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模具制造靠高速加工赢得新的竞争力
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在美国D & M模具公司加工车间的工程师们逐步掌握了高速进给的铣削工艺时,他们不但能够生产复杂的模具和零件,而且加工速度快,加工质量也很好,为D & M模具公司赢得客户满意度、提高市场竞争力做出了巨大的贡献。



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D & M模具公司在购置了这台转速高达36,000r/min的加工中心后,开始步入了高速加工领域

两年前,美国D & M模具公司决定增加投资,这不是一项很容易的决策,因为当时他们的生产能力较低,似乎看不到进一步发展的前景。

D & M模具公司的主要业务是注塑模的生产,大部分是为汽车OEM和供应商提供服务。当市场似乎开始不断缓慢增长时,他们购置了一台转速达36000 r/min的RP800型高速加工中心以提高工厂的生产能力。

这家公司的投资故事就从这里开始。自此之后,他们又投入了大量的精力和时间使工程师和工人们学会并逐步掌握了如何有效地应用这一机床进行高速加工。

付出这一切努力而取得的最大成果是该公司实现了更为出色的模具加工工艺,因为D & M模具公司可以在这台加工中心上轻松地对高硬度钢材进行高速精加工,也可以有效地加工复杂模具的一些细节之处,使其达到很高的表面光洁度。过去,EDM放电加工机床对整副模具的精加工成形曾经起过很大的作用,但今天,EDM机床只需要集中在某些细节问题上了,这使整个模具的加工周期大幅缩短。

专为复杂模具的高速铣削加工而设计

这台RP800型高速加工中心来自于德国罗德斯(Roeders)公司,该公司当时可以提供RP 600/760/800/1000等多种规格型号的立式加工中心,后来,他们的五轴高速加工中心的型号逐步扩展到了RFM系列、RXP系列、RFM系列等,如目前市场上比较热销的RFM 600 DS、RXP 500 DS、RXP 800 DS、RFM 1000 S,前不久罗德斯公司又推出了最新的RFM600ERFM600E高速加工中心。

RP800型高速加工中心针对中大型模具铣削加工需要而设计,该机的典型特性是高速度(最高加工速度60m/min,加速度1.3g)、高精度(定位精度0.005mm,重复定位精度0.002mm)、强动力(主轴最大功率17kW),主轴最高转速达36000r/min等。

RP系列机床采用铸铁床身,刚性强,振动少,机床精度高,可延长刀具寿命,节省加工成本,机床以高压风冷,达防尘,恒温适合高精度石墨加工;马达、丝杠及轴承均以水冷恒温,确保精度;设计简易的大型废料箱方便回收切屑;坚固的龙门式机架及特宽导轨适合重切削/高精度加工;优良的工区设计方便操作员工作;视窗用防弹玻璃制成,确保工作人员安全;油雾或吹风式工件冷却系统环保方便;简易式推门设计,大型工件可从上吊下,方便装拆;刀库容量为18~30把;独立式揭门设计,可于工作时更换刀头;刀库附标准的激光对刀,可自动检测刀径及长度,自动校正补偿,节省时间,生产效率高;进 给 速 度30~60m/min;独立风枪,方便清洁工件;机床以三点定位,无需调较水平,方便安装。

D & M模具公司制造车间的Mike Baker先生是这台机床的主要使用者之一,他负责CAD/CAM编程。他说,购置这台机床一方面是因为他们可以利用其高转速来实现高速加工,另一方面是因为该机床是专门为复杂模具的高速铣削加工而设计的,非常符合他们的实际加工需求。

刀具的保护

实践证明,这台机床还具有另一个令人印象深刻的特点,那就是刀具采用非接触式激光对刀系统进行对刀,快速而精确,这对加工车间来说具有特别重要的意义。对刀时,刀具可以以加工速度全速旋转,机床上的刀具偏置测量装置会精确地考虑到某些小的径向跳动以及刀具或主轴的任何微小的偏移并做出自动校正补偿,因为这些因素都可能会影响到高速加工的表面质量或者产生其他不良后果。

Mike Baker先生在有效应用高速加工的工艺中学到了许多东西,其中最重要的一点就是对刀具的保护。

在购置这台机床的同时,该公司还购置了一套专门配套于这台机床的冷缩夹持系统。采用冷缩夹持的刀柄夹刚性很好、刀具夹得很紧,可避免刀具在加工过程中发生松动现象,另外,刀柄夹的偏移量极低,可以保证加工精度。Baker先生在机床编程的时候,特别强调了这一优点。

他还建议说:“不要使让刀具停止工作。”因为当刀具停止时,可能会与工件产生磨擦。在高速旋转的情况下,这种磨擦会导致刀具过早磨损。为此,他采用了由Cimatron公司提供的CAD/CAM软件,设法使刀具路径能尽量避免突然减速或停止。

为保护刀具所采取的一切措施获得了这样一个结果:加工车间在刀具方面的投资比预期的要少了很多。

机床和刀具冷缩夹持系统一起使用,其加工性能非常稳定。非接触式刀具测量装置对刀具的径向跳动、离心力以及刀具至刀具间的不协调性等变化都会进行自动计算和补偿。由于这些因素,刀具的利用及其经济性要比加工车间的预期好得多。

坚守质量承诺

D & M模具公司的副总裁Bill Maddox先生说:“我们最关心的问题是机床的加工精度。”在购置RP800型高速加工中心这台机床前,加工车间内最高转速的加工中心转速为10000 r/min。他说,要保持这台机床上完成很高的表面光洁度和加工尺寸公差要求是一回事,而在非常高的进给速度下保持我们的加工车间所坚持的质量和精度标准又是另一回事。为此,该加工车间的工程师们付出了很多新的努力,当他们逐步掌握了高速进给的铣削工艺时,RP800型高速加工中心不但能够生产复杂的零件,而且加工速度快,同时加工质量也很好,为D & M模具公司赢得客户满意度、提高市场竞争力做出了巨大的贡献。

D & M模具公司在高速加工方面所做出的投资还获得了另外一种收获——事实证明,该公司的工厂所获得的知识可以转化到一个完全不同的加工挑战领域。由于拓展了新的加工能力,该公司发现了他们可能从未碰到过的市场机遇。也许现在,他们正在考虑高速加工方面的新的投资计划了。

 

罗德斯公司最新推出的RFM600E高速加工中心


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RFM600E高速加工中心具备标配密封式镭射对刀系统,可自动检测刀具直径、长度,并在对刀前自行清洁刀具,确保检测精度,快捷方便减少人为错误,节省购买对刀仪的成本,比同类欧、日机床更为先进。标配微波奇热换刀器能极快地更换刀具,省时方便又可提高工作效率。标配高速加工专用油雾吹风冷却系统具环保功能,方便减低消耗品成本。机床标配0.1全闭环光栅尺定位精度高,加工效果好,可与同类日本品牌机床可媲美。机床更标配水冷恒温装置,兼带正气压保护,可作石墨、铜、铝、钢加工,方便快捷,一机多用,节省成本。此外,三轴均使用AC伺服马达或直线电机,反应快、速度快、精度高,绝无使用步进马达或皮带传动导致的反向间隙等问题。

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