隨著(zhe)汽車(chē)工業的快速發(fā)展,汽車用各種大型、高裝飾性模具的需求正在迅速增長,例如,汽車儀表板(bǎn),設計人員正(zhèng)在不斷地提高這類模具產品(pǐn)的尺寸和(hé)複雜性。因此,各種大型(xíng)模具的生(shēng)產已成為許多加工(gōng)企業尋求(qiú)機會進(jìn)行全球競爭的新領域。
1.鑄鐵床身結構,機床主軸具有散熱功能
鑄鐵材料具有很(hěn)高的(de)剛性(xìng)和散熱特性,因而是製造機床結構件最穩定(dìng)的材(cái)料(liào)。對於銑削(xuē)大型零件用的任何機床,首(shǒu)先需要具有非常結實的鑄鐵結(jié)構,並裝備有(yǒu)具有散熱(rè)功能的主軸。
就機床的(de)主軸而(ér)言,它必須采用內置冷卻技術,從軸承外麵來冷卻主軸,保證在長時間加工過程(chéng)中,主軸本(běn)身不會被燒壞或不會因熱膨脹而造成精度損(sǔn)失。這些因素是非常(cháng)重要的,因為大型(xíng)模具的(de)加工,需要(yào)消耗很長(zhǎng)的時間,同時在重切削條件下,這會增加模具的熱(rè)量和應力(lì)。所以,機(jī)床的(de)結構部件必(bì)須具有良好的(de)剛性和散熱特性,這是加工出大型優質模具的前(qián)提。因此,必須最大程(chéng)度地限製加工過程中機床的振動,並快(kuài)速擴散加工過程中產生的熱量。選擇合適的加工機床和刀(dāo)具可以實現成本和周期的雙贏。
2.熱穩定技術
由於加工時間過(guò)長(zhǎng),環(huán)境溫度的影響也是必須要考(kǎo)慮(lǜ)的。例如,在普通機床上加工大型模具,當(dāng)環境溫度變化10℃時,將會導(dǎo)致(zhì)機床立柱發生(shēng)6℃的溫(wēn)度變化,從而(ér)引起主(zhǔ)軸角板平行度發生0.07mm的變化。因此,機床的設計(jì),必(bì)須考慮到環境溫度的效應,避免環境溫度影響到加工零件的精度。
3.速度
對於一台行(háng)程能夠快速移動的大型模具加工中心來說(shuō),大型模具加工機床的主軸轉速應(yīng)至少達到20000r/min,金屬的切(qiē)削速度應滿足762-20000mm/min。
4.精(jīng)度
精度控(kòng)製始終貫穿於模具加工的各個階段,如果需要在一台加工(gōng)中心上實現對大型(xíng)模具的粗加工和(hé)精加工(gōng),那麽,必須嚴格控(kòng)製機床的定位精度和重複定位精度。大型模(mó)具專用的加工中心,一般其定位精度可以達到±1.5μm,重(chóng)複定位精度應達到(dào)±1μm。同時,其節距精度應保持(chí)在(zài)5μm之內(nèi)。
5.反饋分辨率
機床自身的反饋分辨率,對於檢測加工零(líng)件的精度是十分重要的。采用標準的1μm反饋分辨率,通常所獲得的結果(guǒ)並不十分理想。如果分辨率能夠達到0.05μm,那麽其精加工結果幾(jǐ)乎沒有任何瑕疵(cī)。而且,通過對機床分辨率、標尺反饋和小節距滾珠絲杠的控製,可(kě)進一步提升零件表麵的加工質量。
6.主軸(zhóu)
大型模具加工中心上(shàng)使用的主軸(zhóu)必須達到進行(háng)粗加工、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(zhǔn),其能夠實現的表麵加工質量(liàng)應該控製在2μm的水平。通(tōng)常,對於模具閉合麵和分型(xíng)線部分的精加工十分重(chóng)要,但在傳統工藝下,許多(duō)模具製造商不得不采用手工拋光的方(fāng)式,以(yǐ)彌補刀具加工精度不足的問題。因為,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,顯然是不切合實際的。
此外,合理的主軸設計(jì)必須能夠最大程度(dù)地延(yán)長(zhǎng)刀具的使用壽命,使其能夠在加工周期內以低振動、低溫升的狀(zhuàng)態持續工作。例如,在(zài)大型模(mó)具加工中(zhōng)心上加工汽車儀表板模具時,如采用16mmCBN鑲刀片(piàn)精加工刀具,加工速度可以達到(dào)8m/min,使(shǐ)用壽命(mìng)超(chāo)過30h,可以將加工表麵(miàn)質量控製在0.336-3.2μm。由此可知,考慮到加工大型模具時的刀具成本增(zēng)加(jiā),采用專門設計的大(dà)型模具加工(gōng)機床,不(bú)僅可(kě)以延長(zhǎng)刀(dāo)具使用壽命,而(ér)且可以大量節約加工每付模具的刀具使用成(chéng)本。
7.可移(yí)動的多(duō)軸加工頭
由於模具尺寸和重量的限製(zhì),一般裝夾工件需要花費很長的時間。因此,采用3軸聯動加工中心,不僅(jǐn)減少了工件的調試裝夾次數,而且又不影響機床的加工精度,從而使車(chē)間加工(gōng)大型模具的生產能力大大提高。
可移動的(de)多軸加工頭(tóu),可以用於加工結構特別複雜的大型模具(jù),按可變幾何形狀設計的加工頭可(kě)允(yǔn)許3軸聯(lián)動加工,僅需一次裝夾工件,便可銑削加工型腔很深的模具(jù)和冷卻孔,以(yǐ)及切削加工許多其他幾何形狀複雜的(de)部位。例如,當主軸以最佳的角度(dù)傾斜時,可(kě)提(tí)高加工頭對銑削加工點的(de)接近程度,這樣便可實現(xiàn)利(lì)用多軸加工(gōng)頭完成(chéng)對斜孔(kǒng)的加工。
此外,由於多(duō)軸加工頭加工(gōng)工件表麵時,采用的是刀具的半徑刀刃而不是刀具的(de)刀尖(jiān),因此可提高(gāo)表麵粗糙度。
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(shí)排除,必然會導致二次切削,以及造成機床結構部件或者工(gōng)件表麵的溫升。大型(xíng)模具加工中心的工作台下麵通(tōng)常具有18個排屑孔(kǒng),不(bú)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(qiē)屑傳送帶,以很高的速度將切屑排送到機床前麵。
9.高壓冷卻液
在大型模具加工時(shí),高壓冷卻液有著非常重要的作用。例如,在采用2+3軸的加工方法鑽削斜孔時,需(xū)要壓(yā)力為1000psi(1psi=6890Pa)的冷卻液才能(néng)有效地排除切屑,並達到更高精度的切削。而如果沒有(yǒu)這種高壓冷卻液,則在加工斜孔時,需要增添額外的機床,需要二(èr)次裝卡,降低加工精度(dù),而且增加周期成本。
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