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區第(dì)二工業區24棟A區
1.巨大(dà)的尺寸和重量
在加工大型模(mó)具時,如(rú)何應付其自身的巨大尺寸和重量是加工企業麵臨(lín)的一大挑戰。大型模具的加工往往需要大量(liàng)的勞動力、專用設備和多次調試裝夾,而加工精(jīng)度也受到多方麵潛在因素的影響而不易保(bǎo)證。
2.購置成本問題
加工生產各類大型(xíng)模具直(zhí)接相關的最大(dà)費用就是機床的購置成本。能夠生產大型模具的機(jī)床是相當昂(áng)貴的,尤其是在複雜工(gōng)藝安排下,需要使用多台機床才能完成從模具粗加工到精加工的全部工序。這樣的(de)先期高投入成本也是很多企業進入這一市場的最大(dà)障礙。由此,我們可(kě)以看(kàn)出,如果可以在一台合適的機床上實現大型模(mó)具的(de)粗加工和精加(jiā)工,甚至僅需(xū)一次調試裝夾,那麽很多問題將迎刃而解,加工精度也可以得到保證。
加工中心
1.鑄鐵床身結構,機床主軸具有(yǒu)散熱功能
鑄鐵(tiě)材(cái)料具有很高的剛(gāng)性(xìng)和散熱(rè)特性,因(yīn)而是製造機床結構件最穩定的(de)材料(liào)。對於銑削大型零件用的任何機床,首先需要具有(yǒu)非常結實的鑄(zhù)鐵結構,並裝(zhuāng)備(bèi)有具有散(sàn)熱功(gōng)能的主軸。
就機床的主軸而(ér)言,它必須采用內置冷卻技術,從軸承外麵來冷(lěng)卻主軸,保證在長時間加(jiā)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(sǔn)失。這些因素(sù)是非(fēi)常重要(yào)的,因為大型模具的加工需要消耗很長(zhǎng)的時間,同(tóng)時在重切削條件下(xià),這會增加模具的熱量和應力。所以,機床的(de)結構部(bù)件必須具有良(liáng)好的剛性和散熱特性,這是加工出(chū)大型優質模具的前提。因此(cǐ),必須最大程度地限製加工過程(chéng)中機床的振(zhèn)動(dòng),並快速擴散加工過程中產生的熱量。選擇合(hé)適的加工機床和刀具可以實現成本和周(zhōu)期的雙贏。
2.熱穩(wěn)定技術
由於加工時間過長,環境溫度的影響也是(shì)必須要考慮的。例如,在普通(tōng)機床上加工大型模具,當環境溫(wēn)度變化10℃時,將會(huì)導致機床立柱發生6℃的(de)溫度(dù)變化,從而(ér)引(yǐn)起主軸(zhóu)角板平行度發生0.07mm的變化。因此,機床的設計必(bì)須考慮到(dào)環境溫度的效應,避免環境溫度影響(xiǎng)到加工零件的精度。
3.速(sù)度
對於一台行(háng)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(chuáng)的主軸轉速應至少達到20000r/min,金屬的切削速度應滿足762~20000mm/min。
4.精度
精度控(kòng)製始終貫(guàn)穿於模具加工的各個階段,如果需要在一台加工中心上實現對大型模具的(de)粗加工和精加工,那麽必須嚴格控製機床的定位精度和(hé)重複定位精度(dù)。大型模具專用的加工中心(xīn),一般其定位(wèi)精度可以(yǐ)達到±1.5μm,重複定位精度應達到±1μm。同時,其(qí)節距精(jīng)度應保持在5μm之內。
5.反饋分辨率
對於高(gāo)精度曲麵加工,機床自身的反饋(kuì)分辨率對於檢測加工零件(jiàn)的精(jīng)度是(shì)十分重要的。采用標準的1μm反饋分辨率,通常所獲得的結果並不十(shí)分理想。如果分辨率(lǜ)能夠達到0.05μm,那麽其精加工結果幾乎沒有任何瑕疵。而且,通過對機床分辨率、標尺反饋和小節距(jù)滾珠絲杠的控製可進一步提升零件表麵的加工質量。
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、半精加工和高質量(liàng)精(jīng)加工(gōng)的要求,而且(qiě)作為一個(gè)參考標準,其(qí)能夠實現(xiàn)的表麵(miàn)加工質量應該控製在2μm的水平。通常,對於模(mó)具閉合麵和(hé)分型線部分的精加工十分重要,但在傳統工藝下,許多模具製造商不(bú)得不采(cǎi)用手工拋光的方(fāng)式,以彌補刀具加工精度不足(zú)的問題。因為,大型加工機床的造價昂貴,如果為此項工序(xù)購置(zhì)多功能機床,顯然是不切合實(shí)際的。
此外,合理的主軸設計必須能夠最大(dà)程度地延長刀具的(de)使用壽命(mìng),使(shǐ)其(qí)能夠(gòu)在加工周期內以低振動、低溫(wēn)升的(de)狀態持續(xù)工(gōng)作。例(lì)如,在大型模(mó)具加工中心上加工汽車儀表板模具時,如采用16mmCBN鑲(xiāng)刀片精加工刀具,加工速度可以達到8m/min,使用(yòng)壽命超過30h,可(kě)以將加工表(biǎo)麵質量控(kòng)製在0.336~3.2μm。由此可知,考慮到加工大型模具(jù)時的刀具成本增加(jiā),采用專門(mén)設計的大型模具加工機床,不(bú)僅可以延長刀具使(shǐ)用壽命,而且可以大量節約加工每付模具的刀具使用(yòng)成本。
7.可(kě)移動的多軸加工頭
由於模具尺寸和重量的限製(zhì),一般裝夾工件需(xū)要花費很長的(de)時間。因此,采(cǎi)用3軸聯動加工中心不僅減少了工件的調試裝夾次數,而且又不影響(xiǎng)機(jī)床的加工精度,從而使車間加工大型模具的生產能(néng)力大(dà)大提高。
可(kě)移動的多軸加工頭可以用(yòng)於加工結構(gòu)特別複雜(zá)的大型模具,按可(kě)變幾(jǐ)何形狀設計的加工頭可允許3軸聯動加工,僅需一次裝夾工件,便可銑削加工型腔(qiāng)很(hěn)深的模具和冷卻孔,以(yǐ)及切削加工許多其他(tā)幾何形狀複雜的部位。例如,當主(zhǔ)軸以最佳的角度傾斜時,可提高(gāo)加工頭(tóu)對銑削(xuē)加工點的接近程度,這樣便可實現利用(yòng)多軸加工頭完成(chéng)對斜孔的加工。
此外,由於多軸加工頭加工工件(jiàn)表(biǎo)麵時,采用的是刀具的半徑刀刃而不是刀具的刀尖,因此可提高表麵粗糙度。
8.切屑管理
金屬切(qiē)削加(jiā)工時會(huì)產生大量的(de)切屑,如果不能及時排(pái)除,必然會導(dǎo)致二次切削,以及造成機床結構部件或者工件表麵的溫升。大型模具加工中心的工作台下麵通常具有18個排屑孔,不管工作台移動到什麽位置,都能夠可靠地排除切屑。機床上有4條內置鉸鏈式切屑傳送帶,以很高(gāo)的速度將切屑排送到機床前麵。
9.高壓冷卻液(yè)
在大型模具加工(gōng)時,高壓冷卻液有著非常重要(yào)的作用。例如,在采用(yòng)2+3軸的加工方法鑽削斜孔時,需要壓力為1000psi(1psi=6890Pa)的冷卻液才(cái)能有效地排除切屑,並達到(dào)更高(gāo)精度的切削。而如果沒(méi)有這種高壓冷卻(què)液(yè),則在(zài)加(jiā)工斜孔時,需要增添額外(wài)的機床(chuáng),需要二次裝卡,降低加工精度,而且增加周期成本。根據以上分析(xī)可(kě)以(yǐ)看出,實現對大(dà)型(xíng)模具(jù)的簡單加工需要(yào)機床具有更多、更好的功(gōng)能(néng)。
牧(mù)野開發的新型MCC2516VG3軸臥式加工中心,主軸轉速可達15000r/min,並采用了“軸芯冷卻”方式和“軸承內壓潤滑”功能,保(bǎo)證(zhèng)主軸及其附屬軸承可以得到及時、有效地冷卻。
此外,主軸不僅可沿橫向的(de)X軸(zhóu)、垂(chuí)直方向的Y軸和前後方向(xiàng)的Z軸方(fāng)向運(yùn)動,還可配(pèi)合A軸和C軸轉動。由(yóu)於具備2種分度功能,因此不僅(jǐn)可減輕調整作業量,還可切削結構複雜的(de)工件,例如保險杠、儀表盤和汽車頭燈透鏡等。
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