小型部件的加工

　　為小型零件加工模具的主要挑戰(zhàn)之一是微型零件的加工。模具有效區(qū)域的直接銑削和小型EDM電極的制造都對銑削工藝提出極高的要求端葵。
　　與微型銑削相關(guān)的挑戰(zhàn)包括直徑降為100微米(μm)或更小的微型刀具的使用并運(yùn)轉(zhuǎn)于達(dá)到150,000 rpm的非常高的轉(zhuǎn)速众凝。表面質(zhì)量(Ra)需要達(dá)到0.2微米。而且既然對于如此小的零件和微小的細(xì)節(jié)年粟，拋光是不現(xiàn)實(shí)的俭疤，微型銑削要求是一種無需拋光的加工。

用直徑0.1 mm的刀具加工電極（照片由Cimatron公司提供）

　　微型銑削技術(shù)

　　為了在獲得微型銑削要求的質(zhì)量和精度的同時(shí)缔俄，滿足經(jīng)濟(jì)性的約束條件，整個(gè)制造鏈必須優(yōu)化和同步器躏。CNC機(jī)床俐载、刀具、刀柄登失、夾具和質(zhì)量控制設(shè)備的供應(yīng)商都需要以有競爭力的成本來提供正確的解決方案遏佣。
　　以下是一個(gè)在微型銑削環(huán)境中應(yīng)該提出的主要問題的清單：
　　1) 刀具、刀柄和主軸
　　◆ 小規(guī)格的刀具是微型銑削的實(shí)現(xiàn)者揽浙。根據(jù)工件的大小状婶，它們可小至0.1mm，而且在將來可能變得更小馅巷。在托付一個(gè)微型銑削項(xiàng)目時(shí)必須考慮刀具的可用性和成本膛虫。
　　◆ 在是用小直徑刀具時(shí)，高轉(zhuǎn)速的主軸是至關(guān)重要的钓猬。在主軸10,000 rpm下使用0.1mm直徑的刀具稍刀，意味著切削速度(Vc)僅為3.3 m/min，這太低了草悦！
　　◆ 對于轉(zhuǎn)速級別20,000-150,000的主軸赔绒，主軸和熱脹刀柄結(jié)合在一起作完全動(dòng)平衡、跳動(dòng)量為零是必須的蝠兽。否則衡孽，將損害表面質(zhì)量并顯著縮短刀具壽命厂跋。
　　2) 夾具、夾緊系統(tǒng)和制造工藝
　　◆ 在多數(shù)情況下谨寂，微型銑削零件的生產(chǎn)應(yīng)該在一次裝夾中完成猫降。例如，把EDM和銑削結(jié)合在一起很可能引起不能接受的不重合和接刀痕椰墩。
　　3) 機(jī)床和車間地面
　　◆ 不用說機(jī)床必須是精度的一致性好并能分辨出四位小數(shù)（尺寸傳感器）夭掸。
　　◆ 微型銑削能很好地利用五軸銑削的功能。傾斜刀具并遠(yuǎn)離材料的能力使其能使用更短的刀具喊傻。但是呢烦，既然五軸聯(lián)動(dòng)銑削目前的精度比三軸銑削差，當(dāng)把五軸聯(lián)動(dòng)用于微型銑削時(shí)褂磕，必須仔細(xì)驗(yàn)證機(jī)床規(guī)格和實(shí)際性能闻蛀。
　　◆ 機(jī)床環(huán)境必須具有可控的溫度（光有軟件補(bǔ)償可能是不夠的）并避免振動(dòng)。如果機(jī)床沒有正確地隔離您市，即使是一輛重型卡車經(jīng)過廠房外觉痛，可能產(chǎn)生的振動(dòng)足以在工件表面上留下痕跡。
　　4) 銑削技術(shù)
　　◆ 取決于零件的幾何形狀茵休，微型銑削可能需要超越簡單的按比例縮小的特殊加工策略薪棒。例如，在很多情況下榕莺，逆銑（和非順銑）將是優(yōu)先考慮的銑削策略俐芯。

用于模具制造的高精度微型銑削的CAD/CAM解決方案，有一整套易于使用的3-D刀具钉鸯。

　　CAD/CAM系統(tǒng)的要求

　　每個(gè)人在直覺上認(rèn)為銑床吧史、刀柄和刀具是難以按比例縮小至微型銑削需要的極小的尺寸和極高的精度。初看起來唠雕，軟件似乎也許是更容易地匹配贸营。畢竟有人要說，處理象0.0001這樣的數(shù)字對于軟件來說應(yīng)該象處理1.0或10那樣容易岩睁。
　　用于模具制造的高精度微型銑削的CAD/CAM解決方案钞脂，有一整套易于使用的3-D刀具。
　　但是它比呈現(xiàn)在眼前的更復(fù)雜坊蜂。生成和修改具有正確的精度港苗、平滑度和連續(xù)性的幾何形狀對于小型部件的CAD解決方案僅僅是一個(gè)入口點(diǎn)。為了得到一個(gè)適用于微型銑削的功能性解決方案卢俯，CAD系統(tǒng)必須要仔細(xì)調(diào)整和優(yōu)化以支持下述要求：
　　1. 可靠和精確地閱讀零件模型陌贪。對于維持詳細(xì)模型的精度，最小化多重?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的需要是至關(guān)重要的。
　　2. 當(dāng)生成分型面或?yàn)榛瑝K想触、推桿和頂出桿創(chuàng)建幾何形狀時(shí)粱宝，很緊的0.1-0.01微米的形位公差是起作用的。為了防止分型面之間的間隙并保持C1和C2的連續(xù)性晾充，這是必需的玖膨。
　　3. 處理規(guī)格非常小的多型腔模具，包括專門的樣品零件和組件崭湾。
　　CAM系統(tǒng)也必須為微型銑削進(jìn)行優(yōu)化赛邢。NC軟件必須處理緊公差和超高精度的加工。而且既然操作工不能干預(yù)防止刀具的破壞猛蔽，NC軟件必須精確地考慮貫穿加工過程的切屑載荷剥悟。
　　為了充分支持微型銑削，CAM軟件應(yīng)該能：
　　◆ 精確地使用非常細(xì)化的數(shù)學(xué)模型曼库，從而維持其復(fù)雜程度区岗。擁有一個(gè)集成的CAD/CAM解決方案是理想的，因?yàn)樗颂幚碇械娜魏螖?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換毁枯。
　　◆ 在CAD系統(tǒng)內(nèi)包括高精度的慈缔、內(nèi)置的CAD能力，提供在CAM系統(tǒng)內(nèi)的具有合適的精度和相切的造型幫助（例如种玛，型面的封頂藐鹤、延伸等）。
　　◆ 支持偏差低到0.1微米的刀具路徑計(jì)算赂韵。當(dāng)在大型零件上加工微細(xì)特征時(shí)教藻，這尤其有挑戰(zhàn)性。
　　◆ 支持考慮實(shí)際機(jī)床約束時(shí)的微型銑削級參數(shù)的計(jì)算右锨。例如，CAM系統(tǒng)可能要求用一把直徑0.1mm的刀具碌秸、0.005mm的步距和大10倍的0.05mm刀尖圓弧半徑來提供超精的結(jié)果绍移。生成的刀具路徑必須精確到小數(shù)點(diǎn)后五位。
　　◆ 支持針對微型銑削優(yōu)化的加工策略尖蚪，如以相同的NC操作來進(jìn)行粗加工啤盯、半精加工和精加工。
　　◆ 為了降低加工時(shí)間的同時(shí)保護(hù)精密的刀具免于損壞嫉簿，在整個(gè)加工過程使用根據(jù)實(shí)際加工余量調(diào)整進(jìn)給量以控制實(shí)際刀具負(fù)載的知識抬而。
　　總結(jié)：微型系統(tǒng)、微型模具和微型銑削對于微型零件的大量生產(chǎn)都是新穎且令人激動(dòng)的技術(shù)封鹦。有了用肉眼幾乎看不見的亞微米級的精度和刀尖墓老，這種新興且快速增長的領(lǐng)域給模具制造商和供應(yīng)商提出了眾多的挑戰(zhàn)。新材料、新刀具辽蚀、特殊的模具涂層和創(chuàng)新的CAD/CAM軟件技術(shù)都必須要被研究和掌握翁纵。
　　從好的方面看，微型系統(tǒng)和微型銑削為正尋找差異性泳落、得到更多業(yè)務(wù)和比低工資競爭對手處于更有利位置的模具制造商帶來新的機(jī)遇沐恨。
　　這個(gè)領(lǐng)域的有效開發(fā)需要行業(yè)、研究機(jī)構(gòu)和政府之間的合作婚被。這種合作在歐洲已經(jīng)在進(jìn)行之中狡忙。歐盟的技術(shù)合作研究行動(dòng)(CRAFT) 項(xiàng)目集合了Fraunhofer生產(chǎn)技術(shù)研究所(IPT)和CAD/CAM、CNC機(jī)床址芯、刀具灾茁、夾具的領(lǐng)先供應(yīng)商來開發(fā)針對微型制造的下一代材料、機(jī)床和軟件工具及工作方法學(xué)是复。該是北美刀具行業(yè)加入到開發(fā)這個(gè)新興的引人注意且有利可圖的細(xì)分市場的時(shí)候了删顶。

　　微銑削簡介

　　微型系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)成為全球增長最快的工業(yè)之一，需要制造極小的高精密零件的工業(yè)淑廊，例如生物－醫(yī)療裝備逗余、光學(xué)、以及微電子（包括移動(dòng)通信和電腦組件）等都有大量的需求季惩。
　　需要微系統(tǒng)加工的零件其精度高達(dá)5mm或更小以及曲面質(zhì)量達(dá)0.2mm 或更小录粱，其零件硬度也達(dá)到45 HRC 或更高。
　　微銑削（Micro-milling）是加工微小零件和高精密零件的一種全新加工技術(shù)画拾。微銑削使用非常小的刀具（直徑小于0.1mm）并能獲得非常小的曲面公差和高質(zhì)量的曲面精度啥繁，通用的NC軟件是不能達(dá)到這個(gè)精度的，所以制造商不得不面對以下巨大的挑戰(zhàn)：零件變形摊矮，復(fù)雜程度增加头熏，必須以極高的精度加工微小特征的工件，以及使用微米級的特殊刀具影偶。例如直徑為0.1mm的工件转挽，為了獲得高精度要求的曲面，達(dá)到以上要求确羹，微銑削技術(shù)需要達(dá)到以下支持： 100mm或更小的小直徑刀具届审；外形比例（L/D）10或高達(dá)100的高速刀具；150000 r/min或更高速主軸轉(zhuǎn)速癣偶； 0.1mm或更小的加工公差噪旭；能夠修正幾何體。
　　微銑削是高速銑削的未來恃楔，精通微精模具的公司將會擁有更大的競爭力垢蔑。

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