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的硬態(tài)銑削加工工藝介紹

圖1在feintool精密工具公司,采用makino公司v33i型立式加工中心的硬態(tài)銑削加工,大大縮短了加工零件的交貨時(shí)間,而且這些零件由硬質(zhì)材料制成,具有緊密的公差尺寸和復(fù)雜的幾何形狀
投資訂購由makino公司生產(chǎn)的硬態(tài)銑削加工機(jī)床,使這一精密沖壓件制造商的交貨期縮短了55%,同時(shí)減少了體力勞動(dòng),提高了零件的加工質(zhì)量。
近年來,隨著高速加工機(jī)床、延長(zhǎng)刀具使用壽命的涂層以及可避免刀具方向發(fā)生突然變化的cam刀具路徑和其他技術(shù)的不斷發(fā)展,硬態(tài)銑削加工技術(shù)也逐漸開始流行起來。采用高進(jìn)給速度和高主軸轉(zhuǎn)速的輕型走刀方式可以生產(chǎn)由硬質(zhì)材料制成的復(fù)雜零件,其加工速度高于edm放電加工和其他傳統(tǒng)的生產(chǎn)加工工藝。
然而,速度并不是硬態(tài)銑削加工的*優(yōu)勢(shì),因?yàn)橛幸患抑圃焐蹋诎惭b一臺(tái)為此技術(shù)而設(shè)計(jì)的機(jī)床時(shí)發(fā)現(xiàn)了由makino公司(位于俄亥俄州mason市)提供的v33i型機(jī)床(圖1)。“我們購置硬態(tài)銑削加工機(jī)床的目的是為了縮短交貨期,”feintool辛辛那提精密工具公司的工具室beatandres說。“我們所獲得的結(jié)果幾乎達(dá)到了坐標(biāo)磨床的磨削加工精度,其表面質(zhì)量無需人工再次拋光,具有無人化加工的能力,提高了沖壓件的加工質(zhì)量。”
feintool精密工具公司于1959年在瑞士創(chuàng)立,其創(chuàng)業(yè)初期是一家精密沖壓機(jī)械制造商,這一工藝過去常用于快速生產(chǎn)大批量的精密沖壓件。如今,該公司在瑞士、美國(guó)和日本擁有四個(gè)生產(chǎn)部門和技術(shù)中心。除了生產(chǎn)和銷售精密沖壓機(jī)械之外,這些技術(shù)中心的內(nèi)部生產(chǎn)設(shè)施已全面投入運(yùn)行,為汽車工業(yè)和電子行業(yè)提供服務(wù)。
這些技術(shù)中心的其中之一,設(shè)立在美國(guó)俄亥俄州辛辛那提市的一個(gè)工廠內(nèi),andres就在那里工作。
feintool公司創(chuàng)建于1978年,其目的是為美國(guó)的精密沖壓加工市場(chǎng)開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域,因?yàn)樵撌袌?chǎng)對(duì)此技術(shù)還知之甚少。當(dāng)時(shí),該工廠擁有4.5萬ft2(1ft2=0.0929m2)的生產(chǎn)面積,5臺(tái)精密沖壓機(jī)和19名員工。從那時(shí)候起,其生產(chǎn)面積已增加了三倍,達(dá)到了13.5萬ft2。現(xiàn)在,該工廠擁有200名員工和20多臺(tái)沖壓機(jī),其中一些沖壓機(jī)的壓力可高達(dá)1×107n。“我們特別優(yōu)化了精密沖壓生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì),一些沖壓件以及zui終成品零件都在我們自己公司生產(chǎn)的壓力機(jī)上進(jìn)行沖壓和精密沖壓加工。”andres說。
精密沖壓機(jī)的操作運(yùn)行采用一套淬火的沖壓模具,將銅材、鋼材、黃銅或鋁材制成的薄板沖壓成形。其生產(chǎn)工藝與一般的沖壓工藝不同,采用一個(gè)不太有力的反沖壓力,使零件直接對(duì)著向前推進(jìn)的沖壓模上。據(jù)說,采用這種方法生產(chǎn)的沖壓件,具有比較平整和比較光滑的表面。此外,該公司還聲稱,由該壓力機(jī)生產(chǎn)出來的零件幾乎都可以直接使用。
精密沖壓工藝的主要優(yōu)勢(shì)之一是:在沖壓剪切時(shí),它不會(huì)產(chǎn)生碎裂。在其整個(gè)生產(chǎn)運(yùn)行過程中,它還包括其他一些優(yōu)點(diǎn):例如具有良好的尺寸控制精度、很高的加工精度和重復(fù)精度。與其他的工藝相比較,精密沖壓是一種更為經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)解決方案,可大批量生產(chǎn)加工高精密沖壓件。
在feintool精密工具公司,精密沖壓的應(yīng)用往往涉及到汽車、船舶和其他應(yīng)用領(lǐng)域安全設(shè)備的關(guān)鍵部件。因此,這些零件的生產(chǎn)必須*符合公差尺寸的要求,以減少故障。這種公差尺寸采用一般的沖壓工藝是不可能達(dá)到的。事實(shí)上,其所面臨的這一挑戰(zhàn)是:這些零件往往都是由淬火的硬質(zhì)材料制成的,加工比較困難。這就是為什么在精密沖壓機(jī)上使用的沖模,必須比其沖壓零件的本身具有更高精度的原因,adres說。要達(dá)到這種精度,說起來容易,做起來很難。在精密沖壓過程中,由于其需要承受幾百噸的壓力和幾百萬次的重復(fù)沖壓,因此沖模的生產(chǎn)也像其沖壓的零件那樣,必須采用淬火的硬質(zhì)材料制成——其硬度往往需要達(dá)到60hrc或更高。雖然經(jīng)過淬火的硬質(zhì)材料可生產(chǎn)經(jīng)久耐用的沖模,但對(duì)其精密和的加工十分困難。從傳統(tǒng)上來說,這一工藝將涉及到幾小時(shí)的手工作業(yè)、坐標(biāo)磨床的磨削加工、放電加工或?qū)で髮I(yè)銑削加工廠的外協(xié)加工。
圖2makino公司的v33i型立式加工中心是專門為硬態(tài)銑削加工而設(shè)計(jì)的,配有一剛性主軸和芯部冷卻系統(tǒng)以及潤(rùn)滑系統(tǒng),據(jù)說該系統(tǒng)能夠使高速加工條件下的熱變形降到zui低
“幾十年來,手工打磨和坐標(biāo)磨床的磨削加工是達(dá)到我們所要求加工精度的選擇,但是自從那時(shí)候開始,硬態(tài)銑削技術(shù)已走過了一條漫長(zhǎng)的道路,”andres解釋說,“2006年,我們開始評(píng)估硬態(tài)銑削加工機(jī)床,并找到了一臺(tái)可滿足精度、重復(fù)精度和速度要求的機(jī)床。”
在評(píng)估期間,該公司曾與feintool日本精密工具公司共同合作,購置了一臺(tái)makinov22型機(jī)床,其性能超過了cincinnati操作所要求的規(guī)格。
zui初所選擇的機(jī)床是v33型立式加工中心。然而,適合于該公司加工需要的答案顯然是2008年出廠的v33i型機(jī)床(圖2)。現(xiàn)在,v33i型機(jī)床是該工廠zui繁忙的加工機(jī)械,每天幾乎24h操作運(yùn)行。數(shù)控編程員兼v33i型機(jī)床的操作員philporter說,這臺(tái)機(jī)床具有每天生產(chǎn)多個(gè)沖模的硬態(tài)銑削加工能力,而以前則需要通過坐標(biāo)磨床進(jìn)行磨削加工,從而節(jié)約了大量的時(shí)間、資金和體力勞動(dòng)。
同樣,硬態(tài)銑削加工也減少了對(duì)沖模的加工時(shí)間,以前這種沖模需要通過放電加工技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。例如,齒輪沖模的加工,以前需要為期兩天的交貨時(shí)間,現(xiàn)在可以在短短的兩三個(gè)小時(shí)內(nèi)完成生產(chǎn),而離合器板的加工以前需要采用線切割機(jī)床,現(xiàn)在可在銑床上完成銑削加工,使加工效率提高了50%,porter說。
然而,舊的生產(chǎn)方式并沒有*被淘汰,porter解釋說。例如,有些工件仍然要求采用坐標(biāo)磨床進(jìn)行精加工磨削。然而,即使在這樣的情況下,與坐標(biāo)磨床的整個(gè)磨削工藝相比,v33i型機(jī)床仍然可節(jié)約相當(dāng)可觀的生產(chǎn)周期時(shí)間。例如,在一臺(tái)坐標(biāo)磨床上,一家越野車制造商用于生產(chǎn)一個(gè)傳動(dòng)系零件的沖模加工需要40min。而在v33i型機(jī)床上,完成一個(gè)精度在0.05mm范圍內(nèi)的成品沖模的粗加工和半精密加工,該公司可使其總加工時(shí)間減少到10h以下,同時(shí)還能保持其所要求的0.0025mm公差尺寸。這種情況與車間中的放電加工機(jī)床相類似。“我們已經(jīng)做了我們能夠避免使用滑枕式放電加工機(jī)床所做的一切事情,但不要誤會(huì)我的意思。滑枕式放電加工機(jī)床確實(shí)可以加工完成非常精密公差尺寸和幾何特性的工件。”porter解釋說,“然而,我們卻可以在其生產(chǎn)石墨電極模具及燃燒應(yīng)用領(lǐng)域所耗費(fèi)的時(shí)間內(nèi),采用銑床完成沖壓零件的出廠加工任務(wù)。”為此,他列舉了座位調(diào)節(jié)沖壓件作為一個(gè)例子加以說明。如采用滑枕式放電加工機(jī)床加工這一沖壓件,需要花費(fèi)一周的時(shí)間,其中包括石墨電極模具的生產(chǎn)。現(xiàn)在,采用硬態(tài)銑削加工方法,可以在1h的時(shí)間內(nèi)完成這個(gè)零件的加工。
porter將接近于坐標(biāo)磨床的磨削定位精度及主軸剛性作為立式加工中心的關(guān)鍵特點(diǎn)。其定位精度使刀具的選用十分靈活,并能夠使用直徑只有0.3mm的端面銑刀,以用于精密工件的銑削加工。這一切也應(yīng)歸功于feintool精密工具公司的生產(chǎn)能力,實(shí)際上他們能夠生產(chǎn)加工任何所需的表面質(zhì)量,只需少量的手工加工或無需手工加工,從而使體力勞動(dòng)的效率提高了40%以上。機(jī)床可持續(xù)的剛性擴(kuò)展到整個(gè)主軸轉(zhuǎn)速的寬廣范圍,從而延長(zhǎng)了刀具的使用壽命,porter說。結(jié)合該機(jī)床所配置的一套25把刀具容量的atc自動(dòng)換刀裝置及其所具有的清除切屑的特性和高剛性,增強(qiáng)了該機(jī)床無人化操作運(yùn)行時(shí)的可靠性。而且,它還能使該公司采用一系列適合于使用極小刀具所必要的主軸轉(zhuǎn)速,以便對(duì)其沖壓模具所通用的精密幾何形狀的半徑,進(jìn)行硬態(tài)銑削加工。與以前的工藝相比,硬態(tài)銑削加工使沖壓件的質(zhì)量和壽命都有所提高。
以zui近加工的一個(gè)沖壓件為例,由于這些優(yōu)點(diǎn),導(dǎo)致其效益大大提高。這一個(gè)零件需要沿著外部的半徑加工160個(gè)齒,每個(gè)齒具有一個(gè)45×0.02in(1in=25.4mm)的倒角。以前采用edm機(jī)床加工需要一天的時(shí)間,包括使用金剛石銼的手工加工,以使其倒角達(dá)到適當(dāng)?shù)木取=裉欤捎胿33i型機(jī)床來切削加工每一個(gè)齒,其形狀*一致,規(guī)格符合要求,完成這一沖壓件的加工只需花費(fèi)2.5h。
由于porter在硬態(tài)銑削加工方面沒有經(jīng)驗(yàn),因此要想正確地運(yùn)用這一技術(shù)似乎是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。然而,鑒于makino公司的技術(shù)解決方案,porter迅速地成為一名常駐專家。經(jīng)過與makino公司應(yīng)用工程師kenwerbich的密切合作和一對(duì)一的培訓(xùn),porter已經(jīng)在設(shè)備的安裝過程中,學(xué)會(huì)了對(duì)該機(jī)床的操作。在幾周內(nèi),他發(fā)現(xiàn)自己已能應(yīng)付工廠內(nèi)某些zui困難工件的加工。“在短短的幾個(gè)月內(nèi),我已從一個(gè)從未操作過銑床的人員,成為了一個(gè)二班工作的操作人員。”他說。
andres說,該工廠的硬態(tài)銑削加工能力還在繼續(xù)發(fā)展壯大。除了為新的立式加工中心輸送更多的沖壓件加工以外,該公司還計(jì)劃購置第二臺(tái)機(jī)床和采用一套無人化作業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)方案。(文章來源:弗戈工業(yè)在線)

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