隨著汽車工業(yè)的快速發展(zhǎn),汽車用各種大型、高裝(zhuāng)飾性模具的需求正(zhèng)在迅速增長,例如,汽車儀(yí)表板,設計人員正在不斷地提高這類模具產品的尺寸和複雜性。因此,各種大型模具的生產已(yǐ)成為許多加工企業尋求機會進行全球(qiú)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(liào)具有(yǒu)很高的剛性和散熱特性,因而是製造機床結構件最穩定的材料(liào)。對於銑削大型零(líng)件用的任何機床,首先需要具有非常結實的鑄鐵結構,並裝(zhuāng)備有具有散熱功能(néng)的主軸。
就機床(chuáng)的主軸而言,它必須采用內置(zhì)冷卻技(jì)術,從軸承外麵來(lái)冷卻主軸,保證在長時間(jiān)加工過程中,主軸本身(shēn)不會被燒壞或不會因熱膨脹而造成精度損失。這些(xiē)因素是非常重要的(de),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,這會增加模具的熱量(liàng)和應力。所以,機床的結構部件必須具有良好的剛性和(hé)散熱特(tè)性,這是加工出大型優質模具的前提。因此,必須最大程(chéng)度地限製加工過程中機床的振動(dòng),並快(kuài)速擴散加工過程中產生的熱(rè)量。選(xuǎn)擇合適的加工機床和刀具可以實(shí)現成本和周期的雙贏。
2.熱穩定技術
由於加(jiā)工時間過長,環境溫度的影響也是必須要考慮的。例如,在普通機床上加工大型模具,當環境(jìng)溫度變化10℃時,將會導致機床立柱發生6℃的溫度變化,從而引起主軸(zhóu)角板平行度發生0.07mm的變化(huà)。因此(cǐ),機床的設計,必須考慮到環(huán)境(jìng)溫度的效(xiào)應,避免環境溫度影響到加工零(líng)件的精度。
3.速度
對於一台行程能夠快速移動的大型模具加工(gōng)中心來說(shuō),大(dà)型模(mó)具加工機床的主軸轉(zhuǎn)速應至(zhì)少達到20000r/min,金屬的切削速度應滿(mǎn)足762-20000mm/min。
4.精度
精(jīng)度控製始終(zhōng)貫穿於模(mó)具加工的各個(gè)階段,如果需要在一台加工(gōng)中心上實現(xiàn)對大型模具的粗加工和精加工,那麽,必(bì)須嚴格控(kòng)製機床的定位精度和重複定位精度。大型模具專用的加工中心,一般其定位精度可以達到±1.5μm,重複定位精度應達到±1μm。同時(shí),其節距精度應(yīng)保持在5μm之內。
5.反饋(kuì)分辨率
機床(chuáng)自身的反(fǎn)饋分辨(biàn)率,對於檢測加工零(líng)件(jiàn)的(de)精(jīng)度是十分重要的。采用標準的1μm反饋分辨率,通(tōng)常所獲得的(de)結果並不十分(fèn)理想。如果分辨率能夠達到0.05μm,那麽(me)其精加工結果幾乎(hū)沒有任何瑕疵。而且,通過對機床分(fèn)辨率、標尺反饋和小節距滾珠絲(sī)杠的控製(zhì),可進一步提升零件表麵的加工質量。
6.主軸
大型模具(jù)加工中心上使用的主軸必須達到進行粗加工、半精加工和高質量精加工的要求,而(ér)且作為一個參考標準,其能夠實現的表麵加工質量應該控製在2μm的水平。通常,對於模具(jù)閉合麵和分(fèn)型線(xiàn)部分的精加工十分重(chóng)要,但在傳統工藝下,許(xǔ)多模具製造商不得不采用手工拋光(guāng)的方式(shì),以彌補刀具加工精(jīng)度不足的問題。因為,大型加工(gōng)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,合理的主軸設計必須能夠最大程度地(dì)延長刀具的使用壽命,使其能夠在加工周期內以低振動(dòng)、低溫升的狀態(tài)持續工作。例如,在大型模具加工中心上加工汽車儀表板模具時,如采用16mmCBN鑲刀片精加工刀具,加工速度可(kě)以(yǐ)達到8m/min,使用壽命超過30h,可以將加工表麵質量控製在0.336-3.2μm。由此可知,考慮到加工大型(xíng)模具時(shí)的刀(dāo)具成本增加,采用專門設計的大型模具(jù)加工機床,不僅可以延(yán)長刀具使用壽(shòu)命,而且可以大量節約加工每付模具的刀具使用成本。
7.可移動的多軸加(jiā)工頭
由於(yú)模具尺寸和重量的限製,一般裝夾工(gōng)件需要花費很長的時(shí)間。因此,采用3軸聯動加(jiā)工中心,不僅減(jiǎn)少了工件的調試裝(zhuāng)夾次數,而且又不影響機床的加工精度,從而使車間加工(gōng)大型模具(jù)的生產能力大(dà)大提高。
可移動的多軸加工頭,可以用於加工結構特別複雜的大型模具,按可變幾何(hé)形狀設計的加工頭可(kě)允許3軸聯動加工(gōng),僅需一次裝夾工件,便可(kě)銑削加工型腔很深的模具和冷卻孔,以及切削加工許多其他幾何形狀(zhuàng)複雜(zá)的部位。例如,當主軸以最佳的角度傾斜時,可提高加工頭對銑削加(jiā)工點的接近程度,這樣便可實現利用多軸加工(gōng)頭完成對斜孔的加工。
此外,由(yóu)於多軸加工(gōng)頭加工工件表麵時,采用的是刀(dāo)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
金屬切削加(jiā)工時(shí)會產生大量的切屑,如果不能及時排除(chú),必然會導致二次切削,以及造(zào)成機床結構部件或者工件(jiàn)表麵的溫升。大型模具加(jiā)工中心的工作台下(xià)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(yǐ)很高(gāo)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(jiā)工(gōng)時,高壓冷卻液有著非(fēi)常重要的作(zuò)用。例如,在(zài)采用2+3軸的加(jiā)工方法鑽削斜(xié)孔時,需(xū)要壓(yā)力為1000psi(1psi=6890Pa)的冷卻液才能有效地排(pái)除切屑,並達到更高精度的切削。而如果沒(méi)有這種高壓冷卻液,則(zé)在加工斜孔時,需要增添額外的(de)機床,需要二次裝卡,降低加工精度,而且增加周期成本。
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