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模具数控加工中心哪种好|如何选型?

 
  模具是目前应用数控加工最为广泛的行业之一。随着市场对模具产品质量要求的不断提高,将有更多的企业选用数控加工中心。数控加工中心的性能将直接影响模具的加工工艺、加工质量和生产效率。本文主要探讨模具数控加工中心的具体选型要求。
  
  一、数控加工中心的选用原则与程序
  
  数控加工中心的初期投资及维修等费用较昂贵,要求管理及操作人员的索质较高。用户要根据自身的经济实力和技术实力,以满足需要为前提进行选用。
  
  1.1确定典型加工工件的形状尺寸
  
  根据企业在模具市场的定位.确定模具生产的种类、结构和形状尺寸范围.然后采用成组技术把典型模板进行归类,再来选择合适的数控加工中心。
  
  1.2机床市场调研与订货
  
  数控加工中心的种类繁多,价格较昂贵。加工中心的选用不仅是以数控机床技术、加工工艺技术为基础的综合应用技术,而且是一种受自身经济实力和技术实力约束的综合管理技术。在加工中心初选技术方案出台后,要货比三家,与机床生产厂家深人沟通,要询问并调研机床厂家提供的典型用户,兼顾眼前需要与长远规划,结合用户CAM编程能力、数控机床操作和管理维修水平,最终敲定性能价格比最好的加工中心型号与生产厂家。订货合同中要明确加工中心的验收标准、程序和验收期限.编程操作维修培训要求,机床专用检具、刀具、特殊附件和关键配件的供应,是否要作综合性试件的切削精度检查,付软方式及质量保证金等。
  
  二、数控加工中心的选型
  
  2.1 数控加工中心类型与规格的确定
  
  现代模具制造,都采用专业化协作的生产方式,模架、顶针等零件外购,模具数控加工的零件,通常有定模型腔、动模型芯、电极、镶块、滑块等。一般选立式加工中心加工定模型腔、钢电极、镶块、滑块等零件,动模型芯既可选用立式加工中心加工也可考虑选择卧式加工中心加工。卧式加工中心的工艺性比较广泛,但卧式加工中心比立式加工中心的价格要贵,所需加工费也高,用户要根据自身经济实力选配。加工模具型面若有空间曲面,要考虑选择多轴联动的加工中心。如果是用于大型模具加工,往往要选择龙门加工中心。
  
  在确定加工中心规格时,应根据模具模板大小考虑工作台尺寸及各坐标行程。首先按模板尺寸,初定加工中心工作台尺寸,再考虑模具的装夹方式以便留出安装夹具所需的空间,然后再核算加工中心x轴、Y轴行程,以满足模具的实际加工范围。对大型模具还要考虑工作台的最大承载重量。立式加工中心要考虑主轴端面到工作台面的距离。卧式加工中心要考虑主轴端面到工作台中心的距离。
  
  鉴于模具材料硬度较高,模具粗加工工作益大,在考虑主轴功率及扭矩时,在同等规格尺寸时一定要选用主轴功率、扭矩都较大的机床,以提高切削效率。
  
  有实力的企业可考虑选用主轴转速6000r/min以上的高速加工中心,以提升加工中心对模具材料硬度的适应性,扩大加工中心的加工工艺范围,进一步提高加工效率和加工质量。
  
  模具电极常用材料为纯钢或石墨,如要加工石墨电极旧,优选防尘性能好的高速加工中心。
  
  2.2 数控加工中心精度的选择
  
  模具按制品材料可粗分为五金模和塑料模。一般地说,五金模具的零件加工精度高于塑料模具的零件加工精度。
  
  根据模具定模型腔和动模型芯关键部位的配合精度考虑加工中心的精度等级。国产加工中心分为普通型和精密型,由于数控技术的飞速发展,普通型加工中心已可加工6-7级精度零件。精密级加工中心可加工5-6级精度零件。
  
  2.3 数控加工中心的刚性与精度保持性
  
  由于模具材料均较硬,而加工中心技术参数说明中标出的精度,是加工中心在无负载下的技术参数。在实际加工状态下的精度还与加工中心的刚性等因素有关。所以应对模具工业用加工中心的刚性予以特别关注。刚性是加工中心质量的一个重要特征,但目前尚无对加工中心刚性评价的客观标准,必要时选择相对模板尺寸大一档规格的加工中心。
  
  在选择加工中心时,还要考虑机床的精度保持性。要分析机床的布局、机床刚性、导轨跨距及结构形式;要优选铸铁材料导轨、优选混凝土材料床身;主轴要带有循环冷却装置等等。刚性和精度保待性好的加工中心,在机床“磨合”后.会越用越好。笔者就见过不少模具加工企业,有的因加工中心选型不当,加工过程中机床振动和噪声较大,使用一两年后机床精度已丧失;有的加工中心用了十年,机床精度仍然保持。
  
  2.4 数控系统的选择
  
  所选数控系统的档次要与加工中心的档次相匹配。由于模具型面单工序加工的程序容址可达1GB以上,加工时间可达几十小时以上,一般要求数控系统的平均无故障时间(MTBF)大于10000h,运算速度快,存储容量大于1MB,系统快进速度大于24m/min,插补单位小,插补功能较丰富,网络通信能力强,故障自诊断功能强,具有在线诊断功能,带交流驱动单元。如模具型面复杂,数控系统最好具备进给速度前瞻控制和NURBS曲面插补功能。
  
  现代数控系统具有许多功能,有的属于基本功能,有的属于选择功能。选择时一定要根据加工中心的具体用途而定。应对数控系统的性能和价格等作一个综合分析,既不要求全,也不要遗漏。
  
  模具数控加工基本上都是使用CAM软件自动编程,数控系统的选择还要考虑与流行CAM软件的数据交换,最好是CAM软件能直接支持该数控系统的后置处理。在多轴联动数控系统的选择上,必须同时考虑多轴加工CAM软件的匹配。
  
  2.5 数控加工中心台数估算
  
  对睡个典型加工零件,按照工艺分析可以初步确定工艺路线.确定凸模、凹模、电极等的加工工序内容。用CAM模拟加工得到每道工序的切削时间:,再考虑相应辅助时间(一般为10%-20%t)与每次换刀时间(约为10-20s),就可算出每道工序的加工工时。按一年300个工作日,两班制,一天有效工作时间14-15h计算,可初估加工中心的年生产能力。根据生产要求或工序平衡要求.决定加工中心的台数。
  
  选购加工中心要注意上下工序间的节拍协调一致,还要注意外部设备的配置,与编程、操作、维修等环节的匹配。在模具加工行业,因等待加工程序而导致加工中心停机的现象时有发生。
  
  2.6 自动换刀装置及刀柄的选择
  
  自动换刀装置(ATC)是加工中心的基本特征。模具数控加工所需刀具不多,对换刀时间也没有过高要求.尽量选用结构简单、可靠性高、维修容易的自动换刀装置,加工中心刀库容量一般选4-16把。加工中心所用的刀具是由通用刀具和与主轴前端锥孔配套的刀柄等组成。各标准依据柄部直径又有各种大小的尺寸,最常用的是40号及50号刀柄。但这类刀柄不适用于高速加工,高速加工中心上要选用HSK系列短锥刀柄。
  
  可根据加工中心主轴前端锥孔直径选定刀柄号,根据模具加工工艺方案选定刀柄的数量和适量的刀具。要注意查看加工中心所用的拉钉标准和机械手夹持部位标准。此外,还需选配刀具预调仪。
  
  2.7 其他选择
  
  自动交换工作台的选择:由于模具的制造是单件生产,一般毋须考虑选用多工作台。
  
  冷却装置、排屑装置、安全防护装置:由于模具加工余量大,加工时间长,要选用带有全防护罩的大流量的冷却装置,快速可靠的排屑装置,安全防护装置保护功能全面、可靠。
  
  加工中心附件的选择:选用加工中心,除了认真考虑其基本功能及基本件外,还要选用一些选择功能及附件,如刀具状态监测仪等。要选择与生产要求相应的高可靠性的附件。
  
  加工中心的选用,还要考虑品牌、可靠性(大于600小时),关键配套件质量、维修服务网点、环保与安全认证等因素。
  
  三、总结
  
  根据模具加工的具体要求,选择适用的数控加工中心,将提高用户的投资效益,提升模具加工能力和加工质量。

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