反復(fù)進(jìn)行就能獲得非常光滑的表面。而且缭柄,所形成的非定形化表面難以產(chǎn)生氧化檀氏,即不易生銹。這種方法也許已超出拋光范圍软架,是一種劃時(shí)代的加工技術(shù)纳帽。
沙迪克公司將該新產(chǎn)品命名為EBM(Electron Beam PIKA-Machine:電子束鏡面加工機(jī)床),現(xiàn)已推兩種機(jī)型弄讥,即手動(dòng)型的PF-00A與帶NC裝置的PF-32A挣呛。
2、 在精密模具上的應(yīng)用
在極粗電子束加工裝置中谋啃,在電子槍的陰極上施加很短的高電壓(25KV)脈沖舰绘,把所產(chǎn)生的電子通過等離子體而生成電流密度很高的電子束,用該電子束照射工件實(shí)施表面加工葱椭。
這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是捂寿,使電子束不聚焦而照射到某一固定面積上。目前電子束的直徑為60mm孵运,而且每次照射2us重復(fù)30次左右為1個(gè)照程秦陋,反復(fù)進(jìn)行若干個(gè)照程。但是要想確定最佳條件掐松,尚需要根據(jù)工件材料和形狀積累大量嚴(yán)密的數(shù)據(jù)庫踱侣。一般約需要2個(gè)照程。
模具的加工面大磺,有電火花加工得到的梨皮面抡句、銑削加工得到的切削面以及磨削面等,現(xiàn)在又增加了一種用特殊電子束照射在數(shù)分鐘內(nèi)就能得到的鏡面杠愧。
實(shí)際加工方法是待榔,把工件安裝在真空容器中的工作臺(tái)之后,用真空泵經(jīng)5~20min左右的時(shí)間抽真空流济,再用電子束經(jīng)數(shù)分鐘照射即完成锐锣。在加工件面積較大時(shí),可使工作臺(tái)在真空中移動(dòng)铆糙,反復(fù)進(jìn)行照射來完成缕翁。
由于該加工方法是應(yīng)用電子束進(jìn)行的丐闲,所以利用特殊的能量控制就能將范圍較大的加工精度的精密模具來說,加工裝置是業(yè)界首創(chuàng)的劃時(shí)代的一種加工技術(shù)叠凸。
模具制作中最終加工的拋光工序索官,從手工作業(yè)到自動(dòng)機(jī)床已有很多加工方法,然而不管哪一種加工方法效率都很低滨鼠,需要花費(fèi)很多時(shí)間势瘤。EBM能在極短時(shí)間內(nèi)完成拋光加工,因此這一加工方法正受到業(yè)界的關(guān)注捶臂。此項(xiàng)技術(shù)是日本岡山大學(xué)宇野義幸教授與永田精機(jī)(東京都豐島區(qū)勃否、永田靖夫社長)的技術(shù)研究所通過技術(shù)合作而開發(fā)的,其產(chǎn)品從2003年9月已開始上市赎躲。
3避掩、 PIKA面的防銹效果
用這種電子束進(jìn)行的鏡面加工,與用本公司的主導(dǎo)產(chǎn)品電火花加工機(jī)床進(jìn)行的鏡面加工(PIKA加工)俩莽,它們的加工原理相類似旺坠,所以沙迪克公司把該EBM加工獲得的鏡面稱作PIKA面。電火花加工機(jī)床加工的PIKA面是由直徑數(shù)um的放電凹坑累積構(gòu)成的扮超,所以加工大面積需要花費(fèi)很長的時(shí)間取刃。而使用EBM可在面積上同時(shí)進(jìn)行電子束照射,因此加工速度可達(dá)到電火花加工的數(shù)百倍出刷。
由于一次電子束照射不足以獲得滿意的PIKA面璧疗,所以要根據(jù)工件的材質(zhì)與表面粗糙度通過若干次電子束照射來實(shí)現(xiàn)加工。用電子束加工可以改善表面粗糙度馁龟,粗糙度值可減小到加工前的約1/4左右崩侠。另外,由于急熱坷檩、急冷可使加工面形成非晶化却音,所以進(jìn)一步提高了表面光澤度和抗銹蝕能力∈噶叮可以提高表面的防銹力是EBM的最大優(yōu)點(diǎn)系瓢。從管理角度來說,模具一旦制造完成并使用過后辣摘,一般都存放到庫中人看不到的地方撼由。存放保管期間通常經(jīng)過一遍防銹處理。在濕氣較多的日本涵群,若再次使用而取出時(shí)狭鳖,往往看到通體是銹。所以對于模具表面不只是鏡面化的問題,對整個(gè)模具進(jìn)行防銹處理也是一項(xiàng)很有意義的技術(shù)拳沙。
另外爽附,用處理沖壓模表面,可以提高模具表面光滑度怔惯,減少料屑堵塞次數(shù)泥碳,用于塑料注塑模上,則可以提高制件的脫模性掏绍,縮短成型時(shí)間。這些優(yōu)點(diǎn)雖然對模具生產(chǎn)的商品質(zhì)量沒有直接的關(guān)系锭测,但可以提高模具的生產(chǎn)率译命,也即提高模具的附加價(jià)值。
這次推出的EBM侦铜,主要用于二維形狀的加工专甩,但對于小直徑孔、狹糟钉稍、狹縫(深度10mm左右)也能獲得PIKA表面涤躲。在有移動(dòng)工作臺(tái)的工件。今后還要開發(fā)用于大型模具的加工裝置贡未,還考慮在工作臺(tái)上附加Z軸和5軸功能种樱。
4、 超越傳統(tǒng)思維——由表面改善到改性
某模具制造廠廠長在看了這次推出的EBM后說:“機(jī)床制造廠在追求表面精度中把達(dá)到鏡面列為一個(gè)要解決的問題俊卤。但脫模性與鏡面化是兩個(gè)矛盾的要求嫩挤。而防銹處理是劃時(shí)代的。希望這種技術(shù)不只是追求表面粗糙度這一數(shù)字消恍,還能一下子解決掉模具在生產(chǎn)現(xiàn)場存在的問題岂昭。”
的確狠怨,曾親眼看到過存放在庫房中的模具通體生銹的狀況约啊。EBM既是一種“改善”表面的技術(shù),又是一種能“改性”的理想技術(shù)秫玉。沙迪克公司鹽田社長面對記者以興奮的心情談到了發(fā)現(xiàn)電火花加工原理的拉扎科博士瘫笋,說“人生親歷劃時(shí)代技術(shù)誕生場面的機(jī)會(huì)很不易。況且作為一個(gè)經(jīng)營者能親臨EBM的發(fā)布現(xiàn)場是非常幸運(yùn)的”财偶。
根據(jù)有關(guān)方面的需要拙位,EBM的生產(chǎn)臺(tái)數(shù)預(yù)定首批月產(chǎn)10臺(tái),本季度月產(chǎn)30臺(tái)。先合計(jì)生產(chǎn)100臺(tái)课枉。其價(jià)格根據(jù)規(guī)格大小而不同属胖,約在1500~3000萬日元。
將來,EBM拋光機(jī)的銷量莲疤,可望與電火花加工機(jī)床(EDM)發(fā)展到同等水平恃定。
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