當(dāng)今社會(huì)，大型模具的需求量敏捷增加，從純平電視機(jī)到汽車的儀表板，設(shè)計(jì)者一直在推動(dòng)模具的尺寸和復(fù)雜性。鑒于這個(gè)事實(shí)以及宏大的市場(chǎng)需求，很多工廠都在大型模具加工這一范疇尋斥責(zé)球競(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？這是由于其中有很多準(zhǔn)進(jìn)的障礙，最重要的一點(diǎn)就是大型模具的加工非常艱苦。原有的技巧導(dǎo)致了循環(huán)周期長(zhǎng)，提高速率緩慢以及長(zhǎng)時(shí)間的手工拋光。然而，高性能的加工技巧卻能夠使得大型模具加工和小型模具加工變得更加類似。隨著新技巧的呈現(xiàn)，關(guān)于大型模具的加工標(biāo)題的解決計(jì)劃也將隨之呈現(xiàn)了。
1 大型模具的標(biāo)題
處理大型模具的尺寸和重量是一個(gè)宏大的挑釁。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)備以及埋伏的誤差。假如選擇合適的加工中心來(lái)生產(chǎn)大型模具，很多標(biāo)題就可以減輕或者避免，同時(shí)也能夠簡(jiǎn)化設(shè)備，完整轉(zhuǎn)變埋伏的準(zhǔn)確性標(biāo)題。
生產(chǎn)大型模具最大的花費(fèi)是機(jī)械本錢。能夠生產(chǎn)大型模具的機(jī)器都非常昂貴，因此，擁有多功效的機(jī)器是進(jìn)進(jìn)這一市場(chǎng)的重要條件，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，且保持準(zhǔn)確性。
2 大型模具的機(jī)器設(shè)計(jì)
為了計(jì)量廣泛的準(zhǔn)確度和關(guān)注大型機(jī)器，我們必需研究一臺(tái)大型模具加工中心必要的幾個(gè)設(shè)計(jì)特征。
（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)器重要的設(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、加強(qiáng)硬度和下降熱量等方面，鋼鐵鑄件仍然是最穩(wěn)固的材料。
至于心軸，則必需采用內(nèi)部技巧來(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)量請(qǐng)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)產(chǎn)生變更，要達(dá)到必要的準(zhǔn)確度，就必需考慮到這些變更。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)轉(zhuǎn)變6度機(jī)器圓柱的溫度，也會(huì)導(dǎo)致軸心角平面產(chǎn)生0.070mm的轉(zhuǎn)變。
（2）熱量穩(wěn)固技巧
從另一個(gè)方面來(lái)說(shuō)，假如利用了熱量穩(wěn)固技巧，雷同的環(huán)境變更會(huì)導(dǎo)致3度柱體的溫度變更，或者軸心角平面轉(zhuǎn)變0.030mm。然而，機(jī)器的設(shè)計(jì)以包含了環(huán)境熱量影響，避免外部空氣影響部件的加工。假如選擇的機(jī)器是熱量恒定的，就會(huì)減少配料混雜的艱苦，從而減少手工拋光的需要。
（3）速度
需要考慮的第二個(gè)特征就是速度。軸心的轉(zhuǎn)速應(yīng)當(dāng)至少20,000 rpm，金屬更新的速度應(yīng)當(dāng)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）準(zhǔn)確度
假如想要在同一臺(tái)機(jī)器上完成大型模具的拋光和毛坯加工，準(zhǔn)確度是很重要的。選擇的加工中心必需能夠進(jìn)行類似的精斷定位和小型機(jī)器的可重復(fù)性。
應(yīng)用一臺(tái)大型模具加工中心，其精斷定位為±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， 的準(zhǔn)確度也是很重要的，必需保證在5微米之內(nèi)。
（5）回饋反應(yīng)
為了丈量加工的準(zhǔn)確度，必需明白的意識(shí)到機(jī)器的反饋。尺度為1微米的反饋是很常見(jiàn)的。當(dāng)反饋為0.050微米的時(shí)候，此時(shí)的拋光是近乎完善無(wú)瑕的。把持和規(guī)定反饋，細(xì)分螺釘都能夠改良表面拋光。
（6）軸心
另一個(gè)需要考慮的標(biāo)題就是機(jī)器的軸心。大型模具機(jī)器的軸心應(yīng)當(dāng)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)當(dāng)在2微米左右。這種渺小的拋光特征在切斷和劃分直線的時(shí)候尤為重要，很多模具廠家為了補(bǔ)充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)置能夠完成這三個(gè)任務(wù)的多用機(jī)器是不太現(xiàn)實(shí)的。
可變幾何外形臥式機(jī)器，可用于2+3加工大型的復(fù)雜模具。具有極高的準(zhǔn)確度和免鉗表面拋光。
除此之外，軸心還應(yīng)當(dāng)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，必需能夠有30多個(gè)小時(shí)的壽命和一個(gè)速率為314 ipm 的16mm CBN 插進(jìn)式拋光工具，這樣才干達(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，工具的本錢飛速增加，從工具本錢上來(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)儉數(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，多軸是最好的特征。一個(gè)可變幾何外形的頂部設(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。由于工件的尺寸和重量都轉(zhuǎn)化為很長(zhǎng)的設(shè)備時(shí)間，應(yīng)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才能而不影響準(zhǔn)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)恰到利益的角度以便讓銑削點(diǎn)更好的進(jìn)進(jìn)。
多軸設(shè)計(jì)也能夠應(yīng)用更短小的工具。短小的工具通常都會(huì)更堅(jiān)硬，更準(zhǔn)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)能夠應(yīng)用半徑邊緣來(lái)調(diào)換工具的頂端來(lái)改良表面拋光。
（8）碎片治理
碎片治理是加工大型模具的一個(gè)嚴(yán)重的標(biāo)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)床和柱體都有罩子籠罩著，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)床下面四周的部分都是相互隔離的，這樣就能打消由于車間溫度變更而引起的鋼鐵鑄件結(jié)構(gòu)的溫度變更。
假如沒(méi)有有效的碎片治理系統(tǒng)，大型模具機(jī)器就必定會(huì)呈現(xiàn)故障或?qū)е聼崃繕?biāo)題。
高壓冷卻劑
選擇一個(gè)大型模具加工中心最后一個(gè)重要的特征就是高壓冷卻劑。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準(zhǔn)確的切割。假如沒(méi)有高壓冷卻劑，工具就會(huì)攔阻碎片出孔，碎片就會(huì)再被切割一次。假如能夠有效的加工有角度的孔就能夠打消設(shè)備時(shí)間，也不再需要過(guò)剩的機(jī)械來(lái)鉆洞。
3 大型模具的例子
（1）外形的例子
這個(gè)例子的目標(biāo)就是在多重地點(diǎn)中展現(xiàn)機(jī)械切削的簡(jiǎn)略的幾何原理。用于機(jī)械制作中的零件經(jīng)常被請(qǐng)求在不同的地點(diǎn)都可以實(shí)現(xiàn)加工的精度化。
在普通的加工把持中，刀路往往會(huì)被保持成簡(jiǎn)略而慣例的圓形（順時(shí)針?lè)较騁O2 和逆時(shí)針?lè)较騁03）。這樣就使得機(jī)械可以繚繞核心來(lái)進(jìn)行高精度工作而且不受其他把持軟件的影響。這也是機(jī)械應(yīng)用多重進(jìn)給率來(lái)進(jìn)行精度機(jī)械加工的案例展現(xiàn)。
很典范地，機(jī)械設(shè)備經(jīng)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)被應(yīng)用得最廣泛。這樣我們可以預(yù)感，假如應(yīng)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)***露出來(lái)。
（2）成角度的鉆孔例子
這一例子的目標(biāo)就是顯示當(dāng)鉆大型孔時(shí)所應(yīng)用的2＋3的硬度。一個(gè)尺度的、成型的高速鋼鉆孔機(jī)經(jīng)常被用于材料的鉆孔。對(duì)于買家來(lái)說(shuō)，他們不盼看他們花錢買大型碳化鉆孔機(jī)時(shí)出任何錯(cuò)誤。由于這種范圍炭化鉆孔機(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)的加工程度，但對(duì)大多數(shù)生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)還是可以應(yīng)用的。它可以用于大型鉆孔的尺度加工。
（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才能的測(cè)試。測(cè)試的目標(biāo)就是通過(guò)一步的設(shè)定在動(dòng)用所有才能的情況下來(lái)加工出一個(gè)大型的網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)加工請(qǐng)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。顯然這有些艱苦。多軸加工用于要傾斜工具角度來(lái)縮短加工長(zhǎng)度的加工范疇。不應(yīng)用多軸加工機(jī)床來(lái)完玉成部工作的原因是設(shè)備的堅(jiān)硬程度以及不具備這樣多的功效。所以這個(gè)標(biāo)題很簡(jiǎn)略，就是要應(yīng)用多臺(tái)多軸加工機(jī)床來(lái)完成全部加工工作。
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雷同。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，那就是在應(yīng)用更小直徑的時(shí)候更高的軸心速與更簡(jiǎn)短的加工工序的聯(lián)合都是必需的。
多軸加工機(jī)械可以代替單一的機(jī)械加工機(jī)械來(lái)完成更復(fù)雜難度更高的加工工作。
這僅僅需要花費(fèi)全部加工中的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)：新技巧的呈現(xiàn)為大型模具的加工供給了很好的解決計(jì)劃，在實(shí)際的生產(chǎn)把持中，只要您心中始終考慮著大型模具的加工標(biāo)題以及本文所為您先容的有關(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)越類似，越來(lái)越簡(jiǎn)略。
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