大型模具加工问题

如何应对自身庞大的规模和重量是加工企业面临的一大挑战。大型模具的加工往往需要大量的人工、专用设备和多次调试和夹紧,加工精度也受到许多潜在因素的影响,不易保证。购置成本问题与各种大型模具加工生产直接相关的最大成本是机床购置成本。能够生产大型模具的机床价格昂贵,特别是在工艺布置复杂的情况下,需要使用多台机床来完成从粗加工到精加工的全过程。这种高投入成本也是许多企业进入这一市场的最大障碍。由此,我们可以看到,如果我们可以在合适的机床上实现大模具的粗加工和精加工,甚至需要一次调试和夹紧,那么就可以解决许多问题并保证加工精度。大型模具加工问题 第2张
对加工中心要求
1。铸铁床身结构,具有散热功能的机床主轴
铸铁材料具有较高的刚性和散热性能,是制造机床结构最稳定的材料。对于任何用于铣削大型零件的机床,首先必须具有非常坚固的铸铁结构,并配备具有散热功能的主轴。
就机床主轴而言,必须采用内置的冷却技术将主轴从轴承外部冷却,以确保主轴本身不会因长时间加工过程中的热膨胀而烧坏或造成精度损失。这些因素是非常重要的,因为加工一个大型模具需要很长时间,同时,在重型切削条件下,它会增加模具的热量和应力。因此,机床的结构件必须具有良好的刚性和散热特性,是加工大、高质量模具的前提。因此,有必要最大限度地限制机床在加工过程中的振动,迅速扩散加工过程中产生的热量。选择合适的加工机床和刀具,可以实现成本和周期的双赢。
2.热稳定技术
由于加工时间过长,还必须考虑环境温度的影响。例如,当环境温度变化到10℃时,机床立柱的温度会发生6℃的变化,在普通机床上加工大型模具时,主轴角板的平行度会发生0.07mm的变化。因此,机床的设计必须考虑环境温度的影响,避免环境温度对加工零件精度的影响。
3.速度
对于行程可快速移动的大型模具加工中心,大型模切机的主轴转速应至少达到20000r/min,金属的切削速度应达到762~20000mm/min。
4.精度
模具加工的每一个环节都要进行精度控制。在加工中心上实现大型模具的粗精加工,必须严格控制机床的定位精度和重复定位精度。一般情况下,大型模具加工中心定位精度可达?5?m,重复定位精度达到?1?m。同时,螺距精度应控制在5μM以内。
5.反馈分辨率
对于高精度曲面加工,机床本身的反馈分辨率对于检测被加工零件的精度是非常重要的。使用标准的1μm反馈分辨率,通常效果不是很理想。如果分辨率可以达到0.05或m,那么在整理结果中几乎没有缺陷。此外,通过控制机床的分辨率、尺度反馈和小螺距滚珠丝杠可以进一步提高零件表面的加工质量。
6.主轴
大型模具加工中心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,作为参考标准,可实现的表面加工质量控制在2/m的水平。一般来说,对模具的封闭面和分型线进行精加工是非常重要的,但在传统的加工工艺中,许多模具制造商不得不采用手工抛光的方式来弥补刀具加工精度不足的问题。由于大型机床成本高,购买多功能机床是不可行的。
此外,主轴的合理设计必须能够最大限度地延长刀具的使用寿命,使其在加工周期内能够在低振动、低温升的状态下连续工作。例如,在大型模具加工中心加工汽车仪表板模具时,如果使用16MMCBN刀片来精加工刀具,则加工速度可达8m/min,使用寿命大于30h,加工表面质量可控制在0.336~3.2MPa。由此可见,考虑到大型模具加工中刀具成本的增加,采用专门设计的大型模具加工机床不仅可以延长刀具的使用寿命,而且大大节省了每一个模具的使用成本。
7.可移动的多轴加工头
由于模具尺寸和重量的限制,夹紧工件需要很长的时间。因此,采用三轴联动加工中心不仅减少了工件的调试和夹紧次数,而且不影响机床的加工精度,从而大大提高了车间加工大型模具的生产能力。
该可移动多轴加工头可用于加工具有特别复杂结构的大型模具。根据可变几何形状设计的加工头,可进行3轴联动加工。通过工件的一次装夹,可以对型腔的深模和冷却孔进行研磨,加工出许多具有复杂几何形状的零件。例如,当主轴以最佳角度倾斜时,可以提高加工头到铣削点的接近度,从而可以通过使用多轴加工头来完成倾斜孔的加工。
另外,由于多轴加工头对工件表面进行加工,因此采用了刀具的半径边缘不是刀具的尖端,从而提高了工件的表面粗糙度。
8.切屑管理
在金属切削过程中会产生大量的切屑。如果不能及时消除,势必导致机械结构件或工件表面的二次切削和温升。在大型模具加工中心的工作台上通常有18个排屑孔,无论工作台移动的位置如何,都能可靠地去除切屑。机床上有4条内置的铰链传送带,可将切屑高速卸到机床前部。
9.高压冷却液
高压冷却剂在大型模具加工中起着非常重要的作用.例如,当采用2+3轴加工方法钻斜孔时,需要一个压力为1000 pSi(1psi= 68 90Pa)的冷却剂,以有效地去除切屑并实现更高精度的切削。如果没有这种高压冷却液,则在加工斜井时,需要增加一台机床,要求二次加载,降低加工精度,增加循环成本。通过以上分析可以看出,大型模具的简单加工对机床的功能要求越来越高。新研制的MCC2516VG3轴卧式加工中心转速为15000 r/min,采用了“轴芯冷却”和“轴承内压润滑”功能,保证了主轴及其辅助轴承的及时有效冷却。
此外,主轴不仅可以沿横向X轴、垂直Y轴和前后Z轴移动,而且可以与A轴和C轴一起旋转。由于它具有两种分级功能,不仅可以减少调整量,而且还可以切割结构复杂的工件,如保险杠、仪表板、汽车前照灯镜头等。

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