大型模具加工問(wèn)題的解決方案
發(fā)布日期:2012-08-29 蘭生客服中心 瀏覽:3210
當(dāng)今社會(huì),大型模具的需求量迅速增長(zhǎng),從純平電視機(jī)到汽車的儀表板,設(shè)計(jì)者一直在推進(jìn)模具的尺寸和復(fù)雜性。鑒于這個(gè)事實(shí)以及巨大的市場(chǎng)需求,許多工廠都在大型模具加工這一領(lǐng)域?qū)で笕蚋?jìng)爭(zhēng)的良機(jī)。那么,為什么不是每個(gè)廠家都生產(chǎn)大型模具呢?這是因?yàn)槠渲杏泻芏鄿?zhǔn)入的障礙,最重要的一點(diǎn)就是大型模具的加工非常困難。原有的技術(shù)導(dǎo)致了循環(huán)周期長(zhǎng),進(jìn)步速率緩慢以及長(zhǎng)時(shí)間的手工拋光。然而,高性能的加工技術(shù)卻能夠使得大型模具加工和小型模具加工變得更加相似。隨著新技術(shù)的出現(xiàn),關(guān)于大型模具的加工問(wèn)題的解決方案也將隨之出現(xiàn)了。
1 大型模具的問(wèn)題
處理大型模具的尺寸和重量是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。這意味著經(jīng)常要付出額外的勞動(dòng)、對(duì)專用工具的需求、多樣的設(shè)備以及潛在的誤差。如果選擇合適的加工中心來(lái)生產(chǎn)大型模具,許多問(wèn)題就可以減輕或者避免,同時(shí)也能夠簡(jiǎn)化設(shè)備,完全轉(zhuǎn)變潛在的精確性問(wèn)題。
生產(chǎn)大型模具最大的花費(fèi)是機(jī)械成本。能夠生產(chǎn)大型模具的機(jī)器都非常昂貴,因此,擁有多功能的機(jī)器是進(jìn)入這一市場(chǎng)的首要條件,例如,加工毛坯和拋光。一旦選擇了合適的機(jī)器,即使在同一臺(tái)設(shè)備上,也能夠進(jìn)行毛坯加工和拋光,且保持精確性。
2 大型模具的機(jī)器設(shè)計(jì)
為了計(jì)量普遍的精確度和關(guān)注大型機(jī)器,我們必須研究一臺(tái)大型模具加工中心必要的幾個(gè)設(shè)計(jì)特性。
(1)鋼鐵鑄件和能夠處理熱量的心軸
任何一臺(tái)用來(lái)打磨大型部件的機(jī)器首要的設(shè)計(jì)就是大型的鋼鐵鑄件和一根能夠處理熱量的心軸。在機(jī)器成型、增強(qiáng)硬度和降低熱量等方面,鋼鐵鑄件仍然是最穩(wěn)定的材料。
至于心軸,則必須采用內(nèi)部技術(shù)來(lái)進(jìn)行冷卻,以確保心軸不會(huì)自燃或者由于高溫產(chǎn)生誤差。
為了使大型模具的表面達(dá)到最好的質(zhì)量要求,需要一臺(tái)機(jī)器和工具來(lái)大幅度減少二次放電加工和手工拋光的時(shí)間。加工大型模具通常都需要幾天的時(shí)間,由于在加工的時(shí)候,外部條件會(huì)發(fā)生變化,要達(dá)到必要的精確度,就必須考慮到這些變化。一臺(tái)不是用來(lái)切割大型模具的機(jī)器在室溫10攝氏度的情況下會(huì)改變6度機(jī)器圓柱的溫度,也會(huì)導(dǎo)致軸心角平面發(fā)生0.070mm的改變。
(2)熱量穩(wěn)定技術(shù)
從另一個(gè)方面來(lái)說(shuō),如果應(yīng)用了熱量穩(wěn)定技術(shù),相同的環(huán)境變化會(huì)導(dǎo)致3度柱體的溫度變化,或者軸心角平面改變0.030mm。然而,機(jī)器的設(shè)計(jì)以包括了環(huán)境熱量影響,避免外部空氣影響部件的加工。如果選擇的機(jī)器是熱量恒定的,就會(huì)減少配料混合的難題,從而減少手工拋光的需要。
(3)速度
需要考慮的第二個(gè)特性就是速度。軸心的轉(zhuǎn)速應(yīng)該至少20,000 rpm,金屬更新的速度應(yīng)該至少為30 ipm.。例如,一臺(tái)大型模具的加工中心的切割速率應(yīng)為787 ipm。
(4)精確度
如果想要在同一臺(tái)機(jī)器上完成大型模具的拋光和毛坯加工,精確度是很重要的。選擇的加工中心必須能夠進(jìn)行類似的精確定位和小型機(jī)器的可重復(fù)性。
使用一臺(tái)大型模具加工中心,其精確定位為±0.000060英寸(±0.0015 mm),可重復(fù)性為± 0.000040 英寸 (±0.001 mm)。還需要提及的一點(diǎn)是, 的精確度也是很重要的,必須保證在5微米之內(nèi)。
(5)回饋反映
為了測(cè)量加工的精確度,必須清楚的意識(shí)到機(jī)器的反饋。標(biāo)準(zhǔn)為1微米的反饋是很常見的。當(dāng)反饋為0.050微米的時(shí)候,此時(shí)的拋光是近乎完美無(wú)瑕的?刂坪鸵(guī)定反饋,細(xì)分螺釘都能夠改進(jìn)表面拋光。
(6)軸心
另一個(gè)需要考慮的問(wèn)題就是機(jī)器的軸心。大型模具機(jī)器的軸心應(yīng)該能夠預(yù)先進(jìn)行毛坯加工,半拋光和高質(zhì)量拋光。作為一個(gè)基準(zhǔn),表面拋光的誤差應(yīng)該在2微米左右。這種細(xì)小的拋光特性在切斷和劃分直線的時(shí)候尤為重要,許多模具廠家為了彌補(bǔ)工具的誤差而不得不進(jìn)行手工拋光。由于大型機(jī)器要更加昂貴,購(gòu)買能夠完成這三個(gè)任務(wù)的多用機(jī)器是不太現(xiàn)實(shí)的。
可變幾何形狀臥式機(jī)器,可用于2+3加工大型的復(fù)雜模具。具有極高的精確度和免鉗表面拋光。
除此之外,軸心還應(yīng)該以最小的震動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)工具壽命的最大化。例如,用一臺(tái)大型模具加工中心加工招牌,必須能夠有30多個(gè)小時(shí)的壽命和一個(gè)速率為314 ipm 的16mm CBN 插入式拋光工具,這樣才能達(dá)到表面拋光0.336 micron Ra, 3.02 micron Rmax。在加工大型模具的時(shí)候,工具的成本飛速增加,從工具成本上來(lái)看,每加工一個(gè)模具,能夠使得工具壽命最大化的機(jī)器能夠節(jié)省數(shù)千美元。
(7)可移動(dòng)的,多軸頭
加工模具,尤其是復(fù)雜的大型模具,能夠移動(dòng)軸頭,多軸是最好的特性。一個(gè)可變幾何形狀的頂部設(shè)計(jì)能夠同時(shí)進(jìn)行三軸加工,能夠深度打磨模具的孔和冷卻洞,同時(shí)也能在同一個(gè)設(shè)備上進(jìn)行其他的組合切割。因?yàn)楣ぜ某叽绾椭亓慷嫁D(zhuǎn)化為很長(zhǎng)的設(shè)備時(shí)間,運(yùn)用三軸來(lái)減少設(shè)備能夠大幅度提高廠家加工大型模具的能力而不影響精確度。并且多頭的設(shè)計(jì)能夠進(jìn)行斜孔加工,軸頭可以被傾斜到一個(gè)恰到好處的角度以便讓銑削點(diǎn)更好的進(jìn)入。
多軸設(shè)計(jì)也能夠運(yùn)用更短小的工具。短小的工具通常都會(huì)更堅(jiān)硬,更精確,也能夠防止軸心和工具粘著在工作臺(tái)上。最后,多軸的設(shè)計(jì)能夠運(yùn)用半徑邊緣來(lái)替代工具的頂端來(lái)改進(jìn)表面拋光。
(8)碎片管理
碎片管理是加工大型模具的一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。一些大型模具的加工中心在臺(tái)面下有18個(gè)孔來(lái)接收這些碎片,4條內(nèi)置的鏈狀傳送帶朝著機(jī)器的前端高速傾泄碎片。機(jī)床和柱體都有罩子覆蓋著,以避免新切割好的滾燙的碎片和冷卻劑直接接觸到鋼鐵鑄件的表面。柱體和機(jī)床以及機(jī)床下面周圍的部分都是相互隔離的,這樣就能消除由于車間溫度變化而引起的鋼鐵鑄件結(jié)構(gòu)的溫度變化。
如果沒(méi)有有效的碎片管理體系,大型模具機(jī)器就必然會(huì)出現(xiàn)故障或?qū)е聼崃繂?wèn)題。
高壓冷卻劑
選擇一個(gè)大型模具加工中心最后一個(gè)重要的特性就是高壓冷卻劑。例如,用2+3的方法鉆有角度的孔,需要1000psi的冷卻劑來(lái)保證有效的碎片排放和更精確的切割。如果沒(méi)有高壓冷卻劑,工具就會(huì)阻擋碎片出孔,碎片就會(huì)再被切割一次。如果能夠有效的加工有角度的孔就能夠消除裝備時(shí)間,也不再需要多余的機(jī)械來(lái)鉆洞。
3 大型模具的例子
(1)形狀的例子
這個(gè)例子的目的就是在多重地點(diǎn)中展示機(jī)械切削的簡(jiǎn)單的幾何原理。用于機(jī)械制造中的零件常常被要求在不同的地點(diǎn)都可以實(shí)現(xiàn)加工的精度化。
在普通的加工控制中,刀路往往會(huì)被保持成簡(jiǎn)單而常規(guī)的圓形(順時(shí)針?lè)较騁O2 和逆時(shí)針?lè)较騁03)。這樣就使得機(jī)械可以圍繞核心來(lái)進(jìn)行高精度工作而且不受其他操作軟件的影響。這也是機(jī)械使用多重進(jìn)給率來(lái)進(jìn)行精度機(jī)械加工的案例展示。
很典型地,機(jī)械設(shè)備常常被局限于單一進(jìn)給率來(lái)進(jìn)行精度加工。側(cè)間隙和補(bǔ)償被用來(lái)使單一進(jìn)給率達(dá)到最大化,而這種進(jìn)給率可能會(huì)被使用得最普遍。這樣我們可以預(yù)見,如果使用單一的進(jìn)給率來(lái)進(jìn)行生產(chǎn),其產(chǎn)生的錯(cuò)誤馬上就會(huì)暴露出來(lái)。
(2)成角度的鉆孔例子
這一例子的目的就是顯示當(dāng)鉆大型孔時(shí)所使用的2+3的硬度。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、成型的高速鋼鉆孔機(jī)常常被用于材料的鉆孔。對(duì)于買家來(lái)說(shuō),他們不希望他們花錢買大型碳化鉆孔機(jī)時(shí)出任何差錯(cuò)。因?yàn)檫@種規(guī)模炭化鉆孔機(jī)價(jià)格太昂貴了。
高速鉆孔機(jī)不能達(dá)到炭化鉆孔機(jī)的加工水平,但對(duì)大多數(shù)生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)還是可以使用的。它可以用于大型鉆孔的標(biāo)準(zhǔn)加工。
(3)合作加工的例子
這個(gè)例子是一個(gè)關(guān)于大型模具加工中心工作能力的測(cè)試。測(cè)試的目的就是通過(guò)一步的設(shè)定在動(dòng)用所有能力的情況下來(lái)加工出一個(gè)大型的網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)加工要求一步設(shè)置、一臺(tái)設(shè)置。
這種情況下的零件需要在盡可能的情況下利用一臺(tái)三軸加工機(jī)床進(jìn)行毛坯加工、半拋光和高質(zhì)量拋光。顯然這有些困難。多軸加工用于要傾斜工具角度來(lái)縮短加工長(zhǎng)度的加工領(lǐng)域。不使用多軸加工機(jī)床來(lái)完成全部工作的原因是設(shè)備的堅(jiān)硬程度以及不具備這樣多的功能。所以這個(gè)問(wèn)題很簡(jiǎn)單,就是要使用多臺(tái)多軸加工機(jī)床來(lái)完成整個(gè)加工工作。
上面這些不同的例子以及是否有多軸加工機(jī)床的參與使得每個(gè)例子的決定因素都不相同。但是我們可以看出來(lái),在所有案例中有一個(gè)共同的因素,那就是在使用更小直徑的時(shí)候更高的軸心速與更簡(jiǎn)短的加工工序的結(jié)合都是必需的。
多軸加工機(jī)械可以取代單一的機(jī)械加工機(jī)械來(lái)完成更復(fù)雜難度更高的加工工作。
這僅需要花費(fèi)整個(gè)加工中的5%到10%的加工時(shí)間。
當(dāng)零件的加工由一個(gè)三軸加工機(jī)床轉(zhuǎn)移到多軸加工機(jī)床時(shí),零件的加工時(shí)間也隨之增加了。
評(píng):新技術(shù)的出現(xiàn)為大型模具的加工提供了很好的解決方案,在實(shí)際的生產(chǎn)操作中,只要您心中始終考慮著大型模具的加工問(wèn)題以及本文所為您介紹的有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)要點(diǎn),那么大型模具和小型模具的加工將越來(lái)越相似,越來(lái)越簡(jiǎn)單。
-
數(shù)控機(jī)床車刀維護(hù)與保養(yǎng)的主要內(nèi)容
數(shù)控機(jī)床車刀維護(hù)與保養(yǎng)主要包括液壓系統(tǒng)、主軸潤(rùn)滑系統(tǒng)、導(dǎo)軌潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)。日檢就是根據(jù)各系統(tǒng)的正常情況來(lái)加以檢測(cè)。如當(dāng)進(jìn)行主軸潤(rùn)滑系統(tǒng)的過(guò)程檢測(cè)時(shí),電源燈應(yīng)亮,油壓泵應(yīng)正常運(yùn)轉(zhuǎn),若電源燈不亮,則應(yīng)保持主軸停止?fàn)顟B(tài),與機(jī)械工程師
2015-08-03 -
數(shù)控車床對(duì)刀原理及對(duì)刀方法分析
對(duì)刀的含義的就是要在數(shù)控車床正常工作之前,先要確定好每一把刀具的位置,這樣才能保證車床的工作質(zhì)量,在確定位置的時(shí)候就是要求刀偏值,也即在工件坐標(biāo)系與數(shù)控車床坐標(biāo)系中確定具體刀位點(diǎn),這就需要選擇合適的數(shù)控車床參考點(diǎn),并做好一系列的相關(guān)工作。
2015-07-30 -
數(shù)控車床可轉(zhuǎn)位刀具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和分類
(1) 數(shù)控車床可轉(zhuǎn)位刀具特點(diǎn)數(shù)控車床所采用的可轉(zhuǎn)位車刀,其幾何參數(shù)是通過(guò)刀片結(jié)構(gòu)形狀和刀體上刀片槽座的方位安裝組合形成的,與通用車床相比一般無(wú)本質(zhì)的區(qū)別,其基本結(jié)構(gòu)、功能特點(diǎn)是相同的。但數(shù)控車床的加工工序是自動(dòng)完成的,因此對(duì)可轉(zhuǎn)位車刀的要
2015-07-21 -
數(shù)控機(jī)床刀柄系統(tǒng)的選擇方法
工具系統(tǒng)的選擇是數(shù)控機(jī)床配置中的重要內(nèi)容之一,因?yàn)楣ぞ呦到y(tǒng)不僅影響數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率,而且直接影響零件的加工質(zhì)量。根據(jù)數(shù)控機(jī)床(或加工中心)的性能與數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)優(yōu)化刀具與刀柄系統(tǒng),可以取得事半功倍的效果。 一、數(shù)控機(jī)床常用刀柄的分類
2015-07-06