大型模具加工问题的解决方案

摘要：

当今社会，大型模具的需求量迅速增长，从纯平电视机到汽车的仪表板，设计者一直在推进模具的尺寸和复杂性。鉴于这个事实以及巨大的市场需求，许多工厂都在大型模具加工这一领域寻求全球竞争的良机。那么，为什么不是每个厂家都生产大型模具呢？这是因为其中有很多准入的障碍，最重要的一点就是大型模具的加工非常困难。原有的技术导致了循环周期长，进步速率缓慢以及长时间的手工抛光。然而，高性能的加工技术却能够使得大型模具加工和小型模具加工变得更加相似。随着新技术的出现，关于大型模具的加工问题的解决方案也将随之出现了。

1 大型模具的问题

处理大型模具的尺寸和重量是一个巨大的挑战。这意味着经常要付出额外的劳动、对专用工具的需求、多样的设备以及潜在的误差。如果选择合适的加工中心来生产大型模具，许多问题就可以减轻或者避免，同时也能够简化设备，完全转变潜在的精确性问题。
生产大型模具最大的花费是机械成本。能够生产大型模具的机器都非常昂贵，因此，拥有多功能的机器是进入这一市场的首要条件，例如，加工毛坯和抛光。一旦选择了合适的机器，即使在同一台设备上，也能够进行毛坯加工和抛光，且保持精确性。

2 大型模具的机器设计

    为了计量普遍的精确度和关注大型机器，我们必须研究一台大型模具加工中心必要的几个设计特性。
    （1）钢铁铸件和能够处理热量的心轴
    任何一台用来打磨大型部件的机器首要的设计就是大型的钢铁铸件和一根能够处理热量的心轴。在机器成型、增强硬度和降低热量等方面，钢铁铸件仍然是最稳定的材料。
    至于心轴，则必须采用内部技术来进行冷却，以确保心轴不会自燃或者由于高温产生误差。
    为了使大型模具的表面达到最好的质量要求，需要一台机器和工具来大幅度减少二次放电加工和手工抛光的时间。加工大型模具通常都需要几天的时间，由于在加工的时候，外部条件会发生变化，要达到必要的精确度，就必须考虑到这些变化。一台不是用来切割大型模具的机器在室温10摄氏度的情况下会改变6度机器圆柱的温度，也会导致轴心角平面发生0.070mm的改变。
    （2）热量稳定技术
    从另一个方面来说，如果应用了热量稳定技术，相同的环境变化会导致3度柱体的温度变化，或者轴心角平面改变0.030mm。然而，机器的设计以包括了环境热量影响，避免外部空气影响部件的加工。如果选择的机器是热量恒定的，就会减少配料混合的难题，从而减少手工抛光的需要。
    （3）速度
    需要考虑的第二个特性就是速度。轴心的转速应该至少20,000 rpm，金属更新的速度应该至少为30ipm.。例如，一台大型模具的加工中心的切割速率应为787 ipm。
    （4）精确度
    如果想要在同一台机器上完成大型模具的抛光和毛坯加工，精确度是很重要的。选择的加工中心必须能够进行类似的精确定位和小型机器的可重复性。
    使用一台大型模具加工中心，其精确定位为±0.000060英寸（±0.0015 mm），可重复性为± 0.000040 英寸(±0.001 mm)。还需要提及的一点是，的精确度也是很重要的，必须保证在5微米之内。
    （5）回馈反映
    为了测量加工的精确度，必须清楚的意识到机器的反馈。标准为1微米的反馈是很常见的。当反馈为0.050微米的时候，此时的抛光是近乎完美无瑕的。控制和规定反馈，细分螺钉都能够改进表面抛光。
    （6）轴心
    另一个需要考虑的问题就是机器的轴心。大型模具机器的轴心应该能够预先进行毛坯加工，半抛光和高质量抛光。作为一个基准，表面抛光的误差应该在2微米左右。这种细小的抛光特性在切断和划分直线的时候尤为重要，许多模具厂家为了弥补工具的误差而不得不进行手工抛光。由于大型机器要更加昂贵，购买能够完成这三个任务的多用机器是不太现实的。
    可变几何形状卧式机器，可用于2+3加工大型的复杂模具。具有极高的精确度和免钳表面抛光。
    除此之外，轴心还应该以最小的震动来实现工具寿命的最大化。例如，用一台大型模具加工中心加工招牌，必须能够有30多个小时的寿命和一个速率为314ipm 的16mm CBN 插入式抛光工具，这样才能达到表面抛光0.336 micron Ra, 3.02 micron Rmax。在加工大型模具的时候，工具的成本飞速增加，从工具成本上来看，每加工一个模具，能够使得工具寿命最大化的机器能够节省数千美元。

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