在采購立式加工中心時,最理智的投資關鍵在於綜合考慮目前的工藝(yì)要求以(yǐ)及加工能力,同時,預估未來的加(jiā)工需求。
切削速度以及加工表麵質量已經成為模具加工車間內討論的熱門問題。通過提供(gòng)更(gèng)快的進給速度和更快的快移速度,減少每個模具的加工時間,已經成為關注(zhù)的焦點(diǎn);另一(yī)方麵,無限的減少手動操作以保證最優的加工表麵質(zhì)量也成為人們追求的另(lìng)一目標(biāo)。
解決上述問題的秘訣就(jiù)是根據可(kě)用的資金,選擇最合適的加工中心(xīn)技術(shù),而可用的資金往往要受到(dào)業(yè)務本身以及市場壓力的限製。
“我們到底需要什麽?”這個問題的答案因人而異,取決(jué)於模具類(lèi)型、材料(liào)以(yǐ)及可選(xuǎn)的機床數量。然(rán)而,對於選購立式加工中心,無論你做什麽樣的模具,有些因素(sù)是你不能忽略(luè)的,如此才(cái)能實現“花小錢,辦大事”的願(yuàn)望。
快速(sù)進給
你所加工的模具槽越多,越可以通過提高進(jìn)給速(sù)度節省加工節拍(pāi)。對於眾多模(mó)具製造商有個利好消(xiāo)息:目前新(xīn)上市(shì)了(le)一(yī)款新的立式加工中心,其加工進(jìn)給速度兩倍甚至(zhì)三倍於以往的(de)立式(shì)加工中心,由此模具製造商便可以獲得更短的節拍時間,而這一新款立式加工中心的價格絕對不高於五萬美元。在這一價格範圍(wéi)內,新的提高產量技術(shù)是完全可以實現的,盡管目前許(xǔ)多加工(gōng)中心的價格要幾十萬(wàn)美元。
通過(guò)獲得主軸功率、扭矩及轉速的最(zuì)佳組合,就可以解決上述問題,你沒必要一味的追求最高主軸轉速來獲(huò)得理想的進給速度。無論粗加工還是精加工,動態進給倍率控製功能是由主軸(zhóu)轉(zhuǎn)速和加工程序預讀功能實現的,由此可以優化金屬去除率。單獨(dú)依靠高主軸轉速(sù)是遠遠不夠的(de)。
在典型的鋼模具精加工過程中,你(nǐ)可能(néng)經常采用直徑為3/8英寸的立銑刀(dāo),進給速度通常為每(měi)分鍾800~1200 英尺。你隻需(xū)要10000rpm的主軸,最高(gāo)15000rpm。超過這個等級,主(zhǔ)軸成本就會(huì)急劇增加,但是(shì)生產率的增量卻會很(hěn)小。
對(duì)於使用直徑非常(cháng)小的刀具進(jìn)行(háng)的精(jīng)密加工,購買主軸轉速達20000rpm或更高的加(jiā)工中心是(shì)值得的,否則就是過度消費。在大多數情況下,主(zhǔ)軸扭矩和轉(zhuǎn)速之間的平衡是由毛坯材料以及粗加工時的金屬去除量決定的。主軸轉速在10000~15000rpm的加工中心可以滿足70%~80%的模具加工需求(qiú)。
刀路越複雜,進給速度越快,對於控製係統(tǒng)的處理速度要求也就越高。如果刀具移動的時間低於控(kòng)製係統進行數(shù)據處(chù)理的時間,那麽機床就會到達數據流的極限,加工數據的(de)匱乏必然會(huì)阻礙加工效率。
新的控製係統增加(jiā)了預讀功能(néng),根據刀路調整動態進給倍率(lǜ),從(cóng)而可以使(shǐ)操作者優(yōu)化切削速度。它可以安排程序數據的輸送順序以保持刀具運行平穩,還可以規劃不可避免的刀具的急劇(jù)移動。
除非你的機床在超過(guò)900英寸/分鍾的進給速度下使用超高速主軸,否則你不需要超過500~1000行的預讀緩存,因為目(mù)前的處理器速度已經足夠快。依靠(kào)程序處理(lǐ)和專門為模具加(jiā)工而設計的控製軟(ruǎn)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有(yǒu)必要通過選用電主軸來提供更高的(de)主軸轉速(sù)。電(diàn)主軸的成本(běn)可以是齒輪(lún)傳動或者皮帶傳動主軸(zhóu)成本的五倍,所以(yǐ)電主軸絕對(duì)是個奢侈品(pǐn)。
剛性和精度
機床的剛性可以(yǐ)降低刀具刀尖的微小跳動,從而可以確保你獲得完(wán)美的精加工表麵。加工中心的機床結構必(bì)須具有足夠的吸震性,這方麵一(yī)點(diǎn)不能節省。另外,機床的床身和立柱需要采用高剛性的鑄鐵結構設計。
矩形導軌結構最大的(de)優點就是具有很好的吸震性。當你進行重切削時,由於強大的切削衝力的影響,機床必然會產生震動。導軌和工作台保持較大的接觸麵積結合機床的整體剛性,通過增大(dà)動態剛性會顯(xiǎn)著減少(shǎo)機床震動(dòng)。
隨著機床不斷升溫,熱量的增(zēng)加必然會嚴重影響加工精度以(yǐ)及維持穩定的零件公(gōng)差。如果機床采用對稱式結構設計,這(zhè)種影響就會得到顯著的緩解。因為,采用(yòng)這種結構,當熱量增(zēng)加時,刀具中心點並不移動,公差也就不受影(yǐng)響。
高速主軸(zhóu)需(xū)采用(yòng)氣/油潤滑塗在主軸軸承上,同時降低(dī)摩擦,因此,主(zhǔ)軸可以保持低溫運轉,運行時間也更長。由於陶(táo)瓷的熱膨脹(zhàng)係數隻是鋼的熱膨脹係數的1/3,因此,在以較高速運行時,采用陶瓷質軸承替代鋼質軸承也可以顯著緩解熱量堆(duī)積(jī)。 同時這種類型的主軸還可以很好的維持軸(zhóu)承預載。
為主軸(zhóu)配備全閉環自我監控冷卻係統是確保連(lián)續的定位精度(dù)的最好解決(jué)辦法。可以通過冷卻循環係統冷(lěng)卻主軸箱及主軸頭。
滾珠絲杠是另一個棘手的發熱源。采用相互獨立的滾(gǔn)珠,在(zài)滾(gǔn)珠沿絲杠運動時,便可(kě)以避免滾珠(zhū)間的相互接觸,從而減少摩擦。
在導軌(guǐ)上安裝全閉環光柵尺可以(yǐ)維持穩定的加工精度不管熱量變化與(yǔ)否。閉環反饋可以確保你到達預定(dìng)位置並保證連續的重複定位精(jīng)度。安(ān)裝光柵尺,可以確保機床實現冷啟動並能(néng)立(lì)刻生產出高質量的產品(pǐn),但(dàn)是,這一措施必然也會顯著增(zēng)加機床成本。
機床製造商或用戶總是試圖預測出機床發熱時的偏離量並預先決定(dìng)補償,但是(shì)對(duì)於這一級別(bié)的(de)立式加(jiā)工中心來說,這項工作做的並不好。
擴展軸
如果模具零件幾何形狀(zhuàng)非(fēi)常複雜,選擇一(yī)台(tái)配有擴展轉台裝置(如五軸加(jiā)工(gōng))的立式加工中心可以顯著的控製購機成本。可以考慮在(zài)工作台上安(ān)裝一個第四軸或第五軸轉台。這就意味著在(zài)完成(chéng)複雜(zá)模具加工的過程(chéng)中,減少(shǎo)了裝夾次(cì)數,提高了機床利用率。
維修及技(jì)術(shù)支持
當你確定所(suǒ)選機床的所有參數及規格均可以滿足你的需求,並準備購買該(gāi)機床,使之成為你贏得用戶的重要武器之(zhī)一時(shí),在你最終(zhōng)簽訂訂單之前,還要考慮另外一個重要(yào)因素——機床維修及技術支持!
你可以向同行谘詢所選機床的(de)可靠性,還可以了解一下該品牌在市(shì)場上的反映。同時(shí)還要注意了解該品牌的技術支持程度、備品備件的供應情況、機床翻新(xīn)及升級成本等。這個機床製造商有信心在長期的使用(yòng)過程中,始終協助您實現總成本最小化嗎?
結論
綜合(hé)你目前的加工需求以及加工能力,同時考慮未來的可預見的加工(gōng)需(xū)求(qiú),是購買一台正確的立式加工中心的關鍵!
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