對(duì)于模具制造商來(lái)說(shuō)，都強(qiáng)烈希望模具的切削加工能夠達(dá)到無(wú)余量的零公差切削水平亿胸，而Eclipse Mold模具公司就恰恰證明了這一事實(shí)。該公司有一個(gè)模具加工車(chē)間酱晾，每年大約能生產(chǎn)140套左右的模具国产，其中還包括相當(dāng)數(shù)量的模具維修服務(wù)，但這一業(yè)務(wù)只占其總工作量的約40%赠飞。該公司其他60%的收益來(lái)自于它的3個(gè)注塑模工廠拼固，這些廠房坐落在底特律的郊區(qū)。事實(shí)上篙协，該公司的廠房?jī)?nèi)共有42臺(tái)注塑機(jī)今攀，其工作壓力范圍從22～750t不等。

　　圖1  這一汽車(chē)模具的型芯表面經(jīng)過(guò)精加工以后粟朵，不留任何余量敲抄。除了采用很輕的介質(zhì)進(jìn)行拋光以外奈兢，實(shí)際上模具不需要手工拋光。圖中可以看到型腔的側(cè)面碴验，在其閉合面上可以看到其酷似經(jīng)過(guò)加工的表面質(zhì)量

　　在Eclipse Mold模具公司這些注塑壓力機(jī)上使用的模具都由該公司Clinton Township總部的總廠生產(chǎn)制造啼插，該工廠位于底特律的西北方向，離市區(qū)約20英里缕陕。從某種程度而言粱锐，該公司對(duì)所有這些模具的加工生產(chǎn)幾乎都采用了零公差切削加工工藝。該公司的副總裁兼總經(jīng)理Steve Craprotta先生說(shuō)：“采用無(wú)公差切削加工的模具運(yùn)行更快速扛邑、使用壽命較長(zhǎng)怜浅、維修費(fèi)用低廉，其模壓成型的零件質(zhì)量和清潔度良好蔬崩。我們每天依靠這些成果為生恶座，因此我們深知這些加工方法的珍貴意義×ぱ簦”

　　對(duì)于Cra-protta先生的說(shuō)法奥裸，他的顧客也深表同意。Eclipse模具公司每年生產(chǎn)的模具沪袭，只有15%應(yīng)用于該公司自己的工廠內(nèi)，其余的模具發(fā)運(yùn)到大型的Tier 1汽車(chē)供貨商使用樟氢，其中包括許多大家所熟悉的美國(guó)和日本汽車(chē)制造廠冈绊。Craprotta先生毫不夸張地說(shuō)：“我們所有的客戶(hù)都認(rèn)為我們公司的模具車(chē)間是最優(yōu)秀的〔嚎校”他之所以強(qiáng)調(diào)這一觀點(diǎn)死宣，其主要原因是要讓人們確信：如果想要使一個(gè)加工車(chē)間在市場(chǎng)中保持其競(jìng)爭(zhēng)的地位，達(dá)到零公差加工的水平是其不可缺少的一個(gè)部分吮蒜。

　　1976年跷碰，Steve先生的父親—Fred Craprotta先生創(chuàng)建了Eclipse模具公司，到目前為止催岔，其父親還在積極地領(lǐng)導(dǎo)和管理著這一公司谎后。公司曾經(jīng)擴(kuò)建過(guò)好幾次，1989年惑叶，公司才搬遷到現(xiàn)在的這個(gè)總部所在地古种。該公司三個(gè)工廠的雇員人數(shù)加在一起有150人。

　　Eclipse模具公司專(zhuān)門(mén)從事二次注塑模的模具生產(chǎn)旭绝。這類(lèi)模具一般由一個(gè)型芯或型腔組成绷荔，但必須與其他兩個(gè)半拉模具或旋轉(zhuǎn)180°的側(cè)模配合，以適應(yīng)模具的第二次注塑桨皂。Craprotta先生解釋說(shuō)：“如果這些模具采用普通的工藝加工茄码，然后再采用手工拋光和逐點(diǎn)打磨作業(yè)都敛，那勢(shì)必會(huì)花費(fèi)我們的許多寶貴時(shí)間，即難以滿(mǎn)足交貨時(shí)間要求也無(wú)法滿(mǎn)足我們自己的生產(chǎn)進(jìn)度要求构韵≈懿洌” 如果能夠?qū)⒛＞叩拈]合面加工到零公差尺寸（在許多情況下，甚至加工到負(fù)余量的程度）贞绳，就可以大大節(jié)約模具的逐點(diǎn)打磨工時(shí)谷醉。他說(shuō)，這樣當(dāng)模具的一面與另一面配合時(shí)冈闭，以及當(dāng)模具旋轉(zhuǎn)或與另一半模具配合時(shí)俱尼，幾乎可使其配合面達(dá)到完美無(wú)缺的程度。

　　Eclipse模具公司所生產(chǎn)的大部分模具都是高精密萎攒、多型腔的復(fù)雜模具遇八，最大型的模具尺寸為40×50 in，小型模具的尺寸為8×8 in耍休，而最通用的中型模具應(yīng)用于300～700t的注塑壓力機(jī)上刃永。在這些模具中，大約有70%到80%的模具采用機(jī)械動(dòng)作的方式工作羊精，例如采用滑板斯够、提升機(jī)、伸縮式型芯及其它相類(lèi)似的一些工具太汹。

　　圖2  Eclipse模具公司認(rèn)為其加工中心的剛性是零公差加工中的一個(gè)關(guān)鍵因素榕华。牧野公司的V55型立式加工中心，其主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)20000 r/min窗项，帶有HSK接口和利用熱配合安裝的刀柄粮忍。從插圖中可以看到在這臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行半精加工的情況

　　采用零公差加工工藝不僅取代了大量的模具逐點(diǎn)打磨工時(shí)，同時(shí)也提高了機(jī)械零件的流水生產(chǎn)作業(yè)水平帮声。例如肄蓄，提升機(jī)可以直接落放到隱窩內(nèi)，而且只需要少量的調(diào)節(jié)专散，或者干脆不需要任何調(diào)節(jié)偷瀑。

　　模具的零公差加工主要依賴(lài)于車(chē)間內(nèi)安裝的3臺(tái)最新式的加工中心，其中V55型和V56 型立式加工中心由牧野公司（在俄亥俄州的Mason地區(qū)）提供湃足，另一臺(tái)DMC-1500型加工中心由Johnford公司提供猩缺。所有這些機(jī)床都通過(guò)密歇根州Auburn Hills地區(qū)的經(jīng)銷(xiāo)商—Single Source Technologies 技術(shù)公司(SST)引進(jìn)。

　　Craprotta 先生說(shuō)：“牧野公司機(jī)床的剛性和精度特別適合于我們的模具零公差加工剂户∑”而Johnford公司提供的機(jī)床，配有30×50 in的大型工作臺(tái)奉狈，可滿(mǎn)足我們車(chē)間日益增長(zhǎng)的加工大型模具的需要卤唉。按照Craprotta先生的說(shuō)法涩惑，這一機(jī)床的零公差切削加工水平不亞于小型的立式加工中心。

硬質(zhì)材料的銑削加工

　　Eclipse模具公司于1992開(kāi)始與SST技術(shù)公司合作桑驱，當(dāng)時(shí)該公司從牧野公司引進(jìn)了第一臺(tái)高速銑床竭恬，用于石墨電極的加工生產(chǎn)。Craprotta先生回憶說(shuō)：“我們從這一機(jī)床的加工經(jīng)驗(yàn)中熬的，學(xué)到了有關(guān)高速加工的新概念痊硕。”當(dāng)該經(jīng)銷(xiāo)商開(kāi)始推銷(xiāo)這種用硬銑削加工模具零件的零公差加工概念時(shí)押框，引起了Eclipse模具公司的注意岔绸。2001年，該公司通過(guò)這一經(jīng)銷(xiāo)商購(gòu)置了第一套加工中心橡伞，用于硬質(zhì)材料的銑削加工盒揉。

　　與普通的銑削工藝相比較，當(dāng)我們第一次碰到硬質(zhì)材料的銑削加工時(shí)兑徘，似乎感到有一定的困難并具有一定的冒險(xiǎn)性刚盈。如果發(fā)生刀具斷裂或燒損而導(dǎo)致昂貴的模具報(bào)廢，這將成為令人難咽的苦果嘹征。每天要面臨這樣的高精度硬質(zhì)材料銑削加工的壓力蓄梯，這對(duì)機(jī)床操作人員而言實(shí)在是難以想象的。他說(shuō)：“壓力實(shí)在是太大了纸靠∩鹱伲”

　　Craprotta先生說(shuō)：“我們公司是最早涉足這一工藝領(lǐng)域的，我們走在了其他加工車(chē)間的前面诗实，對(duì)于向這種工藝過(guò)渡，我們留有一定的回旋余地遥浑±ニ牵”最初，加工車(chē)間根據(jù)其對(duì)機(jī)床捞勿、刀具和刀具路徑的確信程度蝗袄，開(kāi)始降低模具的加工余量，將其從原來(lái)的0.003 in降低到0.002 in和0.001 in私周。

　　對(duì)零公差加工的一切適當(dāng)?shù)募夹g(shù)支持力量經(jīng)過(guò)深入調(diào)研以后贮爹，證明我們的做法也是比較明智的。例如育勺，加工車(chē)間開(kāi)始采用熱脹冷縮刀夾的平衡刀具及HSK接口但荤，并且將CAM編程軟件升級(jí)。當(dāng)操作人員看到采用這種新的操作原理和操作程序非常舒適時(shí)涧至，并且感受到該工藝如何能夠得心應(yīng)手地工作時(shí)腹躁，終于改變了他們?cè)鹊墓ぷ鲬B(tài)度桑包。

　　Craprotta先生說(shuō)，后來(lái)纺非，他們不但更急切地希望參與模具的零公差切削加工哑了，而且還開(kāi)始對(duì)模具的閉合面試行負(fù)公差切削。這一態(tài)度的轉(zhuǎn)變大概經(jīng)歷了一年的時(shí)間烧颖。最后弱左，Craprotta先生得出了這樣的結(jié)論：“在這一時(shí)期內(nèi)，加工車(chē)間曾出現(xiàn)過(guò)一些緊張炕淮、不安和焦慮的情緒拆火，這的確是一件很不容易的事情”钣疲”

　　他自己首先起到模范帶頭的作用渺广，對(duì)編程人員非常信任。當(dāng)編程人員對(duì)模具閉合面編制出越來(lái)越高的加工公差精度時(shí)血洞，保證使機(jī)床操作員確信刀具的加工路徑是值得信賴(lài)的湃鳖。加工車(chē)間采用 PowerMill軟件，該軟件由Delcam 公司（在安大略省的Windsor地區(qū)）提供僻携，用于生成零公差切削的刀具路徑狮最。

　　加工車(chē)間內(nèi)經(jīng)驗(yàn)最豐富的一位編程員John Zube先生說(shuō)，編程人員與機(jī)床操作人員之間的良好聯(lián)系和交流是十分關(guān)鍵的疹返。作為車(chē)間內(nèi)的一位編程人員泌祥，Zube先生說(shuō)：“在技術(shù)過(guò)渡時(shí)期，我曾在車(chē)間內(nèi)度過(guò)了很長(zhǎng)的時(shí)間律跺，而且現(xiàn)在還在從事這一工作放暇。”他還補(bǔ)充說(shuō)侦镜，從車(chē)間內(nèi)得到的一些評(píng)價(jià)和建議告訴他應(yīng)該做些什么工作打吱，怎么做才可能使工作干得更加出色〈浠簦“ 我們彼此之間需要相互學(xué)習(xí)锭吨。”

　　從模具制造業(yè)務(wù)部門(mén)獲得相應(yīng)的反饋意見(jiàn)也是非常重要寒匙。來(lái)自這些工作中的報(bào)告給編程人員和機(jī)床操作人員帶來(lái)了很大的幫助零如，有利于進(jìn)一步提高他們的工作成績(jī)。

機(jī)床的剛性锄弱、精確及高效的加工

　　Craprotta 先生對(duì)硬質(zhì)材料銑削加工用的機(jī)床選用要求歸納如下：盡量購(gòu)置剛性最好和加工精度很高的機(jī)床考蕾。機(jī)床的剛性是十分關(guān)鍵的，因?yàn)閯傂愿叩臋C(jī)床，可以使機(jī)床上刀尖的振動(dòng)降到最低限度辕翰。他補(bǔ)充說(shuō)夺衍，當(dāng)然，刀具其他部分的設(shè)計(jì)也必須十分合理喜命，而且還要求其徑向跳動(dòng)率低沟沙，穩(wěn)定性好。牧野公司提供的立式加工中心壁榕，除了其良好的剛性結(jié)構(gòu)以外矛紫，還包括其裝有線性滾珠軸承的箱式導(dǎo)軌、其床身和立柱具備適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量燕紊，及其兩端帶有支撐的絲杠塌或。

　　牧野公司的機(jī)床其主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)20000 r/min。當(dāng)機(jī)床上小型刀具在高速進(jìn)給和低切削深度的條件下運(yùn)行工作時(shí)荔寞，為了達(dá)到適當(dāng)?shù)那行钾?fù)荷缚形，采用這樣高速旋轉(zhuǎn)的主軸是十分必要的。 Craprotta先生解釋說(shuō)：“在這些機(jī)床上加工時(shí)超瞧，我們可以看到主軸上的熱量不會(huì)迅速增加甜脖。我們的這些機(jī)床每天連續(xù)工作10h，從來(lái)沒(méi)有發(fā)生過(guò)Z軸的深度問(wèn)題迈竖±扰希”

　　Craprotta先生補(bǔ)充說(shuō)：“機(jī)床必須具有很高的精度—不但包括機(jī)床的中心范圍，而且整個(gè)機(jī)床的任何工作范圍都必須保持同樣足夠的精度脖煮”嵘荩”為了確保超小型刀具的微小移動(dòng)，機(jī)床上還必須配置分辨率達(dá)百萬(wàn)分之一英寸的玻璃光柵尺蜀骗。刀具精加工時(shí)的切削精度可達(dá)0.010 in悦追，一般可達(dá)0.030 in。Eclipse模具公司日常切削加工型芯和型腔表面時(shí)的公差精度可達(dá)±0.0004 in限寞。其表面粗糙度的范圍可達(dá)到16～24 rms炉媒。

　　圖3  這臺(tái)注塑壓力機(jī)上的二次注塑模可以在壓板上旋轉(zhuǎn)180°昆烁，然后對(duì)軟性塑料進(jìn)行第二次注塑成形。由于模具的閉合面必須在兩個(gè)方向上同時(shí)密封缎岗，因此在模具完工后静尼，其無(wú)手工作業(yè)的精密加工可保證使模具的逐點(diǎn)打磨時(shí)間降低到最低限度

　　加工車(chē)間對(duì)于有效切削的定量分析還存在一定的困難。與其他機(jī)床的加工情況相比較传泊，很少有機(jī)會(huì)能看到牧野公司機(jī)床上的刀具究竟能以多快的速度執(zhí)行刀具的路徑程序鼠渺。Craprotta先生對(duì)小型機(jī)床控制系統(tǒng)中使用的軟件遵循SST技術(shù)公司的說(shuō)法。超幾何智能軟件（Super Geometric Intelligence）的特點(diǎn)使這些機(jī)床能夠在最小限度前瞻性的條件下高速處理伺服指令，可避免表面受到影響拦盹，并且不妨礙處理速度鹃祖。

　　Craprotta 先生說(shuō)，Johnford公司的機(jī)床具有很大的優(yōu)點(diǎn)普舆。他說(shuō)：“其突出的價(jià)值就在于其有很高的性?xún)r(jià)比恬口。”這一機(jī)床裝有90°的橋式橫梁和偏置式Y(jié)軸導(dǎo)軌速痹，從而使延伸行程的偏差降低到最低限度裂蝉，這是加工大型模具所需要的一個(gè)條件。Y軸和Z軸上的箱體式導(dǎo)軌有利于增加機(jī)床的剛性锦镶，但X軸上使用的則是線性導(dǎo)軌虑庇，有利于較重工件的精確移動(dòng)。

　　然而偶屯，Craprotta先生說(shuō)光丢，該加工車(chē)間從這臺(tái)機(jī)床上獲得了最佳的效果，因?yàn)樵诎l(fā)貨前冶习，SST技術(shù)公司對(duì)機(jī)床各軸進(jìn)行了調(diào)試镰掐，從而使其更適合于硬質(zhì)材料的銑削加工。Craprotta先生聲稱(chēng)：“我們已經(jīng)充分發(fā)揮了這臺(tái)機(jī)床上的大部分優(yōu)勢(shì)谭驮，因?yàn)檫@臺(tái)機(jī)床適合于高速精密切削加工蝗质。這就是說(shuō)，我們還必須對(duì)這臺(tái)機(jī)床作些小小的改進(jìn)齐秕，以使其能夠滿(mǎn)足零公差切削加工的要求沈机。”而更為重要的是笋敞，這臺(tái)機(jī)床的延伸行程可使加工車(chē)間生產(chǎn)多型腔模具碱蒙，以滿(mǎn)足大型的汽車(chē)內(nèi)飾件的生產(chǎn)要求。Craprotta先生說(shuō)：“對(duì)于我們而言夯巷，這一直是一個(gè)發(fā)展最快的領(lǐng)域赛惩。”

　　圖4  Steve Craprotta先生（圖右）與模具生產(chǎn)經(jīng)理John Montalbano先生正在一起檢查一個(gè)已經(jīng)模壓成形的零件趁餐，該零件由這個(gè)4型腔的模具生產(chǎn)而成喷兼。模具的表面和機(jī)械零件采用零公差工藝切削加工。有關(guān)模具的細(xì)節(jié)如上面的近視圖所示

　　最后后雷，在硬質(zhì)材料的銑削加工方面季惯，他強(qiáng)調(diào)了采用無(wú)人化操作模式的重要性，每天至少有一個(gè)班次采用無(wú)人化操作模式臀突。一般來(lái)說(shuō)勉抓，Eclipse Mold模具公司每天的第一班和第二班工作，由一名操作員值班，負(fù)責(zé)7臺(tái)CNC數(shù)控機(jī)床的監(jiān)控藕筋。在第三班工作時(shí)键腹，凡是立式加工中心上的硬質(zhì)材料銑削加工操作均采用無(wú)人化運(yùn)行模式，盡管車(chē)間內(nèi)實(shí)際工作的負(fù)荷并不總是對(duì)此提出這樣的要求蒂抒。

希望以此帶來(lái)更大收益

　　由于采用零公差加工使Eclipse模具公司提高了生產(chǎn)效率溪客，因此Craprotta先生確信，在其原有傳統(tǒng)的客戶(hù)基礎(chǔ)上蓄棘，他的加工車(chē)間還能夠全面承接其它類(lèi)零件的加工生產(chǎn)贰宰。該加工車(chē)間的目標(biāo)是為醫(yī)療器械或航空航天行業(yè)的客戶(hù)提供高型腔、高精度的工件加工服務(wù)褥欺。Craprotta先生確信芍迫，他們不需要像汽車(chē)行業(yè)的同行那樣，急于尋求海外模具制造商來(lái)提供模具盔鬼，而且對(duì)密歇根州東南部地區(qū)先進(jìn)的模具加工車(chē)間及其生產(chǎn)能力表示特別的贊賞哪趟。

　　Craprotta 先生代表Eclipse Mold模具公司和該地區(qū)的其他模具制造商說(shuō)：“這個(gè)州的許多模具加工車(chē)間已經(jīng)開(kāi)發(fā)了具有全球性競(jìng)爭(zhēng)能力的模具制造工藝。我們并不想成為保密最好的公司女饺，而一些大型模具制造廠往往忽視了這一問(wèn)題纹怨，他們認(rèn)為，只有低成本國(guó)家才能提供成本效益最高的方案儒恋∩埔铮”

　　當(dāng)然他確信，Eclipse Mold模具公司在加工質(zhì)量和提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)方面能夠勝過(guò)其他任何加工車(chē)間诫尽。他說(shuō)：“零公差加工為我們公司爭(zhēng)取到這一地位作出了很大的貢獻(xiàn)禀酱。”現(xiàn)在牧嫉，該加工車(chē)間為了進(jìn)一步提高效率剂跟，開(kāi)始將其注意力轉(zhuǎn)移到公司的精益生產(chǎn)技術(shù)上來(lái)。