隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展惜傲，汽車用各種大型屡贺、高裝飾性模具的需求正在迅速增長妥凳，例如竟贯，汽車儀表板，設計人員正在不斷地提高這類模具產(chǎn)品的尺寸和復雜性逝钥。因此屑那，各種大型模具的生產(chǎn)已成為許多加工企業(yè)尋求機會進行全球競爭的新領域。但是晌缘，要想進入這一領域并不是一件容易的事情齐莲。在落后的加工技術(shù)下，機床進給速度緩慢磷箕、操作者需要對工件進行多次調(diào)試裝夾鳖直，而且還需要幾個小時的手工拋光作業(yè)，所以加工周期很長侍肯。因此姥咖，必須尋求更先進的加工技術(shù)使大型模具的加工如同加工小型模具那樣簡單容易。

　　大型模具加工中存在的主要問題

1.巨大的尺寸和重量

　　在加工大型模具時身犯，如何應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)碟灾。大型模具的加工往往需要大量的勞動力、專用設備和多次調(diào)試裝夾动娄，而加工精度也受到多方面潛在因素的影響而不易保證倾秤。

2.購置成本問題

　　加工生產(chǎn)各類大型模具直接相關(guān)的最大費用就是機床的購置成本。能夠生產(chǎn)大型模具的機床是相當昂貴的篓疚，尤其是在復雜工藝安排下衬朗，需要使用多臺機床才能完成從模具粗加工到精加工的全部工序。這樣的先期高投入成本也是很多企業(yè)進入這一市場的最大障礙掂演。

　　由此捧贺，我們可以看出角葱，如果可以在一臺合適的機床上實現(xiàn)大型模具的粗加工和精加工，甚至僅需一次調(diào)試裝夾座泳，那么很多問題將迎刃而解惠昔，加工精度也可以得到保證。

大型模具加工中心

　　考慮到大型機床的通用加工精度和調(diào)試裝夾的問題挑势，我們必須探討一下大型模具加工中心所必備的一些設計特點镇防。

1.鑄鐵床身結(jié)構(gòu)，機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潮饱，因而是制造機床結(jié)構(gòu)件最穩(wěn)定的材料营罢。對于銑削大型零件用的任何機床，首先需要具有非常結(jié)實的鑄鐵結(jié)構(gòu)饼齿，并裝備有具有散熱功能的主軸饲漾。

　　就機床的主軸而言，它必須采用內(nèi)置冷卻技術(shù)缕溉，從軸承外面來冷卻主軸考传，保證在長時間加工過程中，主軸本身不會被燒壞或不會因熱膨脹而造成精度損失证鸥。

　　這些因素是非常重要的僚楞，因為大型模具的加工需要消耗很長的時間，同時在重切削條件下四酱，這會增加模具的熱量和應力闽芳。所以，機床的結(jié)構(gòu)部件必須具有良好的剛性和散熱特性扑详，這是加工出大型優(yōu)質(zhì)模具的前提媚尊。因此，必須最大程度地限制加工過程中機床的振動涕留，并快速擴散加工過程中產(chǎn)生的熱量褂反。

　　選擇合適的加工機床和刀具可以實現(xiàn)成本和周期的雙贏

2.熱穩(wěn)定技術(shù)

　　由于加工時間過長，環(huán)境溫度的影響也是必須要考慮的唁返。例如娇仙，在普通機床上加工大型模具，當環(huán)境溫度變化10℃時辨迷，將會導致機床立柱發(fā)生6℃的溫度變化尾贮，從而引起主軸角板平行度發(fā)生0.07mm的變化。因此袁暗，機床的設計必須考慮到環(huán)境溫度的效應怔巷，避免環(huán)境溫度影響到加工零件的精度。

3.速度

　　對于一臺行程能夠快速移動的大型模具加工中心來說，大型模具加工機床的主軸轉(zhuǎn)速應至少達到20 000r/min菠剩，金屬的切削速度應滿足762～20 000mm/min。

高精度曲面加工

4.精度

　　精度控制始終貫穿于模具加工的各個階段耻煤，如果需要在一臺加工中心上實現(xiàn)對大型模具的粗加工和精加工具壮，那么必須嚴格控制機床的定位精度和重復定位精度。大型模具專用的加工中心哈蝇，一般其定位精度可以達到±1.5μm棺妓，重復定位精度應達到±1μm。同時炮赦，其節(jié)距精度應保持在5μm之內(nèi)怜跑。

5.反饋分辨率

　　機床自身的反饋分辨率對于檢測加工零件的精度是十分重要的。采用標準的1μm反饋分辨率吠勘，通常所獲得的結(jié)果并不十分理想性芬。如果分辨率能夠達到0.05μm，那么其精加工結(jié)果幾乎沒有任何瑕疵剧防。而且植锉，通過對機床分辨率、標尺反饋和小節(jié)距滾珠絲杠的控制可進一步提升零件表面的加工質(zhì)量爹舱。

6.主軸

　　大型模具加工中心上使用的主軸必須達到進行粗加工奕截、半精加工和高質(zhì)量精加工的要求，而且作為一個參考標準皿遏，其能夠?qū)崿F(xiàn)的表面加工質(zhì)量應該控制在2μm的水平噪境。通常，對于模具閉合面和分型線部分的精加工十分重要丧忍，但在傳統(tǒng)工藝下半泪，許多模具制造商不得不采用手工拋光的方式，以彌補刀具加工精度不足的問題参挨。因為融辈，大型加工機床的造價昂貴，如果為此項工序購置多功能機床仁娱，顯然是不切合實際的胧蹲。

 
主軸角度可隨工件改變的臥式加工中心

　　此外，合理的主軸設計必須能夠最大程度地延長刀具的使用壽命囊祝，使其能夠在加工周期內(nèi)以低振動殉酬、低溫升的狀態(tài)持續(xù)工作。例如伞辛，在大型模具加工中心上加工汽車儀表板模具時烂翰，如采用16mmCBN鑲刀片精加工刀具，加工速度可以達到8m/min，使用壽命超過30h甘耿，可以將加工表面質(zhì)量控制在0.336～3.2μm踊兜。由此可知，考慮到加工大型模具時的刀具成本增加佳恬，采用專門設計的大型模具加工機床捏境，不僅可以延長刀具使用壽命，而且可以大量節(jié)約加工每付模具的刀具使用成本毁葱。

7.可移動的多軸加工頭

　　由于模具尺寸和重量的限制垫言，一般裝夾工件需要花費很長的時間。因此倾剿，采用3軸聯(lián)動加工中心不僅減少了工件的調(diào)試裝夾次數(shù)筷频，而且又不影響機床的加工精度，從而使車間加工大型模具的生產(chǎn)能力大大提高前痘。

　　可移動的多軸加工頭可以用于加工結(jié)構(gòu)特別復雜的大型模具涯馆，按可變幾何形狀設計的加工頭可允許3軸聯(lián)動加工，僅需一次裝夾工件崎爽，便可銑削加工型腔很深的模具和冷卻孔别印，以及切削加工許多其他幾何形狀復雜的部位。例如凯怕，當主軸以最佳的角度傾斜時嫁昌，可提高加工頭對銑削加工點的接近程度，這樣便可實現(xiàn)利用多軸加工頭完成對斜孔的加工甩楷。

　　此外锁荚，由于多軸加工頭加工工件表面時，采用的是刀具的半徑刀刃而不是刀具的刀尖催锯，因此可提高表面粗糙度滴练。

8.切屑管理

　　金屬切削加工時會產(chǎn)生大量的切屑，如果不能及時排除孵熏，必然會導致二次切削摊桅，以及造成機床結(jié)構(gòu)部件或者工件表面的溫升。大型模具加工中心的工作臺下面通常具有18個排屑孔捺氢，不管工作臺移動到什么位置藻丢，都能夠可靠地排除切屑。機床上有4條內(nèi)置鉸鏈式切屑傳送帶摄乒，以很高的速度將切屑排送到機床前面悠反。

9.高壓冷卻液

　　在大型模具加工時，高壓冷卻液有著非常重要的作用馍佑。例如斋否，在采用2+3軸的加工方法鉆削斜孔時，需要壓力為1 000psi（1psi=6 890Pa）的冷卻液才能有效地排除切屑，并達到更高精度的切削茵臭。而如果沒有這種高壓冷卻液疫诽，則在加工斜孔時，需要增添額外的機床旦委，需要二次裝卡奇徒，降低加工精度，而且增加周期成本社证。

　　根據(jù)以上分析可以看出，實現(xiàn)對大型模具的簡單加工需要機床具有更多评凝、更好的功能车匪。牧野開發(fā)的新型MCC2516VG3軸臥式加工中心，主軸轉(zhuǎn)速可達15 000r/min潦号，并采用了“軸芯冷卻”方式和“軸承內(nèi)壓潤滑”功能臼裂，保證主軸及其附屬軸承可以得到及時、有效地冷卻慨锅。此外前肥，主軸不僅可沿橫向的X軸、垂直方向的Y軸和前后方向的Z軸方向運動庐钱，還可配合A軸和C軸轉(zhuǎn)動淀肿。由于具備2種分度功能，因此不僅可減輕調(diào)整作業(yè)量滴图，還可切削結(jié)構(gòu)復雜的工件讯谎，例如保險杠、儀表盤和汽車頭燈透鏡等灸室。

汽車儀表板模具加工

　　汽車儀表板是汽車內(nèi)飾件當中最為重要的組成部分乘硬，儀表板的造型和產(chǎn)品表面質(zhì)量對整車的性能、美感及產(chǎn)品銷售至關(guān)重要鹿鳖。牧野MCC2516VG型機床是專門為大型扁眯、復雜模具2+3軸加工而設計制造的主軸角度可隨工件的幾何形狀作變換的臥式加工中心，其加工精度達到超高水平翅帜，加工后的模具表面粗糙度極高姻檀，不需鉗工進一步打磨處理±缘危可以實現(xiàn)在一臺機床施敢、一次裝卡的前提下，利用加工頭傾斜加工和尖端加工完成全部加工任務狭莱。

　　一般來說僵娃，諸如汽車儀表板之類的大型模具產(chǎn)品應該盡量采用一臺3軸機床完成粗加工、半精加工和精加工，多軸加工機床由于結(jié)構(gòu)剛性問題而不適用于粗加工默怨，所以不能在多軸加工機床上完成大型模具的全部加工工序讯榕。但也有特殊情況。加工過程中有一條不變的準則：凡是加工直徑較小的幾何形狀匙睹，需要采用較高主軸轉(zhuǎn)速和較短刀具相結(jié)合的方法愚屁。對于大型模具上的細小難加工部位進行精加工時，應該采用多軸機床顺盆，因為這種加工只占據(jù)總加工時間的5%～10%蛹活。但是，如果將這種零件從3軸機床上轉(zhuǎn)移到多軸機床上加工時莹遍，零件的加工時間將會大幅度上升匕磅。

結(jié)語

　　汽車工業(yè)的發(fā)展，對模具產(chǎn)業(yè)提出了越來越高的要求陶啥。對于大型模具產(chǎn)品的加工晃逞，依托現(xiàn)有的技術(shù)是完全可以實現(xiàn)的。只要我們清楚模具加工的關(guān)鍵以及機床的設計特性眉剿，我們就完全可以實現(xiàn)像加工小型模具那樣簡單虽才、快速地加工大型復雜模具。

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