在過去的幾年里，世界范圍內(nèi)的模具制造業(yè)都得到了飛速的發(fā)展。數(shù)控機(jī)床和刀具技術(shù)的進(jìn)步極大地提高了模具制造的速度和精度稼稿，這樣的結(jié)果是10年以前所無法想象的。今天讳窟，CAD/CAM已經(jīng)普及让歼，高速加工也已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并已成為模具制造的必備技術(shù)之一丽啡。   

　　近年谋右，模具制造業(yè)發(fā)生了以下變化：   

　　1．1990年，模具的一般交貨周期是24個(gè)月补箍，5年后則要求少于12個(gè)月的交貨期改执，而今天則要求9個(gè)月甚至6個(gè)月的交貨周期。   

　　2．模具的形狀更加復(fù)雜橙缔，尺寸更大拟国，質(zhì)量更重部竟。大的模具可以達(dá)到5500mm×3000mm，重量35t村会。   

　　3．模具的設(shè)計(jì)全部采用CAD設(shè)計(jì)涌遏，模具的型面全部為數(shù)學(xué)模型，模具的形狀的檢測要求與數(shù)學(xué)模型吻合泌拐，意味著必須用數(shù)控機(jī)床保證型面的幾何精度基差，手工打磨必須避免或極大程度的減小。   

　　4．實(shí)型鑄造技術(shù)已廣泛應(yīng)用威球，模具的制造商提供準(zhǔn)確的3D鑄造模型宅蜒，由專業(yè)的鑄造廠完成精密鑄造，使得鑄造毛坯的精度越來越高蜓浦，意味極大程度地減小了粗加工的余量捍农。   

　　5．刀具技術(shù)的進(jìn)步使得刀具的切削速度提高，模具加工的切削線速度可以達(dá)到300～1200m/min绳拧。   

　　6．機(jī)床壹店、電主軸、刀具芝加、計(jì)算機(jī)等方面的技術(shù)進(jìn)步以及編程工具的日益強(qiáng)大為10年來高速加工的廣泛應(yīng)用積累了大量的經(jīng)驗(yàn)硅卢，10000～20000r/min轉(zhuǎn)速下的高速加工已經(jīng)成為模具制造必備的技術(shù)。   

　　JOBS提供了新的形勢下模具加工的新的方案藏杖，這種方案建立在JOBS 20余年的五軸高速機(jī)床的制造和經(jīng)驗(yàn)将塑，為大量模具制造用戶提供整體的解決問題方案以及高可靠性和高質(zhì)量的JOBS高速加工機(jī)床的基礎(chǔ)上。   

　　BUSS主軸自動更換系統(tǒng)   

　　在大眾-斯克達(dá)工廠運(yùn)轉(zhuǎn)著世界先進(jìn)的模具加工柔性制造系統(tǒng)蝌麸，那是高效模具加工設(shè)備的一個(gè)典型的示例点寥，也是BUSS系統(tǒng)最成功的案例之一。   

　　該柔性系統(tǒng)由兩臺JOMACH245/BUSS組成来吩，每個(gè)機(jī)床帶有16-HSK63+16-ISO50刀庫敢辩，每臺設(shè)備帶有6個(gè)附具頭，帶有6個(gè)托盤的柔性托盤把兩個(gè)機(jī)床連接起來误褪。高效的加工來源于JOBS公司獨(dú)有的BUSS主軸更換系統(tǒng)责鳍，它由可以自動更換的多個(gè)主軸頭組成。  

　　剛性非常好的3軸頭具有45kW的切削功率兽间，用于2D的粗加工，可以使用φ160mm的面銑刀达迁，90°銑頭可加工模具的側(cè)面寇羔。強(qiáng)力的五軸頭同樣具有45kW，可以使用φ52mm的平頭刀對于3D的型面做粗加工仔约，它還可以用于加工各種空間位置的孔系甫页。然后利用25kW压荠、16000r/min的高速五軸頭對模具進(jìn)行半精加工和精加工，對于模具的外部采用25或20mm的球頭刀裸朱，內(nèi)側(cè)用10mm的球頭刀進(jìn)行半精加工韩宦。在做精加工時(shí)刀具的切深小于0.3步距小于 0.5mm，平均進(jìn)給速度可以達(dá)到12m/min龟付，模具表面的殘余高度小于0.01mm计胶。250mm直徑的加長桿用于深腔部位的加工，避免了加長刀桿帶來的震動凛茬，250mm的90°加長銑頭用于加工導(dǎo)向槽的側(cè)面陕射，可以保證導(dǎo)向槽的精度。由于采用了交換托盤掠恢，機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)動時(shí)間大大提高棺克，可以達(dá)到6000h/年。  

　　當(dāng)然线定，并非所有的工廠都會投資如此先進(jìn)的柔性制造系統(tǒng)娜谊。選擇配有BUSS系統(tǒng)的單一設(shè)備（如JOMACH243BUSS或JOMACH245BUSS）也是一個(gè)非常好的選擇，這樣同樣可以在一次裝卡完成從粗加工到精加工的全部工序斤讥。如果將機(jī)床的床身加長一倍纱皆，可以在一側(cè)加工，另一側(cè)裝卡周偎，同樣可以提高主軸的運(yùn)行效率抹剩。目前，世界上已經(jīng)運(yùn)行著十幾套這樣的機(jī)床了蓉坎。  
JIMS高效高速加工系統(tǒng)  

　　JIMS是JOBS公司推出的另一套高效高速加工方案它是電主軸的更換系統(tǒng)澳眷，它可以半自動更換38kW、200Nm蛉艾、6000r/min的主軸钳踊，31kW、125Nm勿侯、10000r/min的主軸拓瞪，40kW、55Nm诫痹、18000r/min的主軸救咙。建立在粗加工分開的加工概念基礎(chǔ)之上，JIMS解決方案是模具型面加工的全部方案寨今。與一般的單主軸高速加工機(jī)床相比馅酪，JIMS有以下特點(diǎn)： 

　　1．切削能力  

　　高速加工使用的主軸一般為電主軸轉(zhuǎn)速為15000r/min以上，功率不小于15kW叼榄，其軸承為陶瓷軸承乳侮，直徑也很小份览，不宜于承受低速重載，因此選用的加工速度一般在10000r/min附近诉德，刀具直徑小于20mm晃纹，精加工的切削量在0.5mm以內(nèi)，這實(shí)際上解決的是零件表面的拋光柱洽。對于具有較大余量的型面的粗加工（指刀具直徑30mm以上褂宙，切深5mm以上）的和半精加工（切深5mm以內(nèi)），一般達(dá)不到高效率加工缔御，即便高速頭具有足夠的動力抬闷，但是考慮到加工可能帶來震動會影響陶瓷軸承的壽命，一般也不推薦使用耕突。JIMS系統(tǒng)中可以選用6000r/min（普通軸承）和18000r/min的兩種電主軸笤成，它們覆蓋了1800～18000r/min的全部的加工范圍，可以勝任所有3D型面的粗加工眷茁、半精加工和精加工炕泳。 

　　2． 刀具問題 

　　理論上講，可以利用高速機(jī)床的小吃刀上祈、快走刀的方式解決型面的粗加工和半精加工培遵，但這種方法必然會使刀具軌跡的長度加長。高速加工刀具一般采用整體硬合金的球頭刀登刺，為了提高刀具的壽命籽腕，在表面用TiAlN涂層，刀刃不能重磨纸俭，刀具和刀柄的精度要求很高以適應(yīng)高速加工平衡的要求皇耗。刀具比較昂貴，而且壽命有限终睦。JIMS系統(tǒng)中的低速頭完全可以使用普通的國產(chǎn)刀具碘云，只在高速加工時(shí)才使用價(jià)格昂貴的高速刀具，提高了高速機(jī)床的加工效率同時(shí)也降低了加工成本否抛。 

　　3． 零件的表面預(yù)處理 

　　模具在進(jìn)入高速加工之前拦腌，零件表面的處理的情況是影響高速效果的非常重要的因素。一般要求模具型面上留有較為均勻的余量言酪，避免在高速加工刀具突然切入引起震動影響刀具和主軸的壽命岭限。這就要求在粗加工的過程中就考慮到型面的變化，并提高對粗加工的要求败饵，增加了粗加工的時(shí)間婉孙。JIMS提供的6000r/min的主軸可以對零件的表面做很好的預(yù)處理，使得模具在進(jìn)入最后的精加工階段留有非常均勻的余量哗饭，可以極大地提高模具最終的加工精度并可以高刀具和主軸的壽命抓许。 

　　4． 粗、精加工生產(chǎn)的協(xié)調(diào) 

　　模具制造廠在購買高速加工設(shè)備時(shí)會經(jīng)常遇到粗琉阱、精加工設(shè)備的匹配問題毛底。國內(nèi)很多工程師認(rèn)為一臺高速加工機(jī)床至少可以和兩臺至三臺粗加工機(jī)床匹配，而國外的很多工程師則認(rèn)為應(yīng)該為1：1的配置蹭劈。不同的結(jié)論來自于不同的應(yīng)用水平疗绣，同時(shí)和刀具、模具的材料及毛坯的質(zhì)量有關(guān)铺韧，即使同一個(gè)工廠對不同的模具也有不同的最佳匹配效果多矮。JIMS系統(tǒng)的6000r/min的主軸為生產(chǎn)的匹配提供了最佳的柔性。由于6000r/min的主軸有很強(qiáng)的加工能力它對于型面的加工速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的粗加工機(jī)床哈打，用戶可以適當(dāng)提高精加工機(jī)床的比例塔逃，提前將模具放到高速機(jī)床上處理利用，可以極大限度的提高高速機(jī)床的利用率料仗。 

　　5． 強(qiáng)力和高速五軸技術(shù)的應(yīng)用 

　　JIMS系統(tǒng)提供了強(qiáng)力和高速兩個(gè)五軸頭湾盗，它使得在半精加工時(shí)就可以利用五軸的編程技術(shù)，可以保證最終五軸高速加工的余量和精度立轧。在很多情況下采用五軸加工技術(shù)可以應(yīng)用平面刀具格粪，加大切削寬度，提高表面光潔度氛改，提高切削效率帐萎。在后面的一個(gè)零件加工過程的分析中可以看到五軸加工技術(shù)的應(yīng)用效果。 

　　一個(gè)零件的初步加工 

　　在這個(gè)分析中臊癞，我們加工的零件材料為鑄鐵辐逝，局部的加工余量為（4～5mm），裝卡部位無加工干涉告傻。我們推薦的加工方式如下：

　　□  大面積的低曲率平滑表面的半精加工采用(63R6的平面圓角刀（toric cutter）几崔，留下最大0.3mm的余量（這個(gè)加工過程為五軸聯(lián)動）。 

　　□  狹窄面積的低曲率部位（如側(cè)肋）的半精加工采用(24R6的平面圓角刀（toric cutter）蝠题，留下最大0.2mm的余量（這個(gè)加工過程為五軸聯(lián)動）影塑。

　　□  圓角部位的半精加工用(16R8的球頭刀，留下最大0.1mm的余量殷宴。

　　□  大面積的低曲率平滑表面的精加工采用(63R6的平面圓角刀（toric cutter）徘繁，這個(gè)加工過程為五軸聯(lián)動。

　　□  狹窄面積的低曲率部位（如側(cè)肋）的精加工采用(24R6的平面圓角刀（toric cutter）窜货，這個(gè)加工過程也為五軸聯(lián)動嘹券。

　　□  圓角部位的精加工用(16R8的球頭刀，這個(gè)加工過程采用“3+2軸”，這種方法能夠加工到難加工的部位（因而可以減小刀具的長度）犀村，使刀具傾斜于加工表面可以增加切削的線速度宰僧，進(jìn)而提高表面的加工質(zhì)量。

　　□  凸工件的半精加工采用全五軸聯(lián)動刀具和表面的法線成約5°傾角用多刃平頭圓角刀观挎，對于球頭刀采用3+2的加工方式琴儿。 

　　□  凹工件的半精加工采用與部件方向平行的方式加工，刀具傾角約為20°嘁捷，加工方式為3+2軸造成。

　　□  精加工和超精加工時(shí)采用與部件的方向成 45°角的加工方式，刀具的傾角為30°雄嚣，編程方式為3+2晒屎。

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