通過優(yōu)化粉末冶金工具鋼的微加工工藝栋灿，這家車間已經(jīng)降低了生產(chǎn)成本浓冒、交貨時(shí)間和復(fù)雜模具元件的鉗工二次打磨工作量笔刹。
　　
　　在我采訪賓夕法尼亞州SaintMarys鎮(zhèn)的Quala-Die公司即將結(jié)束的時(shí)候，該公司的負(fù)責(zé)人指著一些過時(shí)的EDM放電加工設(shè)備說溪窒，這些機(jī)床正在等待銷售處理坤塞。當(dāng)然，這里指的是那些還未被新型EDM放電加工設(shè)備所取代的機(jī)床（圖1）澈蚌。那是因?yàn)镼uala-Die公司在推行淬火模具元件的微加工技術(shù)中摹芙，取得了良好的效果灼狰，這些元件用于生產(chǎn)結(jié)構(gòu)緊密的粉末冶金件，而微加工技術(shù)的使用浮禾，已大大減少了該車間正在執(zhí)行的放電加工的工作量交胚。
　　

圖1該車間使用圖中所示的EDM放電加工電極，并以其微加工方式對(duì)精密細(xì)節(jié)進(jìn)行銑削加工

　　
　　Quala-Die公司的采購項(xiàng)目經(jīng)理RyanMagaro先生擔(dān)任了我當(dāng)天的導(dǎo)游盈电，他說蝴簇，該車間從淬火工具鋼元件精密細(xì)節(jié)的微加工工藝中，獲益匪淺探快，這些元件也是由粉末冶金材料制成鹤曼，但采用了不同的方式。采用微加工技術(shù)可節(jié)約加工EDM電極所需要的額外費(fèi)用和時(shí)間榨狐。此外暇创，它大大減少了鉗工在拋光清除重鑄材料時(shí)所需的二次工作量。因此咱漱，該車間的工裝周轉(zhuǎn)時(shí)間加快了很多屈腻，而鉗工工作量平均減少了20%。
　　
　　該車間已經(jīng)建立了其微加工方法彰茉。Magaro先生確信甲脚，由SecoTools公司產(chǎn)品技術(shù)員JayBall先生提供的支持和指導(dǎo)，對(duì)Quala-Die公司的成功一直起著很大的作用垮登。在訪問該公司期間帽拘，Magaro先生介紹了該車間在采用一種完全不同的方式來創(chuàng)建復(fù)雜的粉末冶金模具元件時(shí)所取得一些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。
　　
　　向微加工方向發(fā)展
　　
　　DennisSchatz先生于1978年創(chuàng)建了Quala-Die公司疙岂，當(dāng)時(shí)坡疼，這是一家只有兩個(gè)人的操作車間，以地下室為生產(chǎn)基地衣陶。今天柄瑰，其90人的加工車間坐落在一個(gè)帶有空調(diào)的45000ft2（1ft2=0.093m2）工廠內(nèi)，其加工能力包括EDM線切割機(jī)床和EDM模具加工機(jī)床剪况、數(shù)控銑床和車床以及各種磨床教沾。
　　
　　Quala-Die公司專門從事模具的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，用于創(chuàng)建粉末冶金金屬元件译断。事實(shí)上授翻，該車間是美國最大的粉末冶金壓縮模具供應(yīng)商。Quala-Die公司的重點(diǎn)集中在復(fù)雜模具的加工上（其中大部分為汽車應(yīng)用領(lǐng)域提供服務(wù)）孙咪，并且以其通過四軸CNC數(shù)控銑削加工堪唐，精確創(chuàng)建螺旋齒輪模具組件的生產(chǎn)能力而聞名。
　　
　　大多數(shù)模具組件是由粉末冶金材料創(chuàng)建而成翎蹈，例如CPM的1V淮菠、3V和9V材料（這些都是由CrucibleIndustries公司提供的粉末冶金工具鋼）男公。粉末冶金部件由一系列微量金屬合金元素經(jīng)過混合、壓縮和燒結(jié)制成合陵。在熱處理后码完，這些材料的表面硬度可達(dá)55~64HRc。然而玉唉，Magaro先生指出舞铝，CPM材料中的各種顆粒仍保持其各自的硬度，最高可達(dá)70HRc妥尘。因此，一把加工這類材料的立銑刀佣锁，在銑削穿透很小郊蹈、很硬的金屬顆粒后將很快會(huì)壽終正寢。由于這些材料的研磨特性擎津，其結(jié)果是：刀具往往會(huì)發(fā)生過量和難以預(yù)見的磨損房肿，甚至引起刀刃斷裂。
　　
　　在Quala-Die公司對(duì)銅鎢電極微加工取得成功后朵聪，該車間開始對(duì)淬火模具組件采用微加工技術(shù)暗环。四年前，該車間從MCMachinerySystems公司（當(dāng)時(shí)MCMachinery公司的經(jīng)銷商為SharplesMachinery公司）購置了一臺(tái)四軸Roku-RokuHC-658型高速立式加工中心亮花，用于銑削加工這些電極中的細(xì)節(jié)部位副瀑。根據(jù)MCMachinery公司提出的建議，Magaro先生與JayBall先生進(jìn)行了聯(lián)系恋谭，后者是SecoTools公司JabroMini系列實(shí)心硬質(zhì)合金刀具的專家糠睡。（所提供的JabroMini刀具系列直徑范圍從0.0039~0.0590in）（1in=25.4mm，下同）疚颊。Ball先生不但建議該車間在開始時(shí)應(yīng)該使用哪些刀具狈孔，而且還大力支持該車間為哪類電極的加工努力建立一個(gè)有效的微加工工藝。
　　
　　Magaro先生認(rèn)為材义，他可以將這些成功經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于開發(fā)一種適用于淬火粉末冶金模具生產(chǎn)的微加工工藝均抽，以減少對(duì)費(fèi)時(shí)的EDM放電加工機(jī)床的需求。Magaro先生說：“隨著編程員JimCecchetti先生與Ball先生的再一次密切合作其掂，建立了一個(gè)在淬火狀態(tài)下對(duì)粉末冶金模具組件進(jìn)行微加工的穩(wěn)定一致的工藝油挥。”為了使這類材料中銑削微細(xì)部分的公差尺寸保持在小至0.0001in的范圍之內(nèi)清寇，加工工藝的各個(gè)方面喘漏，包括機(jī)床、CAM軟件包华烟、刀柄和刀具都必須同心協(xié)力塞补。這是因?yàn)樵谶@么一個(gè)小比例工件上銑削加工時(shí)青烙，諸如切屑負(fù)荷、跳動(dòng)誤差和整體工藝穩(wěn)定性等問題都會(huì)被放大喻丐。這里讓我們快速地瀏覽一下Quala-Die公司采用微加工方法加工的一些關(guān)鍵部件冕店。
　　
　　（1）機(jī)床
　　
　　該車間對(duì)粉末冶金模具的微加工工作是在轉(zhuǎn)速高達(dá)32000r/min的HC-658型機(jī)床以及在另一臺(tái)Roku-RokuVMC立式加工中心上執(zhí)行的，后者是一臺(tái)轉(zhuǎn)速高達(dá)30000r/min的VS-652型四軸加工機(jī)床腔水，該車間在購買前一臺(tái)機(jī)床的一年半之后購置了這臺(tái)機(jī)床（圖2）嘁压。這兩臺(tái)機(jī)床都具備了硬質(zhì)材料微加工所需的主軸轉(zhuǎn)速和功率，其各自的靜態(tài)定位精度和重復(fù)精度分別為±0.000060in和±0.000020in已堆。Magaro先生說：“每臺(tái)機(jī)床配有油霧冷卻液輸送系統(tǒng)爆踱，這兩臺(tái)機(jī)床都提供有均勻的微加工所需的油霧傳送功能和微調(diào)功能。
　　

圖2Quala-Die公司的兩臺(tái)高速Roku-Roku機(jī)床用于對(duì)硬質(zhì)模具組件的微加工處理你拗，而來自RoedersofAmerica公司的三臺(tái)機(jī)床則用于石墨的加工

　　
　　此外变抡，這些機(jī)床的Z軸上還帶有熱膨脹補(bǔ)償功能，以滿足車間內(nèi)環(huán)境溫度微小變化的需要括绣∽檬。”在這些機(jī)床上，采用測(cè)量長度和直徑的激光來執(zhí)行刀具的測(cè)量监氢，是非常重要的布蔗。
　　
　　（2）刀柄
　　
　　Quala-Die公司首次將熱套刀柄應(yīng)用于微加工工藝，據(jù)說這種方法的跳動(dòng)誤差極小浪腐。然而纵揍，該車間發(fā)現(xiàn)由于反復(fù)加熱和循環(huán)冷卻，因此隨著時(shí)間的推移议街，這類熱套刀柄會(huì)逐漸變形骡男。變形的結(jié)果會(huì)導(dǎo)致微加工工作時(shí)的跳動(dòng)誤差過量。現(xiàn)在傍睹，這個(gè)車間使用來自Rego-Fix公司的powRgrip刀柄系統(tǒng)隔盛。該系統(tǒng)由精密套筒式刀柄和用于套筒從夾座插入和拆卸的臺(tái)式液壓機(jī)組成（圖3）。標(biāo)準(zhǔn)的刀柄經(jīng)過25000r/min的轉(zhuǎn)速平衡拾稳，雖然該車間也經(jīng)常使用經(jīng)42000r/min轉(zhuǎn)速平衡的專用刀柄吮炕。
　　

圖3Quala-Die公司的兩臺(tái)高速Roku-Roku機(jī)床用于對(duì)硬質(zhì)模具組件的微加工處理，而來自RoedersofAmerica公司的三臺(tái)機(jī)床則用于石墨的加工

　　
　　除了提供0.00012in的TIR和1100N.m的夾緊力之外访得，這種刀柄系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)刀具的快速更換龙亲。采用熱套系統(tǒng)方式換刀需要花費(fèi)4min時(shí)間，而操作員采用powRgrip系統(tǒng)換刀左启，只需24s時(shí)間（圖4）吻讽。Magaro先生指出：“這是非常重要的，因?yàn)椴僮鲉T每天必須完成很多次的換刀作業(yè)≈底剩”現(xiàn)在鸡犯，這個(gè)車間在執(zhí)行足夠量的微加工工作時(shí)，每天將消耗高達(dá)90把的微型刀具雏仆。
　

圖4采用這個(gè)系統(tǒng)葫柴，可以在24s內(nèi)完成刀具的更換

　　
　　（3）刀具
　　
　　該車間使用的大部分JabroMini立銑刀直徑在0.004~0.019in。這些實(shí)心硬質(zhì)合金刀具的直徑公差在+0/-0.0004in的范圍之內(nèi)狠浮，其跳動(dòng)誤差可以忽略不計(jì)舍辐。這種微晶粒結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)合金刀具帶有耐熱抗磨的AlTiN涂層和雙溝槽設(shè)計(jì)，以方便排屑和提供足夠的幅面強(qiáng)度门冷。方頭立銑刀的幾何形狀是中性的茬燃，傾角為0°，螺旋角也為0°叮凸，而球頭立銑刀的傾角為0°丛楚，螺旋角很小。
　　
　　（4）編程
　　
　　該車間采用了一套中等價(jià)位的CAM軟件包憔辫，用于“標(biāo)準(zhǔn)尺寸”的工件編程，這種軟件在這樣的應(yīng)用領(lǐng)域中執(zhí)行得很好仿荆。然而贰您，情況很快變得十分明朗，微加工需要更強(qiáng)大的功能拢操，因?yàn)榈毒呗窂降募?xì)微差別锦亦，例如坡道角度和參與加工的速率，對(duì)最大程度地延長小直徑刀具的使用壽命是非常關(guān)鍵的令境。Quala-Die公司現(xiàn)在使用來自西門子公司的NXCAM軟件杠园，Cecchetti先生承認(rèn)，此種軟件對(duì)編程具有更大的挑戰(zhàn)性舔庶，但卻具有微加工所需的靈活性和編程選項(xiàng)抛蚁。該車間擁有這一軟件的四個(gè)席位，而每個(gè)編程員的每個(gè)工作站擁有兩臺(tái)計(jì)算機(jī)惕橙。一種手動(dòng)開關(guān)箱可以使編程員設(shè)置一臺(tái)計(jì)算機(jī)瞧甩，讓其驗(yàn)證一個(gè)程序（這項(xiàng)工作可能需要花費(fèi)長達(dá)2h的時(shí)間，此時(shí)告岸，該計(jì)算機(jī)基本上無法執(zhí)行其他任務(wù)）湖弱，然后切換到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)上工作。
　　
　　在建立粉末冶金模具的編程參數(shù)時(shí)指模，該車間假定每個(gè)工件的硬度明顯地超過額定硬度值祖修。Ball先生指出：“對(duì)那些材料進(jìn)行微加工期間，切削深度和跨步不要過分，這一點(diǎn)非常重要炊健±孔校”螺旋插補(bǔ)和螺旋傾斜是有效工作的微加工刀具路徑策略。Ball先生建議：螺旋斜坡的傾角在粗加工時(shí)不應(yīng)該大于1°挨狡，精加工時(shí)不應(yīng)大于0.5°斯泥。這可以最大限度地減少刀尖所受的壓力，以防止其斷裂迫赞。
　　
　　Ball先生說：“高效微加工的關(guān)鍵之一是啼阵，使整個(gè)切削過程保持一致的切屑負(fù)荷∑寺郑”這就是為什么它很重要的原因撤奸，以確定編程進(jìn)給速度是否與機(jī)床能夠保持的實(shí)際進(jìn)給速度相匹配。他指出喊括，如果一臺(tái)機(jī)床不能使可編程進(jìn)給速度胧瓜，至少保持80%的周期時(shí)間，那么該可編程進(jìn)給速度應(yīng)該下調(diào)到該機(jī)床保持的進(jìn)給速度郑什，以幫助確保一致的切屑負(fù)載府喳。例如，如果該程序要求調(diào)用40000r/min的轉(zhuǎn)速和100in/min的進(jìn)給速度蘑拯，但機(jī)床只能保持50in/min的進(jìn)給速度钝满，那么該主軸速度必須削減一半，以確保其一致的切屑負(fù)荷申窘。

圖5一套視頻測(cè)量系統(tǒng)可以讓機(jī)床操作員通過鑒別微型刀具上涂層的磨損狀況或平直度來監(jiān)控微加工工藝

　　
　　新方法的管理
　　
　　在Quala-Die公司弯蚜，機(jī)床的操作員在微加工操作中起著重要的作用。他們必須關(guān)注這一工藝剃法，因?yàn)榈毒邏勖梢允遣煌乃檗啵@取決于被加工的粉末金屬的等級(jí)。雖然對(duì)各級(jí)別粉末金屬加工時(shí)的刀具使用壽命大致上是了解的贷洲，但操作員在每次運(yùn)行后掖猬，仍需卸下刀具，并在該車間的MicroVu視頻測(cè)量系統(tǒng)上檢查其磨損的狀況（圖5）诀次。Cecchetti先生指出凌宫，最好是在半精加工后進(jìn)行檢查，這一點(diǎn)特別重要死辫。如果在半精加工后刀具出現(xiàn)磨損跡象麻坯，建議操作員用一把新的刀具重新進(jìn)行一次半精密加工操作，以確保清除合適的加工裕量檬舀。這可以防止精加工刀具碰到比預(yù)期中更多的材料毙帚。只需要萬分之幾英寸的裕量脓脸，就足以應(yīng)付精加工刀具的微加工切削（圖6）。

圖6這個(gè)圓形模具部件上的微小混合圖形是通過微加工生產(chǎn)的

　　
　　由于該車間目前執(zhí)行著較大批量的微加工操作業(yè)務(wù)熔布，因此維持刀具的庫存量已成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)性的任務(wù)辐椎。Quala-Die公司最近安裝了一套從Iscar公司引進(jìn)的雙控制箱Matrix矩陣式刀具管理系統(tǒng)，以減輕其工作負(fù)擔(dān)默徘。操作人員使用該系統(tǒng)的觸摸屏登錄和輸入作業(yè)信息恰岳，該系統(tǒng)會(huì)顯示出該刀具的抽屜位置。Magaro先生說建芙，該系統(tǒng)可以使車間確定每一項(xiàng)加工業(yè)務(wù)所需的刀具準(zhǔn)確成本没隘。此外，他設(shè)置好電子郵件禁荸，將信息自動(dòng)地發(fā)送給刀具經(jīng)銷商右蒲，以補(bǔ)充其所需的刀具。

圖7同樣赶熟，微加工工藝也適用于加工生產(chǎn)這一硬度為65HRc模具的帶槽表面

圖8利用從硬質(zhì)材料微加工中獲得的經(jīng)驗(yàn)瑰妄，Quala-Die公司已經(jīng)提高了金剛砂噴涂刀具的使用壽命，這種刀具主要用于石墨電極的加工

　　
　　充分利用現(xiàn)有輔助資源
　　
　　Magaro先生非常重視Ball先生多年來所給予的支持映砖，他確信車間并不總是可以利用來自供應(yīng)商的幫助（圖7间坐、圖8）。當(dāng)然邑退，設(shè)備專家是從事產(chǎn)品銷售業(yè)務(wù)的竹宋，但許多專家也提供與離散零件生產(chǎn)方面相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，車間可以利用這些知識(shí)提高他們的工藝水平瓜饥。他不斷地向他們學(xué)習(xí)，并且他覺得只要保持開放的機(jī)會(huì)浴骂，別人也一定可以做到快混。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享能航，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)穿互，也不構(gòu)成任何其他建議。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布挚蟹、編輯整理上傳峡徽，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)木影。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻绣首、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題璃淤，請(qǐng)第一時(shí)間告知施旱，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容唬辛，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn乌迎。