加工中心
1.铸铁床身结构,机床主轴具有散热功能
铸铁材料具有很高的刚性和散热特性,是制造机床结构件Zui稳定的材料。对于铣削大型零件用的任何机床,需要具有非常结实的铸铁结构,并装备有具有散热功能的主轴。
就机床的主轴而言,它必须采用内置冷却技术,从轴承外面来冷却主轴,保证在长时间加工过程中,主轴本身不会被烧坏或不会因热膨胀而造成精度损失。这些因素是非常重要的,因为大型模具的加工需要消耗很长的时间,在重切削条件下,这会增加模具的热量和应力。机床的结构部件必须具有良好的刚性和散热特性,这是加工出大型优质模具的前提。必须Zui大程度地限制加工过程中机床的振动,并快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,环境温度的影响也是必须要考虑的。例如,在普通机床上加工大型模具,当环境温度变化10℃时,将会导致机床立柱发生6℃的温度变化,从而引起主轴角板平行度发生0.07mm的变化。机床的设计必须考虑到环境温度的效应,避免环境温度影响到加工零件的精度。
3.速度
对于一台行程能够快速移动的大型模具加工中心来说,大型模具加工机床的主轴转速应至少达到20000r/min,金属的切削速度应满足762~20000mm/min。
4.精度
精度控制始终贯穿于模具加工的各个阶段,如果需要在一台加工中心上实现对大型模具的粗加工和精加工,那么必须严格控制机床的定位精度和重复定位精度。大型模具专用的加工中心,一般其定位精度可以达到±1.5μm,重复定位精度应达到±1μm。其节距精度应保持在5μm之内。
5.反馈分辨率
对于高精度曲面加工,机床自身的反馈分辨率对于检测加工零件的精度是十分重要的。采用标准的1μm反馈分辨率,通常所获得的结果并不十分理想。如果分辨率能够达到0.05μm,那么其精加工结果几乎没有任何瑕疵。通过对机床分辨率、标尺反馈和小节距滚珠丝杠的控制可提升零件表面的加工质量。
6.主轴
大型模具加工中心上使用的主轴必须达到进行粗加工、半精加工和高质量精加工的要求,作为一个参考标准,其能够实现的表面加工质量应该控制在2μm的水平。通常,对于模具闭合面和分型线部分的精加工十分重要,但在传统工艺下,许多模具制造商不得不采用手工抛光的方式,以弥补刀具加工精度不足的问题。因为,大型加工机床的造价昂贵,如果为此项工序购置多功能机床,显然是不切合实际的。
合理的主轴设计必须能够Zui大程度地延长刀具的使用寿命,使其能够在加工周期内以低振动、低温升的状态持续工作。例如,在大型模具加工中心上加工汽车仪表板模具时,如采用16mmCBN镶刀片精加工刀具,加工速度可以达到8m/min,使用寿命超过30h,可以将加工表面质量控制在0.336~3.2μm。由此可知,考虑到加工大型模具时的刀具成本增加,采用专门设计的大型模具加工机床,不仅可以延长刀具使用寿命,可以大量节约加工每付模具的刀具使用成本。