【編者按】隨著制造業(yè)不停的發(fā)展茅姜，漸漸的人們對(duì)大型模具的要求也越來(lái)越多蜒金。在大型模具當(dāng)存在著很多問(wèn)題刮吧，如何能實(shí)現(xiàn)大型模具簡(jiǎn)單加工呢？

在大型模具加工中啄踊，為了獲得盡可能高的表面質(zhì)量忧设，我們需要選擇合適的機(jī)床并配置必要的刀具，只有這樣颠通，才能減少EDM的后續(xù)加工時(shí)間和鉗工的手工打磨時(shí)間址晕。隨著汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展膀懈，汽車(chē)用各種大型、高裝飾性模具的需求正在迅速增長(zhǎng)谨垃，例如启搂，汽車(chē)儀表板，設(shè)計(jì)人員正在不斷地提高這類(lèi)模具產(chǎn)品的尺寸和復(fù)雜性刘陶。因此胳赌，各種大型模具的生產(chǎn)已成為許多加工企業(yè)尋求機(jī)會(huì)進(jìn)行全球競(jìng)爭(zhēng)的新領(lǐng)域。但是匙隔，要想進(jìn)入這一領(lǐng)域并不是一件容易的事情疑苫。在落后的加工技術(shù)下，機(jī)床進(jìn)給速度緩慢纷责、操作者需要對(duì)工件進(jìn)行多次調(diào)試裝夾恒建，而且還需要幾個(gè)小時(shí)的手工拋光作業(yè)，所以加工周期很長(zhǎng)剿哪。因此差赂，必須尋求更先進(jìn)的加工技術(shù)使大型模具的加工如同加工小型模具那樣簡(jiǎn)單容易。

大型模具加工中存在的主要問(wèn)題：

1.巨大的尺寸和重量

在加工大型模具時(shí)霸臂，如何應(yīng)付其自身的巨大尺寸和重量是加工企業(yè)面臨的一大挑戰(zhàn)耗述。大型模具的加工往往需要大量的勞動(dòng)力托蜡、專(zhuān)用設(shè)備和多次調(diào)試裝夾辈拔，而加工精度也受到多方面潛在因素的影響而不易保證。

2.購(gòu)置成本問(wèn)題

加工生產(chǎn)各類(lèi)大型模具直接相關(guān)的最大費(fèi)用就是機(jī)床的購(gòu)置成本谢燎。能夠生產(chǎn)大型模具的機(jī)床是相當(dāng)昂貴的匙典，尤其是在復(fù)雜工藝安排下，需要使用多臺(tái)機(jī)床才能完成從模具粗加工到精加工的全部工序钧椿。這樣的先期高投入成本也是很多企業(yè)進(jìn)入這一市場(chǎng)的最大障礙宜箩。由此，我們可以看出盹屠，如果可以在一臺(tái)合適的機(jī)床上實(shí)現(xiàn)大型模具的粗加工和精加工题禀，甚至僅需一次調(diào)試裝夾，那么很多問(wèn)題將迎刃而解膀捷，加工精度也可以得到保證迈嘹。

大型模具加工中心

考慮到大型機(jī)床的通用加工精度和調(diào)試裝夾的問(wèn)題，我們必須探討一下大型模具加工中心所必備的一些設(shè)計(jì)特點(diǎn)全庸。

1.鑄鐵床身結(jié)構(gòu)秀仲，機(jī)床主軸具有散熱功能

鑄鐵材料具有很高的剛性和散熱特性，因而是制造機(jī)床結(jié)構(gòu)件最穩(wěn)定的材料壶笼。對(duì)于銑削大型零件用的任何機(jī)床神僵，首先需要具有非常結(jié)實(shí)的鑄鐵結(jié)構(gòu)雁刷，并裝備有具有散熱功能的主軸。

就機(jī)床的主軸而言保礼，它必須采用內(nèi)置冷卻技術(shù)沛励，從軸承外面來(lái)冷卻主軸，保證在長(zhǎng)時(shí)間加工過(guò)程中氓英，主軸本身不會(huì)被燒壞或不會(huì)因熱膨脹而造成精度損失侯勉。這些因素是非常重要的，因?yàn)榇笮湍＞叩募庸ば枰暮荛L(zhǎng)的時(shí)間铝阐，同時(shí)在重切削條件下以睦，這會(huì)增加模具的熱量和應(yīng)力。所以昂游，機(jī)床的結(jié)構(gòu)部件必須具有良好的剛性和散熱特性滤钠，這是加工出大型優(yōu)質(zhì)模具的前提。因此跳窖，必須最大程度地限制加工過(guò)程中機(jī)床的振動(dòng)祠裸，并快速擴(kuò)散加工過(guò)程中產(chǎn)生的熱量。選擇合適的加工機(jī)床和刀具可以實(shí)現(xiàn)成本和周期的雙贏职靴。

2.熱穩(wěn)定技術(shù)

由于加工時(shí)間過(guò)長(zhǎng)眶昵，環(huán)境溫度的影響也是必須要考慮的。例如欲广，在普通機(jī)床上加工大型模具拔衙，當(dāng)環(huán)境溫度變化10℃時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致機(jī)床立柱發(fā)生6℃的溫度變化繁触，從而引起主軸角板平行度發(fā)生0.07mm的變化栓稻。因此，機(jī)床的設(shè)計(jì)必須考慮到環(huán)境溫度的效應(yīng)句惯，避免環(huán)境溫度影響到加工零件的精度土辩。

3.速度

對(duì)于一臺(tái)行程能夠快速移動(dòng)的大型模具加工中心來(lái)說(shuō)，大型模具加工機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)至少達(dá)到20000r/min抢野，金屬的切削速度應(yīng)滿足762～20000mm/min拷淘。

4.精度

精度控制始終貫穿于模具加工的各個(gè)階段，如果需要在一臺(tái)加工中心上實(shí)現(xiàn)對(duì)大型模具的粗加工和精加工指孤，那么必須嚴(yán)格控制機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度启涯。大型模具專(zhuān)用的加工中心，一般其定位精度可以達(dá)到±1.5μm邓厕，重復(fù)定位精度應(yīng)達(dá)到±1μm逝嚎。同時(shí)，其節(jié)距精度應(yīng)保持在5μm之內(nèi)。

高精度曲面加工

4.反饋分辨率

機(jī)床自身的反饋分辨率對(duì)于檢測(cè)加工零件的精度是十分重要的补君。采用標(biāo)準(zhǔn)的1μm反饋分辨率引几，通常所獲得的結(jié)果并不十分理想。如果分辨率能夠達(dá)到0.05μm挽铁，那么其精加工結(jié)果幾乎沒(méi)有任何瑕疵伟桅。而且，通過(guò)對(duì)機(jī)床分辨率迟伤、標(biāo)尺反饋和小節(jié)距滾珠絲杠的控制可進(jìn)一步提升零件表面的加工質(zhì)量窖升。

5.主軸

大型模具加工中心上使用的主軸必須達(dá)到進(jìn)行粗加工、半精加工和高質(zhì)量精加工的要求娘型，而且作為一個(gè)參考標(biāo)準(zhǔn)呕瞎，其能夠?qū)崿F(xiàn)的表面加工質(zhì)量應(yīng)該控制在2μm的水平。通常铝矢，對(duì)于模具閉合面和分型線部分的精加工十分重要婉肆，但在傳統(tǒng)工藝下，許多模具制造商不得不采用手工拋光的方式跪消，以彌補(bǔ)刀具加工精度不足的問(wèn)題衰惜。因?yàn)椋笮图庸C(jī)床的造價(jià)昂貴准魁，如果為此項(xiàng)工序購(gòu)置多功能機(jī)床挤夕，顯然是不切合實(shí)際的。

主軸角度可隨工件改變的臥式加工中心

此外卤竭，合理的主軸設(shè)計(jì)必須能夠最大程度地延長(zhǎng)刀具的使用壽命沪么，使其能夠在加工周期內(nèi)以低振動(dòng)、低溫升的狀態(tài)持續(xù)工作虑润。例如成玫，在大型模具加工中心上加工汽車(chē)儀表板模具時(shí)加酵，如采用16mmCBN鑲刀片精加工刀具拳喻，加工速度可以達(dá)到8m/min，使用壽命超過(guò)30h猪腕，可以將加工表面質(zhì)量控制在0.336～3.2μm冗澈。由此可知，考慮到加工大型模具時(shí)的刀具成本增加陋葡，采用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的大型模具加工機(jī)床亚亲，不僅可以延長(zhǎng)刀具使用壽命，而且可以大量節(jié)約加工每付模具的刀具使用成本腐缤。

6.可移動(dòng)的多軸加工頭

由于模具尺寸和重量的限制捌归，一般裝夾工件需要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間。因此，采用3軸聯(lián)動(dòng)加工中心不僅減少了工件的調(diào)試裝夾次數(shù)惜索，而且又不影響機(jī)床的加工精度特笋，從而使車(chē)間加工大型模具的生產(chǎn)能力大大提高。

可移動(dòng)的多軸加工頭可以用于加工結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜的大型模具铡碧，按可變幾何形狀設(shè)計(jì)的加工頭可允許3軸聯(lián)動(dòng)加工嗦休，僅需一次裝夾工件，便可銑削加工型腔很深的模具和冷卻孔愧蔬，以及切削加工許多其他幾何形狀復(fù)雜的部位首捶。例如，當(dāng)主軸以最佳的角度傾斜時(shí)茴夯，可提高加工頭對(duì)銑削加工點(diǎn)的接近程度按冷，這樣便可實(shí)現(xiàn)利用多軸加工頭完成對(duì)斜孔的加工。

此外屁茁，由于多軸加工頭加工工件表面時(shí)些援，采用的是刀具的半徑刀刃而不是刀具的刀尖，因此可提高表面粗糙度捧擂。

7.切屑管理

金屬切削加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的切屑准徘，如果不能及時(shí)排除，必然會(huì)導(dǎo)致二次切削艾遗，以及造成機(jī)床結(jié)構(gòu)部件或者工件表面的溫升洛退。大型模具加工中心的工作臺(tái)下面通常具有18個(gè)排屑孔，不管工作臺(tái)移動(dòng)到什么位置杰标，都能夠可靠地排除切屑兵怯。機(jī)床上有4條內(nèi)置鉸鏈?zhǔn)角行紓魉蛶В院芨叩乃俣葘⑶行寂潘偷綑C(jī)床前面腔剂。

8.高壓冷卻液

在大型模具加工時(shí)媒区，高壓冷卻液有著非常重要的作用。例如掸犬，在采用2+3軸的加工方法鉆削斜孔時(shí)袜漩，需要壓力為1000psi（1psi=6890Pa）的冷卻液才能有效地排除切屑，并達(dá)到更高精度的切削湾碎。而如果沒(méi)有這種高壓冷卻液宙攻，則在加工斜孔時(shí)，需要增添額外的機(jī)床介褥，需要二次裝卡座掘，降低加工精度，而且增加周期成本柔滔。根據(jù)以上分析可以看出驳疚，實(shí)現(xiàn)對(duì)大型模具的簡(jiǎn)單加工需要機(jī)床具有更多、更好的功能。牧野開(kāi)發(fā)的新型MCC2516VG3軸臥式加工中心贞触，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)15000r/min嫂衅，并采用了“軸芯冷卻”方式和“軸承內(nèi)壓潤(rùn)滑”功能，保證主軸及其附屬軸承可以得到及時(shí)滋池、有效地冷卻灌龄。此外，主軸不僅可沿橫向的X軸茸暖、垂直方向的Y軸和前后方向的Z軸方向運(yùn)動(dòng)文鸽，還可配合A軸和C軸轉(zhuǎn)動(dòng)。由于具備2種分度功能畦瞒，因此不僅可減輕調(diào)整作業(yè)量纹词，還可切削結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工件，例如保險(xiǎn)杠冠秉、儀表盤(pán)和汽車(chē)頭燈透鏡等残匈。

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