【編者按】輪胎模具可以與許多航空航天工業(yè)的高端元件一樣復(fù)雜上遥。工程師們正在不斷地開發(fā)和創(chuàng)新各種復(fù)雜多變和不同類型的輪胎花紋圖形搏屑，特別是輪胎側(cè)壁周圍的那些圖形，它向Northeast Tire Mold公司這樣的模具加工車間發(fā)起了強有力的加工挑戰(zhàn)粉楚。坐落在俄亥俄州Akron鎮(zhèn)的輪胎模具加工車間辣恋，采用直接加工的方法對其原材料實心模塊進行加工，而不是通過鑄件進行生產(chǎn)模软。每套模具都由幾個直接加工的獨立扇形模塊組成伟骨，通常由8個扇形模塊組成，然后將它們組合在一起燃异，構(gòu)成一整套圓形的模具携狭。

　　所面臨的挑戰(zhàn)

　　其所面臨的加工挑戰(zhàn)是：每個扇形模塊圍繞著一套模具的整個圓周形狀并按照一定的節(jié)距排列，最高可有12個不同的節(jié)距回俐。如果花紋圖形不夠復(fù)雜逛腿，那么必須采用同樣的節(jié)距對它們進行加工，一個模塊與下一個模塊之間必須相互匹配仅颇，并需將它們之間的熱膨脹因素考慮在內(nèi)单默，因為在模壓成型過程中會發(fā)生熱膨脹的情況。此外瘦肥，在一套直接加工的模具中入荞，基本上并不存在真正的平面，為了解決這個問題局限，Northeast Tire Mold公司必須保持嚴(yán)格的加工公差尺寸汗绰，使其模具所生產(chǎn)的輪胎整體指示誤差（TIR）不超過0.005in（1in=25.4mm，下同），這意味著該車間必須使其單獨加工的模塊公差保持在±0.001in琴坏，從而使整套模具的公差尺寸保持在0.003in以下讳董。

　　刀具夾緊解決方案

　　早在20世紀(jì)60年代，就開始采用直接加工工藝來生產(chǎn)模具束澄，但這種工藝很費時豺章，而且生產(chǎn)成本很高。然而妇张，在采用先進的5軸加工方法和開發(fā)相關(guān)的軟件之后搅厕，其加工速度和成本效益大幅度提高。現(xiàn)在氏仗，輪胎模具的直接加工必須采用具有高速5軸聯(lián)動加工能力的機床和相應(yīng)的配套軟件吉捶。然而，Northeast Tire Mold公司發(fā)現(xiàn)皆尔，輪胎模具的5軸直接加工還需要采用具有良好剛性呐舔、可靠性和高精度的刀具夾套，以便使該車間的兩臺5軸加工機床能夠以全速和全部進給能力運行慷蠕，優(yōu)化模具的生產(chǎn)珊拼。

　　在購置其第一臺5軸加工機床前，Northeast Tire Mold公司選用了來自REGO-FIX公司的powRgrip刀具夾緊系統(tǒng)×骺唬現(xiàn)在澎现，該車間已擁有一套powRgrip刀具夾緊系統(tǒng)、一套REGO-FIX公司的刀具平衡系統(tǒng)以及約200個powRgrip刀具夾套每辟，其中包括夾頭和圓柱形刀柄剑辫，它可使刀具延伸長度達(dá)11.8in（圖1）。

圖1 Northeast Tire Mold公司的REGO-FIX powRgrip刀具夾套系統(tǒng)渠欺、刀具平衡系統(tǒng)和大約200個powRgrip刀具夾套揭斧，對該車間輪胎模具的直接加工是非常關(guān)鍵的

　　不像其他的夾緊系統(tǒng)那樣，通常采用熱膨脹或液壓方法來擴張材料掂篷，powRgrip夾緊系統(tǒng)采用夾套材料的機械性能，生成巨大的夾緊力揣洁，使刀具的跳動誤差小于0.0001in鳖弱。該系統(tǒng)的設(shè)計易于操作和使用，可以讓Northeast Tire Mold公司在不到10s的時間內(nèi)完成在夾套上的刀具裝卸铭轩。由于其不涉及到刀具的加熱問題益丘，因此刀具更換后可立即使用。

　　刀具夾套為Northeast Tire Mold公司提供了強大薯摩、精確和平衡的刀具夾緊力冲取，刀具的跳動誤差很低，同時提高了刀具的使用壽命和產(chǎn)品的表面光潔度猪破。此外鄙吗，從其5軸加工操作考慮玻啡，按照Northeast Tire Mold公司副總裁Mike Christie先生的說法，采用powRgrip刀具夾套要比該車間以前曾一度使用過的熱套型刀具夾套具有更多的優(yōu)點疙鹃。

　　“powRgrip夾頭和刀具夾套可延續(xù)使用更長的時間捌轮。6年來，我們一直在使用我們的REGO-FIX夾頭赵颅，現(xiàn)在看起來仍然像全新的虽另。在同一段時間中，如果我們還仍然在使用熱套型夾套的話饺谬，那么我們早已不得不更換刀具夾套了捂刺。”Christie先生說募寨，“與熱套型刀具夾套相比族展，采用powRgrip刀具夾套系統(tǒng)的刀具更換速度更快。此外绪商，與熱套型刀具夾套相比苛谷，該系統(tǒng)可容納更小尺寸的刀具，從而減少了我們的刀具庫存量格郁，因為一個刀具夾套可以適用于一系列不同尺寸的刀具腹殿，相反，采用熱套型夾套時例书，每一種尺寸的刀具都需要采用一個刀具夾套锣尉。”

　　對于輪胎模具的加工牢星，Christie先生說箫朽，由powRgrip夾套提供的極低TIR整體指示誤差是非常重要的，因為該車間使用了非常小的刀具隐鬼，其長度相當(dāng)于刀具直徑的15倍（圖2）蜓盯。舉例來說，直徑為0.027in的雙排屑槽立銑刀經(jīng)常被用于加工鋁制輪胎模具柱丐，其加工深度達(dá)0.190in腌径，而該立銑刀的長度相當(dāng)于其直徑的15倍。對于這樣的一種操作凉危，刀具的跳動誤差很低笔骏，這意味著其加工更為精確，但最重要的是粮森，可延長刀具的使用壽命室拿，按照Christie先生的說法，在這種情況下，刀具的使用壽命約達(dá)1400min磺穷，如果采用以前的熱套型刀具夾套陈莽，刀具的使用壽命只能延續(xù)幾百分鐘的時間。

圖2 REGO-FIX powRgrip刀具夾套為Northeast Tire Mold公司提供了極低的TIR整體指示誤差据悔，這對該車間使用極小的刀具是非常重要的传透，這種刀具的長度相當(dāng)于刀具直徑的15倍

　　實際使用中的刀具夾套

　　Northeast Tire Mold公司每年約制造250套模具，用于直徑6ft（1ft=0.305m）以下各種規(guī)格的輪胎生產(chǎn)极颓，其中包括ATV車輛和摩托車到轎車和輕型卡車的輪胎朱盐。大多數(shù)模具由1020號工具鋼或6061號鋁合金制成，每一個模具塊的加工時間3~16h不等菠隆，根據(jù)花紋圖案的復(fù)雜程度而定兵琳。

　　該車間內(nèi)的兩臺Alzmetall 5軸機床按照24/7工作制日夜運行，有一名編程員負(fù)責(zé)編程骇径，使用Openmind軟件躯肌。每臺機床配有一套可儲存60把刀具的刀庫，每一個工件的加工破衔，平均使用40把刀具清女。其中一些刀具是備用刀具，因為該車間知道某些刀具究竟能使用多長時間晰筛，以滿足刀具更換所需嫡丙，使機床保持連續(xù)運行的工作狀態(tài)。

　　其所使用的全部硬質(zhì)合金刀具都安裝在EGO-FIX刀具夾套之中镐怔，這兩臺5軸加工機床每臺主軸驅(qū)動功率為30馬力忠帝，在切削加工模具塊時，主軸轉(zhuǎn)速為24000r/min麦葱，進給速度高達(dá)315in/min（圖3）涝猩。每次加工一個模塊，只在兩臺機床上調(diào)試裝卡盖础，首先加工模塊的后面期司，然后零件自動翻轉(zhuǎn)，再加工模塊的前面伶肚。

圖3 Northeast Tire Mold公司采用直接加工法生產(chǎn)鋁制輪胎模塊揣交，加工時的主軸轉(zhuǎn)速為24000r/min，進給速度高達(dá)315in/min瘤嗜，所使用的刀具直徑小至0.027in，夾持于REGO-FIX精密刀具夾套之中

　　Northeast Tire Mold公司的鋼制模塊采用干式加工法胡电，而鋁制模塊采用REGO-FIX供給冷卻液夾頭的濕式加工法着还。Christie先生指出，很多車間內(nèi)的小型刀具并非通過冷卻液加工，而REGO-FIX夾頭帶有三條溝槽案淋，冷卻液直接從刀具上通過座韵，用于潤滑刀具和清除可能引起刀具斷裂的切屑。

　　該車間的模具加工策略是：在粗加工走刀過程中踢京，盡快和盡可能多地切除工件裕量誉碴，然后進行精加工操作。Northeast Tire Mold公司采用高端加工機床和REGO-FIX刀具瓣距，使其產(chǎn)品的表面光潔度達(dá)到非常高的水平黔帕，以至于極大程度地減少了二次鉗工操作，在某些情況下甚至不需要二次加工操作蹈丸，除了最后的噴砂拋光處理之外成黄。單是一個模塊，加工車間常常需要花費40h進行鉗工打磨作業(yè)逻杖，而Northeast Tire Mold公司在加工同一類模塊時奋岁，已將這一時間減少到8h。

　　“當(dāng)您考慮到我們車間的人數(shù)與機床數(shù)量時荸百，我們正在以2：1的比例超越我們的競爭對手槽邮。”Northeast Tire Mold公司總裁Chris Sipe先生解釋說债竖，“他們需要多達(dá)4臺的獨立機床调捍，而我們只需要兩臺機床。之所以能夠達(dá)到這樣的生產(chǎn)水平挣徽，關(guān)鍵在于我們擁有技術(shù)熟練的編程員和機械師异浸、先進的機床、軟件和精密刀具咙借，但最關(guān)鍵的是我們擁有自己的模具制造工藝和生產(chǎn)流程锐洞。”

　　“我們可以在8個星期或更短的時間內(nèi)完成全套輪胎模具的交貨任務(wù)脖投，對于一些實驗性的模具窜交，我們可以在10天內(nèi)交貨》烂纾”Chris Sipe先生說羽址，“此外，我們的模具都非常的精確谋旦，客戶只要選擇其中的一個更換用模塊剩失，就知道其完全能夠與現(xiàn)有的其他模塊配套使用。我們是第一家有能力為客戶提供這種模具的公司册着∷┕拢”

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