
在采購(gòu)立式加工中心時(shí),最理智的投資關(guān)鍵在于綜合考慮目前的工藝要求以及加工能力,同時(shí),預(yù)估未來(lái)的加工需求。
切削速度以及加工表面質(zhì)量已經(jīng)成為模具加工車(chē)間內(nèi)討論的熱門(mén)問(wèn)題。通過(guò)提供更快的進(jìn)給速度和更快的快移速度,減少每個(gè)模具的加工時(shí)間,已經(jīng)成為關(guān)注的焦點(diǎn);另一方面,無(wú)限的減少手動(dòng)操作以保證最優(yōu)的加工表面質(zhì)量也成為人們追求的另一目標(biāo)。
解決上述問(wèn)題的秘訣就是根據(jù)可用的資金,選擇最合適的加工中心技術(shù),而可用的資金往往要受到業(yè)務(wù)本身以及市場(chǎng)壓力的限制。
“我們到底需要什么?”這個(gè)問(wèn)題的答案因人而異,取決于模具類(lèi)型、材料以及可選的機(jī)床數(shù)量。然而,對(duì)于選購(gòu)立式加工中心,無(wú)論你做什么樣的模具,有些因素是你不能忽略的,如此才能實(shí)現(xiàn)“花小錢(qián),辦大事”的愿望。
快速進(jìn)給
你所加工的模具槽越多,越可以通過(guò)提高進(jìn)給速度節(jié)省加工節(jié)拍。對(duì)于眾多模具制造商有個(gè)利好消息:目前新上市了一款新的立式加工中心,其加工進(jìn)給速度兩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獲得更短的節(jié)拍時(shí)間,而這一新款立式加工中心的價(jià)格絕對(duì)不高于五萬(wàn)美元。在這一價(jià)格范圍內(nèi),新的提高產(chǎn)量技術(shù)是完全可以實(shí)現(xiàn)的,盡管目前許多加工中心的價(jià)格要幾十萬(wàn)美元。
通過(guò)獲得主軸功率、扭矩及轉(zhuǎn)速的最佳組合,就可以解決上述問(wèn)題,你沒(méi)必要一味的追求最高主軸轉(zhuǎn)速來(lái)獲得理想的進(jìn)給速度。無(wú)論粗加工還是精加工,動(dòng)態(tài)進(jìn)給倍率控制功能是由主軸轉(zhuǎn)速和加工程序預(yù)讀功能實(shí)現(xiàn)的,由此可以?xún)?yōu)化金屬去除率。單獨(dú)依靠高主軸轉(zhuǎn)速是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。
在典型的鋼模具精加工過(guò)程中,你可能經(jīng)常采用直徑為3/8英寸的立銑刀,進(jìn)給速度通常為每分鐘800~1200 英尺。你只需要10000rpm的主軸,最高15000rpm。超過(guò)這個(gè)等級(jí),主軸成本就會(huì)急劇增加,但是生產(chǎn)率的增量卻會(huì)很小。
對(duì)于使用直徑非常小的刀具進(jìn)行的精密加工,購(gòu)買(mǎi)主軸轉(zhuǎn)速達(dá)20000rpm或更高的加工中心是值得的,否則就是過(guò)度消費(fèi)。在大多數(shù)情況下,主軸扭矩和轉(zhuǎn)速之間的平衡是由毛坯材料以及粗加工時(shí)的金屬去除量決定的。主軸轉(zhuǎn)速在10000~15000rpm的加工中心可以滿(mǎn)足70%~80%的模具加工需求。
刀路越復(fù)雜,進(jìn)給速度越快,對(duì)于控制系統(tǒng)的處理速度要求也就越高。如果刀具移動(dòng)的時(shí)間低于控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的時(shí)間,那么機(jī)床就會(huì)到達(dá)數(shù)據(jù)流的極限,加工數(shù)據(jù)的匱乏必然會(huì)阻礙加工效率。
新的控制系統(tǒng)增加了預(yù)讀功能,根據(jù)刀路調(diào)整動(dòng)態(tài)進(jìn)給倍率,從而可以使操作者優(yōu)化切削速度。它可以安排程序數(shù)據(jù)的輸送順序以保持刀具運(yùn)行平穩(wěn),還可以規(guī)劃不可避免的刀具的急劇移動(dòng)。
除非你的機(jī)床在超過(guò)900英寸/分鐘的進(jìn)給速度下使用超高速主軸,否則你不需要超過(guò)500~1000行的預(yù)讀緩存,因?yàn)槟壳暗奶幚砥魉俣纫呀?jīng)足夠快。依靠程序處理和專(zhuān)門(mén)為模具加工而設(shè)計(jì)的控制軟件(模具)包,也是非常有用的。
注:在大多數(shù)的模具加工需求中都沒(méi)有必要通過(guò)選用電主軸來(lái)提供更高的主軸轉(zhuǎn)速。電主軸的成本可以是齒輪傳動(dòng)或者皮帶傳動(dòng)主軸成本的五倍,所以電主軸絕對(duì)是個(gè)奢侈品。
剛性和精度
機(jī)床的剛性可以降低刀具刀尖的微小跳動(dòng),從而可以確保你獲得完美的精加工表面。加工中心的機(jī)床結(jié)構(gòu)必須具有足夠的吸震性,這方面一點(diǎn)不能節(jié)省。另外,機(jī)床的床身和立柱需要采用高剛性的鑄鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
矩形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)就是具有很好的吸震性。當(dāng)你進(jìn)行重切削時(shí),由于強(qiáng)大的切削沖力的影響,機(jī)床必然會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)。導(dǎo)軌和工作臺(tái)保持較大的接觸面積結(jié)合機(jī)床的整體剛性,通過(guò)增大動(dòng)態(tài)剛性會(huì)顯著減少機(jī)床震動(dòng)。
隨著機(jī)床不斷升溫,熱量的增加必然會(huì)嚴(yán)重影響加工精度以及維持穩(wěn)定的零件公差。如果機(jī)床采用對(duì)稱(chēng)式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),這種影響就會(huì)得到顯著的緩解。因?yàn)椋捎眠@種結(jié)構(gòu),當(dāng)熱量增加時(shí),刀具中心點(diǎn)并不移動(dòng),公差也就不受影響。
高速主軸需采用氣/油潤(rùn)滑涂在主軸軸承上,同時(shí)降低摩擦,因此,主軸可以保持低溫運(yùn)轉(zhuǎn),運(yùn)行時(shí)間也更長(zhǎng)。由于陶瓷的熱膨脹系數(shù)只是鋼的熱膨脹系數(shù)的1/3,因此,在以較高速運(yùn)行時(shí),采用陶瓷質(zhì)軸承替代鋼質(zhì)軸承也可以顯著緩解熱量堆積。 同時(shí)這種類(lèi)型的主軸還可以很好的維持軸承預(yù)載。
為主軸配備全閉環(huán)自我監(jiān)控冷卻系統(tǒng)是確保連續(xù)的定位精度的最好解決辦法。可以通過(guò)冷卻循環(huán)系統(tǒng)冷卻主軸箱及主軸頭。
滾珠絲杠是另一個(gè)棘手的發(fā)熱源。采用相互獨(dú)立的滾珠,在滾珠沿絲杠運(yùn)動(dòng)時(shí),便可以避免滾珠間的相互接觸,從而減少摩擦。
在導(dǎo)軌上安裝全閉環(huán)光柵尺可以維持穩(wěn)定的加工精度不管熱量變化與否。閉環(huán)反饋可以確保你到達(dá)預(yù)定位置并保證連續(xù)的重復(fù)定位精度。安裝光柵尺,可以確保機(jī)床實(shí)現(xiàn)冷啟動(dòng)并能立刻生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品,但是,這一措施必然也會(huì)顯著增加機(jī)床成本。
機(jī)床制造商或用戶(hù)總是試圖預(yù)測(cè)出機(jī)床發(fā)熱時(shí)的偏離量并預(yù)先決定補(bǔ)償,但是對(duì)于這一級(jí)別的立式加工中心來(lái)說(shuō),這項(xiàng)工作做的并不好。
擴(kuò)展軸
如果模具零件幾何形狀非常復(fù)雜,選擇一臺(tái)配有擴(kuò)展轉(zhuǎn)臺(tái)裝置(如五軸加工)的立式加工中心可以顯著的控制購(gòu)機(jī)成本。可以考慮在工作臺(tái)上安裝一個(gè)第四軸或第五軸轉(zhuǎn)臺(tái)。這就意味著在完成復(fù)雜模具加工的過(guò)程中,減少了裝夾次數(shù),提高了機(jī)床利用率。
維修及技術(shù)支持
當(dāng)你確定所選機(jī)床的所有參數(shù)及規(guī)格均可以滿(mǎn)足你的需求,并準(zhǔn)備購(gòu)買(mǎi)該機(jī)床,使之成為你贏得用戶(hù)的重要武器之一時(shí),在你最終簽訂訂單之前,還要考慮另外一個(gè)重要因素——機(jī)床維修及技術(shù)支持!
你可以向同行咨詢(xún)所選機(jī)床的可靠性,還可以了解一下該品牌在市場(chǎng)上的反映。同時(shí)還要注意了解該品牌的技術(shù)支持程度、備品備件的供應(yīng)情況、機(jī)床翻新及升級(jí)成本等。這個(gè)機(jī)床制造商有信心在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中,始終協(xié)助您實(shí)現(xiàn)總成本最小化嗎?
結(jié)論
綜合你目前的加工需求以及加工能力,同時(shí)考慮未來(lái)的可預(yù)見(jiàn)的加工需求,是購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)正確的立式加工中心的關(guān)鍵!
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