
在采購立式加工中心時,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,預估未來的加工需求。
切削速度以及加工表面質(zhì)量已經(jīng)成為模具加工車間內(nèi)討論的熱門問題。通過提供更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(jīng)成為關(guān)注的焦點;另一方面,無限的減少手動操作以保證最優(yōu)的加工表面質(zhì)量也成為人們追求的另一目標。
解決上述問題的秘訣就是根據(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)務本身以及市場壓力的限制。
“我們到底需要什么?”這個問題的答案因人而異,取決于模具類型、材料以及可選的機床數(shù)量。然而,對于選購立式加工中心,無論你做什么樣的模具,有些因素是你不能忽略的,如此才能實現(xiàn)“花小錢,辦大事”的愿望。
快速進給
你所加工的模具槽越多,越可以通過提高進給速度節(jié)省加工節(jié)拍。對于眾多模具制造商有個利好消息:目前新上市了一款新的立式加工中心,其加工進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)拍時間,而這一新款立式加工中心的價格絕對不高于五萬美元。在這一價格范圍內(nèi),新的提高產(chǎn)量技術(shù)是完全可以實現(xiàn)的,盡管目前許多加工中心的價格要幾十萬美元。
通過獲得主軸功率、扭矩及轉(zhuǎn)速的最佳組合,就可以解決上述問題,你沒必要一味的追求最高主軸轉(zhuǎn)速來獲得理想的進給速度。無論粗加工還是精加工,動態(tài)進給倍率控制功能是由主軸轉(zhuǎn)速和加工程序預讀功能實現(xiàn)的,由此可以優(yōu)化金屬去除率。單獨依靠高主軸轉(zhuǎn)速是遠遠不夠的。
在典型的鋼模具精加工過程中,你可能經(jīng)常采用直徑為3/8英寸的立銑刀,進給速度通常為每分鐘800~1200 英尺。你只需要10000rpm的主軸,最高15000rpm。超過這個等級,主軸成本就會急劇增加,但是生產(chǎn)率的增量卻會很小。
對于使用直徑非常小的刀具進行的精密加工,購買主軸轉(zhuǎn)速達20000rpm或更高的加工中心是值得的,否則就是過度消費。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的加工中心可以滿足70%~80%的模具加工需求。
刀路越復雜,進給速度越快,對于控制系統(tǒng)的處理速度要求也就越高。如果刀具移動的時間低于控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理的時間,那么機床就會到達數(shù)據(jù)流的極限,加工數(shù)據(jù)的匱乏必然會阻礙加工效率。
新的控制系統(tǒng)增加了預讀功能,根據(jù)刀路調(diào)整動態(tài)進給倍率,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行平穩(wěn),還可以規(guī)劃不可避免的刀具的急劇移動。
除非你的機床在超過900英寸/分鐘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,因為目前的處理器速度已經(jīng)足夠快。依靠程序處理和專門為模具加工而設(shè)計的控制軟件(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有必要通過選用電主軸來提供更高的主軸轉(zhuǎn)速。電主軸的成本可以是齒輪傳動或者皮帶傳動主軸成本的五倍,所以電主軸絕對是個奢侈品。
剛性和精度
機床的剛性可以降低刀具刀尖的微小跳動,從而可以確保你獲得完美的精加工表面。加工中心的機床結(jié)構(gòu)必須具有足夠的吸震性,這方面一點不能節(jié)省。另外,機床的床身和立柱需要采用高剛性的鑄鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計。
矩形導軌結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點就是具有很好的吸震性。當你進行重切削時,由于強大的切削沖力的影響,機床必然會產(chǎn)生震動。導軌和工作臺保持較大的接觸面積結(jié)合機床的整體剛性,通過增大動態(tài)剛性會顯著減少機床震動。
隨著機床不斷升溫,熱量的增加必然會嚴重影響加工精度以及維持穩(wěn)定的零件公差。如果機床采用對稱式結(jié)構(gòu)設(shè)計,這種影響就會得到顯著的緩解。因為,采用這種結(jié)構(gòu),當熱量增加時,刀具中心點并不移動,公差也就不受影響。
高速主軸需采用氣/油潤滑涂在主軸軸承上,同時降低摩擦,因此,主軸可以保持低溫運轉(zhuǎn),運行時間也更長。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,在以較高速運行時,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。 同時這種類型的主軸還可以很好的維持軸承預載。
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。
滾珠絲杠是另一個棘手的發(fā)熱源。采用相互獨立的滾珠,在滾珠沿絲杠運動時,便可以避免滾珠間的相互接觸,從而減少摩擦。
在導軌上安裝全閉環(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預定位置并保證連續(xù)的重復定位精度。安裝光柵尺,可以確保機床實現(xiàn)冷啟動并能立刻生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品,但是,這一措施必然也會顯著增加機床成本。
機床制造商或用戶總是試圖預測出機床發(fā)熱時的偏離量并預先決定補償,但是對于這一級別的立式加工中心來說,這項工作做的并不好。
擴展軸
如果模具零件幾何形狀非常復雜,選擇一臺配有擴展轉(zhuǎn)臺裝置(如五軸加工)的立式加工中心可以顯著的控制購機成本。可以考慮在工作臺上安裝一個第四軸或第五軸轉(zhuǎn)臺。這就意味著在完成復雜模具加工的過程中,減少了裝夾次數(shù),提高了機床利用率。
維修及技術(shù)支持
當你確定所選機床的所有參數(shù)及規(guī)格均可以滿足你的需求,并準備購買該機床,使之成為你贏得用戶的重要武器之一時,在你最終簽訂訂單之前,還要考慮另外一個重要因素——機床維修及技術(shù)支持!
你可以向同行咨詢所選機床的可靠性,還可以了解一下該品牌在市場上的反映。同時還要注意了解該品牌的技術(shù)支持程度、備品備件的供應情況、機床翻新及升級成本等。這個機床制造商有信心在長期的使用過程中,始終協(xié)助您實現(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,同時考慮未來的可預見的加工需求,是購買一臺正確的立式加工中心的關(guān)鍵!
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