發(fā)展中的模具加工工藝

    在金屬加工行業(yè)中，很少有幾個(gè)部門能像模具制造企業(yè)那樣具有活力，因此對(duì)任何模具加工車間而言，為了保持其領(lǐng)先的地位，需要橫向掃描新出現(xiàn)的技術(shù)和創(chuàng)新的概念。這里給大家介紹一些新的發(fā)展動(dòng)態(tài)，這或許會(huì)對(duì)模具加工行業(yè)創(chuàng)造新的機(jī)遇或起到拋磚引玉的作用。

并行加工

概念：采用一臺(tái)多功能機(jī)床，在單一工件的左右面上，以并列的方式加工模具的型芯和型腔。 

背景：在IMTS 2004國(guó)際機(jī)床博覽會(huì)上，Mazak公司（在肯塔基州的Florence市）在其e系列Integrex加工中心上演示了這一新的概念。該機(jī)床利    用其傾斜式銑削主軸（B軸）的靈活性及其相對(duì)立的車削主軸（C軸）在長(zhǎng)方形工件的四面和背面上銑削加工冷卻孔。在加工型芯和型腔細(xì)節(jié)的時(shí)候，該工件仍然是一個(gè)獨(dú)立的整體零件。如果對(duì)車削主軸的旋轉(zhuǎn)與傾斜式銑削主軸的關(guān)系能很好地協(xié)調(diào)處理，就可以使刀具獲得最佳切削方向，從而提高工件的表面光潔度，并延長(zhǎng)刀刃的使用壽命。而且有利于工件的翻轉(zhuǎn)，以便定期清理切屑。

    然后將型芯和型腔兩部分分離，使每一個(gè)部分在其對(duì)立的車削主軸中保持夾緊的狀態(tài)。同時(shí)，將兩個(gè)新的剖分面進(jìn)行端面銑削加工，并在一次裝卡調(diào)試過(guò)程中，完成模具兩半部分的冷卻孔鉆削加工任務(wù)。 

   與傳統(tǒng)的加工工藝相比，采用這種加工方法大大減少了工件的裝卡次數(shù)和操作程序。同時(shí)，模具的加工精度可以進(jìn)一步提高，因?yàn)槟＞叩膬砂胧冀K保持著完美的方向定位，直到相互分離。

    技術(shù)應(yīng)用：在這一應(yīng)用領(lǐng)域中，旋轉(zhuǎn)軸的定位精度是非常關(guān)鍵的。在該多功能機(jī)床的銑削主軸中，采用滾子凸輪，其分辨率精度為0.0001°。車削主軸和副軸的分度精度也為0.0001°。按照機(jī)床制造商的標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)速為12000 r/min的銑削主軸，其振動(dòng)精度為1.5μm（0.00006 in）。其極低的主軸振動(dòng)，保證了小直徑刀具在高速運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)用時(shí)的加工精度。

并聯(lián)加工

概念：大型模具零件在小型加工中心上分成幾部分加工。然后將加工以后的各部分零件組裝到一個(gè)整體型芯或型腔。在某些情況下，將各部分零件設(shè)計(jì)成插接件的形式，然后將它們安裝到模具基座的隱窩內(nèi)。

背景：大型模具的零件經(jīng)肢解分離以后，其每一個(gè)部分都可在小型的加工中心上加工，而且優(yōu)于將其放到帶有延伸式床身的大型立式機(jī)床上加工。一般來(lái)說(shuō)，采用小型臥式加工中心比較理想，因?yàn)槠湓谇宄�切屑和產(chǎn)能方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)然采用小型立式機(jī)床也是可行的。

    因?yàn)樗鼈兊墓ぷ鞣秶�相�?duì)較小，而小型機(jī)床的容積精度相對(duì)較高。由于其移動(dòng)軸的質(zhì)量較輕，因此小型機(jī)床在加工過(guò)程中，可以獲得較高的加速度和減速度（acc/dec）。較高的acc/dec速度可大大節(jié)約機(jī)床的整體加工時(shí)間—由于其較高的acc/dec速度，如果需要20h的加工，一般可以在15h內(nèi)完成。在小型機(jī)床上，刀具的更換問(wèn)題也比較容易解決。例如，在大部分情況下，只要使用一把精加工刀具，就可以完成模具一個(gè)零件的加工，而且也不需要更換刀刃。

    而最重要的是，兩臺(tái)或三臺(tái)小型機(jī)床同時(shí)運(yùn)行甚至可以超過(guò)一臺(tái)大型機(jī)床的工作量。例如，需要20h加工的工件，可以在兩臺(tái)小型機(jī)床上花費(fèi)7.5h的時(shí)間完成加工（將其除以工作時(shí)間，就可得出acc/dec速度系數(shù)）。一組小型機(jī)床要比一臺(tái)大型機(jī)床更能靈活地制定工作進(jìn)度計(jì)劃。由于大型模具可以分成幾個(gè)部分來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這有利于模具分成多個(gè)零件進(jìn)行加工生產(chǎn)。這樣，即使只有小型機(jī)床的模具加工車間也可以承擔(dān)其原先沒(méi)有能力加工的工件。

    而且，小型機(jī)床的投資較低。一個(gè)模具加工車間必須將兩臺(tái)或更多小型機(jī)床的成本，再結(jié)合小型機(jī)床的整體綜合能力，然后與一臺(tái)大型加工中心的成本進(jìn)行比較。

    最后，一副按并聯(lián)加工設(shè)計(jì)的模具也許有更多的機(jī)會(huì)進(jìn)一步提高其維護(hù)和更新水平。例如，可以將模具中比較容易磨損的部分單獨(dú)設(shè)計(jì)。這樣，當(dāng)模具進(jìn)行維修或翻新時(shí)，可先更換這一部分，從而使工廠的停產(chǎn)時(shí)間降低到最低限度。 

技術(shù)應(yīng)用：小型機(jī)床必定具有極高的容積精度，因此，其生產(chǎn)的模具各部分零件精度也非常之高，實(shí)際上，零件組裝面之間達(dá)到了沒(méi)有縫隙的水平。

模具的型芯和型腔通過(guò)一個(gè)單體、實(shí)心的工件加工而成。

這些模具零件四個(gè)面上的冷卻孔加工可在同一次裝卡調(diào)試中完成

5軸深孔鉆

概念：在復(fù)合角度鉆削水平線的能力可以使大型模具的冷卻性能得到進(jìn)一步提高。采用5軸深孔鉆床可以非常經(jīng)濟(jì)地達(dá)到這一目標(biāo)，而且也不需要對(duì)工件進(jìn)行多次復(fù)雜的裝卡調(diào)試。

背景：生產(chǎn)汽車前保險(xiǎn)杠、儀表控制板和其他塑料件所使用的這類模具需要依靠快速有效的冷卻，以縮短其工作周期，達(dá)到競(jìng)爭(zhēng)水平。

    當(dāng)帶有固定式工作臺(tái)和固定式主軸的深孔鉆床成為慣例時(shí)，模具設(shè)計(jì)人員可以有兩種選用方式來(lái)提高大型模具的冷卻速度。一種方式是在模具塊之中，添加更直接的水平線；另一種方式是以復(fù)合角度鉆削水平線，并使這些水平線接近型腔的表面。如采用第一種方式，可能會(huì)大大增加深孔鉆加工操作的時(shí)間。如采用第二種方式，鉆孔加工所需的時(shí)間不會(huì)太長(zhǎng)，但會(huì)大大增加工件調(diào)試裝卡所需的時(shí)間，因?yàn)閷?duì)于模具零件每一個(gè)所需的角度，需要采用手工定位。每一操作步驟所需的調(diào)試時(shí)間往往要比鉆削加工的時(shí)間長(zhǎng)得多。

總之，這兩種方式都不盡如人意，尤其是對(duì)于價(jià)格較低的模具而言，這兩種方法更不能滿足客戶的要求。

在展示時(shí)，可將機(jī)床的防護(hù)罩卸除，這樣就可以很清楚地看

到5軸深孔鉆床在復(fù)合角度上鉆削加工冷卻孔的詳細(xì)情況

    事實(shí)證明，最好的答案是采用5軸深孔鉆床。采用這類機(jī)床可以加工鉆削深孔，其角度并不是與機(jī)床的軸平行的，而且也不需要采用特殊的夾具。這種加工能力大大減少了完成一個(gè)模具加工所需的多次裝卡調(diào)試的次數(shù)。如果在帶有固定式工作臺(tái)和固定式主軸的深孔鉆床上加工，生產(chǎn)汽車儀表板使用的模具型腔模塊需要裝卡調(diào)試60次，才能完成復(fù)合角度的水線鉆削加工。但是開發(fā)人員聲稱，采用5軸深孔鉆床，完成同樣的工作只需要三或四次的調(diào)試裝卡。 

技術(shù)應(yīng)用：Ixion Auerbach IA TLF-1300.5型5軸深孔鉆床引起了人們極大的關(guān)注。該機(jī)床裝有可編程旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)和CNC數(shù)控主軸頭，在標(biāo)準(zhǔn)以下可回轉(zhuǎn)25°，在標(biāo)準(zhǔn)以上可回轉(zhuǎn)15°。這一機(jī)床既可配置普通的深孔鉆頭也可配置STS（單管系統(tǒng)）式鉆頭或兩者得兼。當(dāng)采用直徑1 in的鉆頭鉆孔時(shí)，后者的鉆孔速度可高達(dá)9 in/min。按照北美Ixion Auerbach Inc. 公司（在紐約州的Monroe地區(qū)）總裁Barry Speller先生的說(shuō)法，該機(jī)床的工藝控制系統(tǒng)可以用圖像的方式顯示油壓、油流量、進(jìn)給力和扭矩等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。這意味著對(duì)于鉆削加工可以以最佳的鉆削速度進(jìn)行監(jiān)控，以減少鉆頭斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。該機(jī)床的剛性設(shè)計(jì)使其能夠進(jìn)行高速銑削、鉆削和攻絲等操作，而且還配有一個(gè)可供選用的刀具更換裝置。