两年前,D&M工具公司(位于印第安纳州史普林维尔市)决心加大模具加工业务的投资。这个决定并不容易下。公司的基本业务为注塑模制造,主要提供给汽车生产供应商。该业务两年前还不见起色,而且没有好转的迹象,但是公司仍然决定,不管如何,必须加大投入,使公司能赶在市场需求复苏前有机会提高生产能力。D&M公司购买了一台36,000转的高速加工中心,可以说,该加工中心是公司历史上所拥有的最尖端的机床设备。
在机床的投资之后,公司接着投入了大量的时间和精力,使得模具车间学会了如何有效地使用高速加工手段。虽然付出了大量试验和失败的代价,但是经过对失败的总结,公司意识到并非每次都需要使用高转速的加工。
所有这些努力的付出换来的最重要的结果是总结出了模具加工的更为有效的工艺。D&M公司在对淬硬钢的高速加工过程中使用轻刀作为结束动作,从而有效地形成最终面,并良好地生成复杂细节。相应地,手工精磨该动作,则因为耗时太长以及大量人力投入,被很大程度地减少。而曾经一度被用来加工结束动作的EDM,如今被深入关注。EDM现在被用来加工铣削无法完成的细节部分。
然而,对于此项高速加工的投资还有一个重要收获,尽管这个收获的全部意义仍然未被定性。模具车间获取的经验被证明可以运用到另一种完全不同的加工过程之中。具有了这种加工能力,该模具车间发现了另一个完全没有预料到的发展机遇。
保护刀具
D&M公司的高速加工中心购自Roeders of America公司(位于纽约的奥兰治堡)。D&M公司的CAD/CAM程序设计师Mike Baker,也是该模具车间最早使用加工中心的人员之一,在谈到加工中心的采购情况时说,公司本打算从其他公司购买加工中心,但是由于Roeders公司销售人员的坚持,终于选择了现在的设备。由于具备更高的转速,该设备保证了更高的加工速度。而且,更重要的是,该加工中心似乎是为高速铣加工模具而专门设计的。
该机床的另一个重要特征,也是对于模具车间非常重要的一个特征,就是其非接触式刀具的装置。刀具沿着激光标明的路径进刀,同时自身高速旋转。刀具的偏心测量系统不仅能精确地计算出细小的偏移值,也能计算出高速旋转使刀具和主轴产生的偏移值。
“保护刀具”的宗旨概括了Baker先生关于高速加工的主要经验。在购买该加工中心时,D&M公司一并采购了用于该机床的热套配合系统。该热套配合刀架可以刚性,低偏转地夹紧刀具。Baker先生强调必须非常仔细地编程,以防止刀具在工作中停顿。
“千万别让刀具停下来,”他如此建议。刀具一停顿,就会产生摩擦。在高转速底下,刀具摩擦即意味着磨损。因此,他总是使用思美创(Cimatron)的CAD/CAM软件最优化刀具路径,防止刀具在运动过程中产生的任何变慢或停顿的现象。
采用了刀具保护措施的结果之一就是公司比预期减少了对刀具的投资。
Baker先生称:“刚买来加工中心的时候,每个人都拿来刀具测试其热套刀具系统-都说那是很贵的东西”。但是,最终还是肯定了机床和热套刀具系统的确提供了非常稳定的加工能力。非接触式刀具系统解决了刀具与刀具之间因为偏转、离心力和不匹配产生的变化现象。Baker先生在编程中对此也特别小心。综合考虑了所有这些因素,刀具的经济性问题得到了很好的解决。从长远讲,很贵的东西其实并不贵。
仿照模具加工
D&M公司副总裁Bill Maddox先生称 :“加工的精确度是真正让我们惊叹之处。”在购入该高速加工中心之前,车间最快的加工中心速度为每分钟10,000转。如今,高速铣削一如既往地保证三维尺寸的准确和表面公差的合格,但是,能在比过去高的多的走刀速度下保证同样的加工质量就不容易了。当车间开始掌握在高走刀速度下进行轻铣,就标志着公司已经能既快又好地生产复杂部件。 (待续)
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