在大型模具加工中，為了（le）獲得盡（jìn）可能高的表麵質量，我們需要選擇合適（shì）的機床並配置必要的刀具，隻有這樣，才能減少EDM的後續加工時間和鉗工的手工打磨時間。隨著汽車工業的快速發展，汽車用（yòng）各種大型、高裝飾性模具的需求正在迅速增（zēng）長，例如，汽車儀表板（bǎn），設計人員正在不斷地提高這類模具產品的尺寸和複雜性。因此，各種大型模具的生產已成為許多加（jiā）工企業尋求機會進行全球競爭的新領域。但是，要想（xiǎng）進（jìn）入這一領域並不是一件容（róng）易的事情。在落後的（de）加工技術下，機床進（jìn）給速度緩慢、操作者需要對工件進（jìn）行多次調試裝夾，而且還需要幾個小時的手工拋光作業，所以加工周期很長。因（yīn）此，必須尋求更先進的加工技術（shù）使大型（xíng）模具（jù）的加（jiā）工如同加工小型模具那樣簡（jiǎn）單容易。
   

 
　　大型模具加工中存在的主要問（wèn）題：

 
　　1.巨大的尺寸和重量

 
　　在（zài）加工大型模具時，如何應付其自身的巨大尺寸和重量（liàng）是（shì）加工（gōng）企業麵臨的一大挑戰（zhàn）。大型模具的加工往往需要大量的勞動力、專用設（shè）備和多次調試裝夾，而加工精度也受到多方麵潛（qián）在因素的影響而不易保（bǎo）證。

 
　　2.購置成本問題

 
　　加工生產各類（lèi）大型模（mó）具直接相關的最（zuì）大費用就是機床的購置成本（běn）。能夠生產大型模具的機床是相當昂貴的，尤其是在複雜工藝安排下，需要使用多台機床才能完成從模具粗加工到精（jīng）加工的全部工序（xù）。這樣的先期高投入成本也是很多企業進入這一市場的最大障礙。由此，我們可以看出，如果可以在一台合適的機床（chuáng）上（shàng）實現大型模具的粗加工和精加工，甚至僅需一次調試裝夾，那麽很多問題將迎刃（rèn）而解，加工精度也可以得到保證。

 
　　大型模具加工中心

 
　　考慮到（dào）大型機床的通用加工（gōng）精度和（hé）調試裝夾的問題，我們必須探討一下（xià）大型模具加工中心所必備的一些設計特點

  
 
　　1.鑄鐵床身結構，機床主軸（zhóu）具有散（sàn）熱功能（néng）

 
　　鑄鐵材料具有很高的剛（gāng）性和散熱特性，因而是製造機床結構件（jiàn）最穩定的材料。對於銑削大型零件用的任何機床，首先需要具有（yǒu）非常結實的鑄鐵結構，並裝備有具有散熱功能的主軸。

 
　　就機床的主軸而言，它必須采用內置冷卻技術，從軸承外麵來冷卻主軸，保證在長時（shí）間加工過程中，主軸本身不會被燒壞或（huò）不會因熱膨脹而造成精度損失。這些因素（sù）是非常重要的，因為大型模具的加工（gōng）需要（yào）消耗（hào）很（hěn）長的時間，同時在重切削條件下，這會增加模具的熱量和應力。所（suǒ）以，機床的結構部件必須具有良好（hǎo）的剛性和散熱特（tè）性，這是加工出大型優質模（mó）具的前提。因此，必須最大程度地限製加工過程中機床的振動，並快速擴散加工過程（chéng）中產（chǎn）生的（de）熱量。選擇（zé）合適（shì）的加工機床和刀具可以實現成（chéng）本和周期的（de）雙贏。

 
　2.熱穩定（dìng）技術

 
　　由於加工時間過長，環境溫度（dù）的影響也是必須要考慮的。例如，在普通機床上加工大型模具，當環境溫度變化10℃時，將會導致機床立柱發生6℃的溫度變化，從而引（yǐn）起主（zhǔ）軸角板平（píng）行度發生0.07mm的變化。因此，機床的設計必須考慮到環境溫度的效應，避免環境溫度影響到加工零件的精度。

 
　　3.速（sù）度

 
　　對於一台行程能夠快速移（yí）動的大型模具加工中心來說，大型模具加工機床的主軸轉（zhuǎn）速應至少達到20000r/min，金屬的切削速度應滿（mǎn）足762～20000mm/min。

 
　　4.精度

 
　　精（jīng）度控製始終貫穿於模具加工的各個（gè）階段，如果需要在一台加工中心上（shàng）實現（xiàn）對大型模（mó）具的粗（cū）加工和精（jīng）加工，那麽必須嚴格控製機床的定位精度和重複（fù）定位精度。大（dà）型模（mó）具專用的加工（gōng）中心，一般其定位精度（dù）可以達到±1.5μm，重複定位精度（dù）應達到±1μm。同時，其節距（jù）精度（dù）應（yīng）保持在5μm之內。

 
　　高精度曲麵加工

 
　　4.反饋分辨率

 
　　機床自身的（de）反饋分辨率對於檢測加工零（líng）件的精度是十分重要的。采用標準的1μm反饋分辨率，通常所（suǒ）獲得的結果並不十分（fèn）理想。如果分辨率能夠達到0.05μm，那麽其精加工結（jié）果幾乎沒有任何瑕（xiá）疵。而且，通過對機床分辨率、標尺反饋和小節距滾（gǔn）珠絲杠的控製可進一步提升零件表麵的加工質量。

 
　　5.主軸（zhóu）

 
　　大型模具加工中（zhōng）心上使用的（de）主軸必須達到進行（háng）粗加工、半精加工和高質量精加工的要求，而且作為一個參（cān）考標準，其（qí）能夠實現的（de）表麵（miàn）加工（gōng）質量應該控製在2μm的水（shuǐ）平。通常，對於模具閉合麵和分型線部分的精加工十分重（chóng）要，但在傳統工藝下，許多模具製造商不得不采用手工拋光的方式，以彌補刀具加（jiā）工精度不足的問題。因為，大型（xíng）加工機床的造價昂貴，如果為此項工序購置多功能機床（chuáng），顯然是不切合實際的。

 
　　主軸角度可隨（suí）工件改變的臥式加工中心

 
　　此（cǐ）外，合理的主軸設計必須能夠最大（dà）程（chéng）度地（dì）延長刀（dāo）具的使（shǐ）用壽命，使其（qí）能夠在加工（gōng）周期內以低振動（dòng）、低溫升的狀態持續工作。例如，在大型模具加（jiā）工中心上加工汽車儀表板模具時，如采用16mmCBN鑲刀片精加工刀具，加工速度可以達到8m/min，使用壽命超（chāo）過30h，可以將加工表麵質量控製在0.336～3.2μm。由此可知，考慮到加工大型模具時的刀具（jù）成本增加，采用專門設計的大型模具（jù）加工機床，不僅可以延長刀具使用壽（shòu）命，而且可以大量節約（yuē）加工每付模具的刀具使（shǐ）用（yòng）成本。

  
　　6.可移動的多軸加工頭

 
　　由於模具尺寸和重量的限製，一般裝夾工件需要花費很長的時間。因此，采用3軸聯動加工中心不僅（jǐn）減少了工件的調試裝夾次數，而且又不影響機床（chuáng）的加工精度，從而使車間加工大型（xíng）模具的生產能力大大提高。

 
　　可移動的多軸加工頭可（kě）以用於加工結（jié）構特別複雜的大（dà）型模具，按可變幾何形狀設計的加工頭（tóu）可允許3軸（zhóu）聯動加工，僅需一次裝夾工件，便可銑削加工型腔很深的模具和冷卻（què）孔，以及切削（xuē）加工許多其他幾何形狀複雜的部位。例（lì）如，當主軸以最佳的角度傾斜（xié）時，可提高加工頭對（duì）銑削加工點的接近程度，這（zhè）樣便可實現利用多軸加工頭完成（chéng）對斜孔的加工。

 
　　此外，由於多軸加工頭加工工件表麵時，采用的是刀具的半徑刀刃而不是刀具的刀尖，因此（cǐ）可提高表麵粗（cū）糙度。

 
　　7.切（qiē）屑管理

 
　　金屬切削加工時（shí）會產生大（dà）量的切屑，如果不能及時排（pái）除，必然會導致二次切削，以及造成機床結構部件或者工件表麵的溫升。大（dà）型模（mó）具加（jiā）工中心的工作台（tái）下麵通常具（jù）有18個排屑孔，不管工（gōng）作台移動到什麽位置，都能夠可靠（kào）地排除切屑。機床上有4條內置鉸鏈式切屑傳送帶，以很高的速度將切屑排送到機床前麵。

 
　　8.高壓冷卻液

 
　　在大型模具加工時，高壓冷卻液有著非常重要的作用。例（lì）如，在采用（yòng）2+3軸的加工方法鑽削斜孔時，需要壓力為1000psi（1psi=6890Pa）的冷卻（què）液才能有效地排除切屑，並達到更高精度的切削。而如果沒有這種高壓冷卻液，則在加工（gōng）斜孔時，需要增添額外的機床，需要二次裝（zhuāng）卡，降低加（jiā）工精度，而且增加周期成本。根據（jù）以上分析可以看出，實現對（duì）大型模具的簡單加工需要機床具有更多、更好的功能。牧野開發的新型MCC2516VG3軸臥式加工中心，主軸轉速可達15000r/min，並采用了（le）“軸芯冷卻”方式和（hé）“軸承內壓（yā）潤（rùn）滑”功能，保證（zhèng）主軸及其附屬軸承（chéng）可以得到及時、有效地冷卻。此外，主軸不僅可（kě）沿橫向的（de）X軸、垂直方向（xiàng）的Y軸和前後方向的Z軸方向運動，還可配合A軸和C軸轉動。由於具備2種分度功（gōng）能，因此（cǐ）不僅（jǐn）可減（jiǎn）輕調整作業量，還可切削結構複雜的工（gōng）件，例（lì）如保險杠（gàng）、儀表盤和汽車頭燈（dēng）透鏡等。