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如何为模具加工选购最经济的立式加工中心
2011-8-19  来源:  作者:-


    在采购立式加工中心时,最理智的投资关键在于综合考虑目前的工艺要求以及加工能力,同时,预估未来的加工需求。

  切削速度以及加工表面质量已经成为模具加工车间内讨论的热门问题。通过提供更快的进给速度和更快的快移速度,减少每个模具的加工时间,已经成为关注的焦点;另一方面,无限的减少手动操作以保证最优的加工表面质量也成为人们追求的另一目标。

  解决上述问题的秘诀就是根据可用的资金,选择最合适的加工中心技术,而可用的资金往往要受到业务本身以及市场压力的限制。

  “我们到底需要什么?”这个问题的答案因人而异,取决于模具类型、材料以及可选的机床数量。然而,对于选购立式加工中心,无论你做什么样的模具,有些因素是你不能忽略的,如此才能实现“花小钱,办大事”的愿望。

  快速进给

  你所加工的模具槽越多,越可以通过提高进给速度节省加工节拍。对于众多模具制造商有个利好消息:目前新上市了一款新的立式加工中心,其加工进给速度两倍甚至三倍于以往的立式加工中心,由此模具制造商便可以获得更短的节拍时间,而这一新款立式加工中心的价格绝对不高于五万美元。在这一价格范围内,新的提高产量技术是完全可以实现的,尽管目前许多加工中心的价格要几十万美元。

  通过获得主轴功率、扭矩及转速的最佳组合,就可以解决上述问题,你没必要一味的追求最高主轴转速来获得理想的进给速度。无论粗加工还是精加工,动态进给倍率控制功能是由主轴转速和加工程序预读功能实现的,由此可以优化金属去除率。单独依靠高主轴转速是远远不够的。

  在典型的钢模具精加工过程中,你可能经常采用直径为3/8英寸的立铣刀,进给速度通常为每分钟800~1200 英尺。你只需要10000rpm的主轴,最高15000rpm。超过这个等级,主轴成本就会急剧增加,但是生产率的增量却会很小。

  对于使用直径非常小的刀具进行的精密加工,购买主轴转速达20000rpm或更高的加工中心是值得的,否则就是过度消费。在大多数情况下,主轴扭矩和转速之间的平衡是由毛坯材料以及粗加工时的金属去除量决定的。主轴转速在10000~15000rpm的加工中心可以满足70%~80%的模具加工需求。

  刀路越复杂,进给速度越快,对于控制系统的处理速度要求也就越高。如果刀具移动的时间低于控制系统进行数据处理的时间,那么机床就会到达数据流的极限,加工数据的匮乏必然会阻碍加工效率。

  新的控制系统增加了预读功能,根据刀路调整动态进给倍率,从而可以使操作者优化切削速度。它可以安排程序数据的输送顺序以保持刀具运行平稳,还可以规划不可避免的刀具的急剧移动。
 除非你的机床在超过900英寸/分钟的进给速度下使用超高速主轴,否则你不需要超过500~1000行的预读缓存,因为目前的处理器速度已经足够快。依靠程序处理和专门为模具加工而设计的控制软件(模具)包,也是非常有用的。

  注:在大多数的模具加工需求中都没有必要通过选用电主轴来提供更高的主轴转速。电主轴的成本可以是齿轮传动或者皮带传动主轴成本的五倍,所以电主轴绝对是个奢侈品。

     刚性和精度

  机床的刚性可以降低刀具刀尖的微小跳动,从而可以确保你获得完美的精加工表面。加工中心的机床结构必须具有足够的吸震性,这方面一点不能节省。另外,机床的床身和立柱需要采用高刚性的铸铁结构设计。

  矩形导轨结构最大的优点就是具有很好的吸震性。当你进行重切削时,由于强大的切削冲力的影响,机床必然会产生震动。导轨和工作台保持较大的接触面积结合机床的整体刚性,通过增大动态刚性会显着减少机床震动。

  随着机床不断升温,热量的增加必然会严重影响加工精度以及维持稳定的零件公差。如果机床采用对称式结构设计,这种影响就会得到显着的缓解。因为,采用这种结构,当热量增加时,刀具中心点并不移动,公差也就不受影响。

  高速主轴需采用气/油润滑涂在主轴轴承上,同时降低摩擦,因此,主轴可以保持低温运转,运行时间也更长。由于陶瓷的热膨胀系数只是钢的热膨胀系数的1/3,因此,在以较高速运行时,采用陶瓷质轴承替代钢质轴承也可以显着缓解热量堆积。 同时这种类型的主轴还可以很好的维持轴承预载。

  为主轴配备全闭环自我监控冷却系统是确保连续的定位精度的最好解决办法。可以通过冷却循环系统冷却主轴箱及主轴头。

  滚珠丝杠是另一个棘手的发热源。采用相互独立的滚珠,在滚珠沿丝杠运动时,便可以避免滚珠间的相互接触,从而减少摩擦。

    在导轨上安装全闭环光栅尺可以维持稳定的加工精度不管热量变化与否。闭环反馈可以确保你到达预定位置并保证连续的重复定位精度。安装光栅尺,可以确保机床实现冷启动并能立刻生产出高质量的产品,但是,这一措施必然也会显着增加机床成本。

  机床制造商或用户总是试图预测出机床发热时的偏离量并预先决定补偿,但是对于这一级别的立式加工中心来说,这项工作做的并不好。

  扩展轴

  如果模具零件几何形状非常复杂,选择一台配有扩展转台装置(如五轴加工)的立式加工中心可以显着的控制购机成本。可以考虑在工作台上安装一个第四轴或第五轴转台。这就意味着在完成复杂模具加工的过程中,减少了装夹次数,提高了机床利用率。

    维修及技术支持

  当你确定所选机床的所有参数及规格均可以满足你的需求,并准备购买该机床,使之成为你赢得用户的重要武器之一时,在你最终签订订单之前,还要考虑另外一个重要因素——机床维修及技术支持!

  你可以向同行咨询所选机床的可靠性,还可以了解一下该品牌在市场上的反映。同时还要注意了解该品牌的技术支持程度、备品备件的供应情况、机床翻新及升级成本等。这个机床制造商有信心在长期的使用过程中,始终协助您实现总成本最小化吗?

  结论

  综合你目前的加工需求以及加工能力,同时考虑未来的可预见的加工需求,是购买一台正确的立式加工中心的关键!

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