为模具加工选择经济的立式加工中心

来源： 作者： 发布时间：2008-03-26

摘要：投资正确立式加工中心的关键就是必须以你工厂目前的生产需要和加工能力为基础，并且还需要考虑能否适应未来的生产。

　　切割速度和表面抛光质量一直是每个模具企业讨论的话题。以更快的进给率来减少模具的生产时间是每个模具生产着孜孜追求的目标。同样，模具生产者要考虑的问题还有怎样通过这样的加工过程仍然可以产生非常理想的表面抛光效果，而这种效果仅仅需要少量或者不需要任何人为的抛光加工工序。

　　然而，目前许多企业在选择加工中心的时候，由于受到商业运转及市场压力的限制，投入的资金都非常有限，以致于往往很难选择到适合的加工中心。

　　于是，关于问题“他们真正需要的是甚么样的加工中心”就因为模具生产类型、加工原料以及生产设备的不同而答案各异了。不过，当涉及到立式加工中心的时候，以下这些“货真价实“的选择因素可以立刻为许多模具生产商解决困扰他们的难题。

　　更快的进给率

　　如果你生产的模具型腔越多，那么你在生产时在进给率上节省的周期生产时间也就越长。关于这一点的一个好消息就是：今天，模具制造者可以通过购买5万美金以下的新型立式加工中心两倍甚至三倍地提高加工送给率以得到更短的生产周期。尽管在这种方法下，大量加工中心会花费你数万美元甚至更多的投资，但这种提高效率的方法确实是在大部分模具企业可以承受的范围内的。

　　在计算主轴正确功率的时侯，扭矩和速度问题同样重要。除此之外，你不用必须调到最大的轴速度以达到理想的进给率。优化金属切割率——不管是粗加工时还是精加工——都是以加工程序数据流动需要为基础的轴速度和机械控制能力所产生的结果。这也就是说，单凭高速的轴速度是远远不够的。

图中显示一台低成本立式加工中心正在加工一个模具零件。对于 “可以进行预测“的特点使得加工工人可以优化切割速度以确保沿着刀具路径的合理进给率。图片来自MAG Fadal(法道)公司。

　　在典型的刚性模具表面加工中，我们通常使用的切割率为800到1200每分钟表面积，同时带来3/8“直径的最终切割精度。这样10000转/分钟的速度就是非常适合的，而最大速度可以达到15000转/分钟。在这种水平下轴成本的增加在加工效率上仅仅带来非常微弱的改进。

　　对于运用小工具进行的精密细节加工，20000转/分钟或者更高一点的主轴转速都是很值得的，但是这有点多余。在大部分情况下，扭矩和主轴速度之间的平衡是由要进行粗加工的材料数量决定的。对于70%或80%的模具加工任务来说，10000转/分钟到15000转/分钟的轴速范围非常适合。

　　在加工中，刀具的路径越复杂，原料的进给率就越高，这样就要求更高的控制处理速度。如果对实现设定好的刀具路径进行转移的时间少于重新制定指令块的时间，那么你的机械设备就会对数据流限制造成冲击并且由于数据不足影响生产效率。

　　“可以进行预测“的新控制特点使机械工人可以最大限度地优化切割速度——确保刀具路径中进给率智能的加速度和减速度。它决定了数据的进给时间以使得刀具运行平稳，并且按照规划进行各种形状的设计。

利用40-taper 立式加工中心生产的水果盘(梨形状的包装)模具。

　　除非你的机床有一个可以在速度为900英寸/分钟的高速主轴，你就不需要在当前处理器速度适合的情况下设置一个500到1000的缓冲区域了。以你的设计过程为基础，控制软件包的设计要从模具制造的实际出发，这样对加工过程也是很有帮助的。

　　注释：在大部分应用中，完整的机械化主轴对于提供高速主轴速度来说不是一个必备的条件。和成本对比只有其1/5的连接轴和皮带传动轴相比，完整的机械化轴就变得非常奢侈了。

　　硬度和精度

　　机械的硬度可以使刀具顶端的震动幅度达到最小，这样就可以帮助生产商完成高质量的表面加工。然而仅仅这些也是不够的，加工中心的结构必须具有有效吸收震动效果的能力。机械设备的基本结构必须采用大量带肋铸铁进行制造。

　　箱式系统的一个最主要特点就是振动衰减特征。当你进行搞负荷加工时，机床的振动明显增加了。在箱式系统与加工中心的最大接触面——考虑到机床的整体刚性——会通过动力硬度最大限度地降低振动效果。

立式加工中心加工的鞋型模具。

　　当机床开始运转起来时，不断产生的热量便变成了影响加工精度的因素并且挑战着操作者对于工具夹紧零件公差的信心。但当机床被设计成对称结构的时候，这个问题就可以解决了。因为当加工发热操作开始出现时，机床中心点不会移动，而且夹紧公差也不会受影响。

　　更高速度的主轴要求在主轴轴承上涂有空气润滑油或油类润滑油以减少摩擦，这样就在主轴运行的时候极大地减少了产生的热量(并且持续时间更长)。此外，刚性的陶瓷主轴也可以解决发热的问题——这归功于它本身具有的1/3的钢体积热膨胀率，这样可以避免在更高速度下主轴热量聚积。这种类型的主轴还具有更好的主轴承载能力。

　　一个具有封闭回路和自我检测制冷系统的主轴是确保和谐定位精度的最有效手段。主轴箱和床头通过循环制冷设备冷却。

　　球形丝杠是生产过程中另一个发热源。摩擦力可以在当它通过螺帽时的分球来降低，这样它们就不会彼此碰撞，因此也就降低了摩擦。

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