按照模型切削加工

　　模具加工车间是以不同的方式来看待零余量加工概念的。Ameritech模具公司的总裁Steve Rotman 先生将这种概念念称之为"按模型切削加工生产(见图l)。按照Rotman 先生的加工理念，他希望能够达到以下几个目的：

　　(1)在模具加工以后不再需要手工逐点打磨;

　　(2) 能够适应快速的设计变化，因为模具表面的各个位置部是已知的;

　　(3) 提供有效的模具通气性能，无需对模具进行负余量铣削加工;

　　(4)保证模具"分型面之间100%的闭合和全面接触;

　　简而言之，Ametec模具公司采用了"按模型切削加工"的策略，尽其最大的努力，为客户提供最高质量的注塑膜、压塑膜和吹塑膜。

　　对于任何硬质材料的铣削加工而言，如果按照模具的cAD模型来加工硬度高达58RC的模具，需要提供几个基本的条件。首先，需要配置一台刚性强度很好的机床，以适应粗加工和精加工操作的需要，这是十分关键的。因此，有些加工车间将供货任务专门交给一家标准化机床制造厂。但Ameritech模具公司并没有这样做，他们采用了又Eeshu公司、Kuraki公司、Makino公司和OKK公司提供的数控机床。其大部分精加工操作任务是在一台Fidia公司的K165 3+2VMC立式加工中心上完成的，该机床的主轴转速高达30 000r/min。Ameritech模具公司还采用了几种不同的CAM软件包，其中包括适用于2D加工的Ssufcam软件和创建2轴刀具路径的Cimatron软件。

　　为了尽量减少径向跳动误差和避免机床的颤振风险，许多加工车间，包括Ameritech模具公司在内，都采用了一种HSK接口和预平衡液压货缩套刀夹。Ameritech模具公司可接受的刀具径向跳动误差为0.0002in (lin=25.4mm)。在使用极高主轴转速的小直径球端立铣刀时，刀具的平衡是十分关键的。Ameritech模具公司在精加工操作时使用的刀具直径小至0.05 in。

　　所有这些因素，再加上应用半径精度为±0.000 2 in 的精加工刀具，使该公司"按照模型切削加工"的模具精度达到了±0.000 5in。在来访Rotman 先生设立在NOrth Carolina州MOOreSVille市的生产车间时，我看到了他和几名技术熟练的年青机械工程师兼编程员正在共同分享使用某些"按 模型切削加工"刀具的见解。

　　应用领先的技术

　　Ameritech模具公司专门从事大型和复杂模具的制造和返修，主要是为汽车工业提供服务。它为一级供货商提供生产安全气囊罩用的成型模具。这类模具采用精密加工的推杆和滑板，及其设升精巧的运动来创建塑料件成型过程中所需要各种凹槽和沟槽。

　　Amehtech模具公司在1985 年成立后不久，就购置了第一台数控机床，这是一台由Enshu公司提供的vMc立式加工中心，至今它还在用于一些小型模具零件的铣削加工。这种设备的购置为该公司应用高技术设备的理念，支持"按模型切削加工"的原则奠定了基础。现在，这个加工车间己经拥有了一台石墨铣床、-台深孔钻床、-台微型焊机、-台模具深孔加工机床和-台EDM 线切割加工机床、还有两台注塑机(IMM)。这两台注塑机的压力分别为220t和460t，带于一些模具的注塑成型操作。

　　工厂的中央走廊通向2D加工工段，这个工段主要生产模具的一些零件，其中包括模具基座和模具、脱模器、托模板和夹板。这个工段的机床也用于型腔和型芯模具的粗加工作业，然后发送到3D 加工段进行半精密加工和精加工操作

　　Ameritech 模具公司的机械工程师，也是CAM 编程员Rotman先生认为，将这两项工作结合在一起，能够更好地使雇员们在生产中建立起主人的意识，坚持质量至上的思想。每当承接新的加工任务时，车间让机械工程师们在设计初期就投人工作，这样他们就能够更好地了解如何设计模具和进行更好的加工操作。一旦当需要加工的模具抵达车间时，因为对模具设计早已熟悉，机械工程师们就可以直接对工件进行编程和加工操作了。

　　在Ameriitech 模具公司，能够明显感觉到这群年青的雇员们对"按模型切削加工"埋念所表现出来的热情，特别是在采用精密刀具加工时。许多人部在尽最大努力将不同的策略和技术应用于模具零件的加工中。

　　刀具的作用

　　最近，Ameritech 模具公司开始使用由Misrbishi Matehals 公司(位于美国Californmia 州的Irvine市)提供的Miracle Nova 球端立铣刀(见图2） 虽然这类双切削槽实心碳化物硬质合金精加工刀具耍比精度较低的刀具费用更高，但可以从其精密的加工精度中获得回报。这类刀具带有独特的AlTin 涂层，其球端的半径精度高达±0.0002in。此外，在同fidia公司提供的VMC 立式加工中心上负责大部分精加工操作的机械工程师兼编程员matt goins 先生解释说"这些刀具的中心刀尖具有特殊的几何形状，它可以延长刀具的使用寿命。球端立铣刀刀尖的中心有一个非常有效的静止点，因此它很容易受到摩擦，并会很快磨损,导致表面质量很差。由于Miracle 刀具采用磨削方法，因此可以使刀尖处的腹板厚度达到最低水平，这样可以降低其磨损速度，切屑的排除状况也可以得到改进。"服装搭配去角质晚霜排行榜丰胸面部按摩霜防晒全身防晒哪个好好吸油面纸哪个牌子的好

　　Rotman先生解释说:"在半精加工和精加工过程中，Ameritech 模具公司对材料的切削采用零余量加工方式，这种方法与其他加工车间不同。一般来说，公司对材料的粗加工尺寸精度为0.025 in。然后，再经过两道半精加工，使其精度达到0.01±n，最后加工到0.002 in 的模型精度。精加工刀具的最后一道加工工序，就是使模具的加工精度达到模型的水平。

　　在精加工前，采用两道半精加工工序要比采用一道半精加工工序及加工精度为0.005 in 的车间要花费更多的加工时间。"多增加一道工序可以提高加工性能和延长精加工刀具的使用寿命。在精加工过程中，切削精度为0.002 in 的材料耍比切削0.005 in 的材料所需的切削压力更低，而且刀具出现偏差的概率也会更低。此外，在最后一道的精加i切削过程中，只切削精度为0.002 in 的材料，这必将会延长高端精加工刀具的使用寿命，因为它需要加工的余量较少。"Coins 先生说，"他在采用这种降低切削量的技术以后，使精加工刀具的切削时间达到了4oh，根据刀具的不同直径，其精 加工时的速度为150 ipm，主轴转速在18 000-30 000 r/min 之间。其跨距一般与刀具每齿的切屑负荷相同，只有这样才能达到优质的表面质量。在使用极小直径的刀具时，他将会相应地降低机床的速度、进给率和跨距。

　　精加工刀具所加工的表面质量要比优质量规测量的精度高一倍。如果采用一个放大镜或投影放大仪就可以检查加工后的刀具情况，机械工程师就能说出模具是否是按照规定的尺寸加工的。如果刀具没有发现明显的磨损，那么说明模具是完全成功地按照模型加工切削的，此时就无需进行再次测量。然而，每一副模具在组装以后需要迸行发蓝处理，验证所有模具的分型面之间是否都能够正常接触(见图3)。

　　如果发现刀具无法完成整个的精加工操作过程，那么该刀具必须更换。不过，磨损的精加工刀具不必报废，有时候还可应用于精度要求较低的半精加工，以进一步提高这种昂贵刀具的利用率。对于刀尖己经严重磨损的刀具而言，车间还可以利用其侧面来加工垂直或带角的壁面。

　　Mike Busby 先生是2D 加工工段的机械工程师兼编程员，对模具块进行粗加工操作时，他常常用4切削槽刀具以低速、高进给率方式进行加工。例如，在运行2in可分度的圆筒形镶刀片端铣刀时，他所采用的速度为12oor/ min，互补、进给率为250 ipm，切削深度为0.03in，其跨距为刀具直径的0.6倍。然而，当采用4切削槽的球端立铣刀侧面时，他常常将刀具的加工速度推进到300 ipm，转速15000r/min。

　　常常有这样的情况，在进行硬质材料的铣削加工时，其粗加工和精加工均采用干式吹气排除切屑的方法。其目的是为了快速的切削。这样，在切削过程中产生的热量可以全部通过切屑排出，以避免模具块翘曲变形。暗紫色的切屑可以说明这种情况的发生。在某些情况下，特别在采用很小的刀具加工时，常使用油雾。油雾的使用并不是以冷却为目的，而是起到润滑的作用，提高切削效果。

　　车间也要注意设施的情况和机床的温度。空调可以帮助控制厂房的环境温度，不会造成厂房内温度的大幅度波动，以免影响加I精度。有的精加工铣削是在晚上进行的，这样有利于迸一步减少温度的波动。此外，一台冷起动的机床至少需空转30min，从而使机床的主轴、丝杠、导轨和其他要求严格的零件在切削加工前进行预热。

　　不同的决策

　　Rotman 先生是在一个"不按照模型切削加工"的车间内开始其模具制造生涯的。该车间加工的模具型腔非常接近规定的尺寸，但肯定需要在某些存在潜在问题的区域，留出额外的加工余量，以免二次焊接和重新加工。型芯的加工大约留0.01in的加工余量，以满足手工打磨的需要。该车间的加工埋念是，尽可能在机床上快速地装卸加工零件。现在，尺rotman 先生既然己经有了他自己的加工车间，为了全面消除手工打磨操作，他花费了额外的时间，仔细地按照模型来加工模具。

　　通风系统的价值

　　为了达到给模具通风的目的，有些车间对模具的一侧，按照负余量条件来进行加工, Rotman先生并不是这种策略的支持者。为避免发生间题，采用精密的负余量加工仍然是必耍的。他认为，最好还是采用一种有效的通风设计，按照模型对模具进行加工，防止通风系统在模压零件的生产过程中受到阻塞。另一个优点是这种方法更容易，也更适合于设计的变化。

　　Rotman先生利用这种"按模型切削加工"工艺的加工精度来生产T形通道，作为模具通风系统的一个部分。他发现，这种设计不太像按照标准通风系统生产的零件，特别是不太像其他车间生产的模具，在模具的分型面之间没有提供全面的接触面。每一个通风系统部有一个与型芯参数平行的区域。这些区域的长度是可变的，可以包围圆角，但它们的宽度一般为o.1in，深度为0.001in。在中间有一条通道与这个区域交叉连接，以便将气体排放到模具外边。该区域的深度应保持在±0.000 5 in 的精度范围内，这样它就能为气体的集中和排放提供一条优质的路径，而且不会造成模压零件出现飞边现象。