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大型模具加工的各种问题

发布时间:2021-04-25  点击量:
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一、巨大的体积和重量。
如何应对自身的巨大尺寸和重量,是加工企业在加工大型模具时所面临的一大挑战。大模头的加工往往需要大量的人工、专用设备和多次调试装夹,而且加工精度还受许多潜在因素的影响,难以保证。
二、购置费用问题。
机床购置成本是与加工生产各种大型模具直接相关的最大费用。能制造大型模具的机床是非常昂贵的,特别是在复杂的工艺安排下,从粗加工到精加工的整个过程都需要使用很多机床来完成。这种前期高投入成本也是许多企业进入这个市场最大的障碍。从这里我们可以看出,如果能在合适的机床上实现大尺寸模具的粗加工和精加工,甚至只需调试一次装夹,那么许多问题就会迎刃而解,加工精度也能得到保证。
铸铁床身结构,机床主轴具有散热功能。
由于铸铁材料具有较高的刚度和散热性,因此是机床结构件中最稳定的材料。铣削大型零件所用的任何机床,首先都要求铸铁结构非常坚固,并配有主轴具有散热功能。
对于机床的主轴,必须采用内置冷却技术,从轴承外部冷却主轴,以确保主轴在长期加工过程中不会烧坏,也不会由于热膨胀而导致精度损失。这一点非常重要,因为大型模具的加工要花费很长的时间,而在重切削的情况下,这会增加模具的热和应力。因此,机床结构部件必须具有良好的刚度和散热性,才能进行大规模、高质量的模具加工。所以,必须最大限度地限制机床在加工过程中的振动,使加工过程产生的热量迅速扩散。合理选择加工机床和刀具,可实现成本与周期的双赢。
四、热稳定技术。
同时,由于加工时间较长,还需要考虑环境温度的影响。如在普通机床上加工大型模具,当环境温度变化10℃时,机床立柱的温度就会发生6℃的变化,从而引起主轴角板平行度发生0.07mm的变化。所以在设计机床时必须考虑环境温度的影响,避免环境温度影响加工精度。
模具加工
五、速度。
对具有快速移动行程能力的大型模具加工中心而言,大型模具加工机床的主轴转速至少要达到20000r/min,切割金属的速度要达到762~20000mm/min。
六、精确度
精确度的控制贯穿于模具加工的每个阶段,如果大型模具的粗加工和精加工需要在一个加工中心完成,那么机床的定位精度和重复定位精度就必须严格控制。专用模具加工中心尺寸大,一般定位精度可达±1.5μm,重复定位精度可达±1μm。与此同时,它的间距精度应该在5微米以内。
7.反馈解决办法。
在高精度曲面加工中,机床本身的反馈分辨率对加工精度的检测非常重要。通常使用1μm的标准反馈解析度得到的结果是不太理想的。若解析度能达到0.05微米,则加工结果几乎无任何缺陷。另外,通过控制机床分辨率、标尺反馈和小节距滚珠丝杠,可以进一步提高零件表面的加工质量。
八、主轴
在大型模具加工中心上使用的主轴必须满足粗加工、半精加工和高质量精加工的要求,并且作为参考标准,其可实现的表面加工质量应控制在2微米以内。一般情况下,模具闭合面及分型线部分的精加工很重要,但在传统工艺下,很多模具制造商为了提高刀具的加工精度,往往采用手工抛光的方法。由于大型加工机床成本较高,如果为此工序购置多功能加工机床,显然不符合实际。
另外,合理的主轴设计应能最大限度地延长刀具的使用寿命,使之在加工周期中保持低振动,低温升降状态。比如,在大型模具加工中心加工汽车仪表板模具,如用16mmCBN镶刀片精加工刀具,其加工速度可达8m/min,使用寿命可达30h以上,加工表面质量可控制在0.336~3.2μm。由此可见,考虑到大型模具加工中刀具成本的增加,采用特别设计的大型模具加工机床,不仅可以延长刀具的使用寿命,而且还可以大大节省每付模具的使用成本。
9.可移动的多轴装载机。
普通夹具工件因受模具尺寸和重量的限制,需要花费大量的时间。所以,使用3轴联动加工中心,不仅可以减少调试装夹工件的次数,而且不会影响机床的加工精度,从而大大提高了加工大型模具的车间生产能力。
多轴活动加头可用于加工结构特别复杂的大型模具,按可变几何形状设计的加工头可实现3轴联动加工,只需装一个工件,即可铣削加工型腔较深的模具和冷却孔,以及切削加工许多其它几何形状复杂的部位。比如,当主轴为最佳角度倾斜时,可以提高加工头对铣削加工工位的接近度,从而可以实现多轴加工工头对斜孔的加工。
另外,多轴加工头在加工工件表面时,采用半径刀刃而非刀具刀尖,可以提高表面粗糙度。
大型模具加工
十、碎石管理。
在金属切削过程中会产生大量的切屑,如果不能及时排除,势必引起二次切削,并引起机床结构零件或工件表面温度升高。在大模具加工中心的工作台下面,通常有18个排屑孔,无论工作台在哪里移动,都能可靠地排屑。在机器上有4个内建的铰链式切屑输送带,它能以很高的速度在机器前输送切屑。
十一、高压冷却剂。
高压冷却剂在大型模具加工中起着十分重要的作用。比如,用2+3轴加工斜孔,需要有1000psi(1psi=6890Pa)压力的冷却剂来有效地清除切屑,从而达到更高的切削精度。但没有高压冷却剂,在加工斜孔时,又需要增加额外的机床,需要二次装卡,降低了加工精度,又增加了周期成本。从上面的分析可以看出,实现对大型模具的简单加工需要更多更好的机床功能。该公司研制的MCC2516VG3轴水平加工中心,主轴转速可达15000r/min,采用了“轴心冷却”模式和“轴承内压润滑”功能,保证主轴及辅助轴承能够得到及时有效的冷却。
另外,该主轴既可以沿X轴的横向运动,Y轴的垂直方向是垂直的,Z轴的垂直方向是前后方向,也可以配合A轴和C轴的转动。具有两种分度功能,不但可以减少调节工作,而且可以切割结构复杂的工件,如保险杠、仪表板和汽车车头灯镜头等。


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