用于切削碳鋼和硬質鋼材的新型高效機床

1、用于切削碳鋼和硬質鋼材的新型高效機床            選用正確的高速加工中心，能幫助模具制造廠在模具制造中大幅提高生產效率。 您是否還在努力奮斗，決心購置一臺新型石墨銑床或一臺新型硬質材料的銑削加工機床？在某些情況下，采用硬態(tài)銑削加工可削減75%的加工時間和費用，但硬態(tài)銑削并不適合于所有材料的加工。最理想的情況是采用一臺同時能滿足兩種加工要求的機床。在同一臺機床上銑削加工石墨電極或硬質鋼材制成的插件功能可以提供更大的靈活性。但機床必須能同時很好地滿足這兩項要求，不需要較

2、長的時間清理或更換工件，只有這樣才比較切合實際需要。ADC公司（位于明尼蘇達州的Minneapolis市）是一家世界級的通信連接設施制造商，提供現場使用的銅質和光學纖維線纜器材。模具制造工人Bryan Karst先生說：“我們需要一臺新型石墨銑床，希望在我們現有的銑床加工設備的基礎之上，將電極之間的公差保持在0.0015in（1in=25.4mm，下同）范圍內。這樣就使EDM操作人員的工作負荷加倍，以檢查和調節(jié)EDM機床在燒蝕調試時的每個步驟?！泵绹哪＞咧圃焐堂媾R著來自全球競爭的各種挑戰(zhàn)，ADC公司也不例外。盡管模具制造部門熱衷于相互合作，但對于ADC公司的模具制造業(yè)務來說，他們仍然需要與該

3、行業(yè)的其他公司競爭。Karst先生說：“我們的客戶和我們自己的工程設計部門都在推動我們降低成本和加速業(yè)務的轉向。”供應商的解決方案Karst先生回憶說：“在檢查了我們的幾臺通用和高端石墨銑床以后，一家當地的機械經銷商All Tech Machinery and Supply公司向我們推薦了一種由Creative Evolution公司提供的創(chuàng)新型機床。該公司的銷售員說，他們推薦的這種新型機床能夠切削加工碳鋼和硬質鋼材，并希望通過加工我們的試切削件進行演示。我們向Crative公司提交了試件的電子模型和刀具加工路徑。早先，我們曾在自己的加工設備上對這個試件進行硬態(tài)試銑削加工。而Creative

4、Evolution公司則采用Graphic Products North America公司的CAM-TOOL軟件，對這個零件做了切削試驗，并且在12周內就獲得了試驗成果。最初，他們向我們提供了試切削的視頻錄像。當我們親自到他們車間參觀并了解第一手的銑削加工情況時，我們看到Creative Evolution公司加工這個零件要比我們在其他機床上看到的還要順利，加工后的零件外觀十分完美。Creative Evolution公司采用HSD-500型機床和CAM-TOOL軟件，對模具插件進行了硬態(tài)銑削加工（見圖1），其結果是切削時間只相當于我們加工同樣插件所需時間的50%?！眻D1 采用Creativ

5、e Evolution HSD-500型機床和CAM-TOOL軟件，以硬態(tài)方式銑削插件比以常態(tài)方式銑削同樣插件可減少50%的時間Karst先生補充說：“我們有幾個人參加了MoldMaking Expo 2007模具制造技術展覽會，這對我們來說是一個極好的機會，可以在短期內收集更多的信息。與IMTS國際機床展覽會或其他的貿易展覽會相比，這是一個很小的展會，但我們還是學到了不少東西。整個展會集中展示了我們特別需要的模具制造知識，因此我們沒有浪費任何時間就找到了適用的東西。我們參加了幾場優(yōu)秀的技術講座。我們確信Creative Evolution公司的加工方法是非常適用的，與采用EDM工藝相比能夠加

6、工出更好的產品，而且加工時間可以縮短。我們需要購置一臺新的電極銑床，也希望采用硬態(tài)銑削加工?？上覀兊念A算已經非常緊張了。”1.從機床角度考慮設備選購組組長Jeff Kes先生解釋說：“我們成立了一個設備選購小組。同其他公司一樣我們首先需要籌措資金。Creative Evolution公司建議我們購買HSD-500型高速加工中心，并提出了一個適合于我們需要和預算的方案，其費用相當于其他機床的60%，但卻具有同等的生產能力。于是我們拜訪了Creative Evolution公司的客戶，并參觀考察了很多客戶的機床加工設備。每家客戶的建議都給我們留下了深刻的印象?！盞es先生繼續(xù)說：“在我們評價的過

7、程中，機床主軸是一個關鍵的因素。在整個機床選購過程中，我們需要將最好的機床主軸更換。維修轉速達20000r/min的主軸，其標價為20000美元，這需要非常謹慎的行動。我們研究了具有競爭力的相關機床，發(fā)現不同的機床高速主軸的維修費用可達30000美元，甚至更多。我們了解到Creative Evolution公司有可供互換的先進主軸，而且只按照維修操作收取費用，一般大約為4500美元，相當于其他公司的一小部分?！盋reative Evolution HSD-500型機床是一臺HSM高速加工中心，其行程范圍為20in×16in×16in，刀庫有16個刀位，主軸轉速達30000r

8、/min。標準的石墨保護裝置包括封閉的刀具庫、密封導軌護套和附加的滾珠絲杠伸縮護套。Schneeberger輥子導軌和精密絲杠的壓力油潤滑系統(tǒng)可以不斷地沖洗污垢和更新潤滑油（見圖2）。 圖2 Creative Evolution HSD-500型加工中心                集塵系統(tǒng)是機床系統(tǒng)中的一個關鍵元件。Creative Evolution公司的Torit集塵器可以大量地吸收碳成分，機床是否能夠成功地

9、銑削加工石墨電極和硬質鋼材，是一個十分關鍵的因素。Karst先生解釋說：“一臺清潔的機床和干凈的環(huán)境對員工的身體健康有極大的好處。當你在干凈清潔的環(huán)境中工作時，想要達到0.001in的公差尺寸的是比較容易的事情。這臺加工設備也確實非常安靜，噪聲較低?！盋reative Evolution CNC從1993年引進以來，就一直以其高性能銑削加工能力而聞名。Creative Evolution公司于2001年引進了全套加工中心設備。Creative Evolution公司的副總裁Todd Schuett先生說：“多年來，我們良好的機床性能證明，我們的機床控制系統(tǒng)和加工能力改變了客戶的競爭能力。我們的

10、設備在提高性能的同時，幫助他們降低了投資費用，并使客戶每小時的生產成本降低，幫助客戶提高利潤，并且使他們能夠積累更多的資金，完成進一步的投資?！盋reative Evolution公司聲稱，他們的價格優(yōu)勢和優(yōu)良的服務能力來自其認真的工作和不懈的努力。Schuett先生說：“從一開始，Creative Evolution CNC就計劃盡可能多地采用普通的PC機技術，以減少機床的維護工作。通過控制系統(tǒng)的特點和服務文件幫助客戶增強力量，以提高自助服務能力?！绷硪粋€特點是控制系統(tǒng)的更新能力。我們1993年引進的控制系統(tǒng)仍然能運行今天的軟件，并能以一個合理的價位，將其完全更新升級至Creative Ev

11、olution CNC的最新功能。最新的技術總是具有它先進的一面，但當其價格太過昂貴時，將會限制公司的投資平衡，甚至危及公司正常的財務狀況。在這個瞬息萬變的世界中，我們的客戶要能夠以低得多的投資和較少的風險來保持最新的技術水平，只有這樣才能使他們保持一個明顯的競爭優(yōu)勢?！?.購置設備，獲得回報機床選購小組決定購置Creative Evolution HSD-500型加工中心，最后簽訂了購買合同。幾天之后，ADC公司的HSD-500新型機床開始安裝調試，包括硬質鋼材的試切削，以展示其工作性能。Karst先生說：“經過一個星期的安裝調試以后，我們終于獲得了我們需要的更快速和更精確的石墨銑床，我們證

12、明了我們在銑削硬質鋼材插件方面所具有的新加工能力?！卑惭b包括機床的調試、現場的激光較準和現場技術培訓。培訓時采用ADC公司自己的試件切削加工，為石墨和硬態(tài)銑削加工的最新技術培訓奠定了一個理想的學習基礎。這些結果肯定了選購小組所作決策的正確性。Karst先生報告稱，現在ADC公司能以節(jié)約60%70%的時間精確地切削加工電極，而且所需的手工作業(yè)時間極少。現在他們能夠銑削加工電極的微小細節(jié)，如厚度僅為0.002in的加強筋（見圖3）。 圖3 現在ADC公司能銑削加工電極的微小細節(jié)，如厚度僅為0.002in的加強筋選用硬態(tài)銑削加工方法只需目前加工時間的1/4左右。Karst先生解釋

13、說：“在過去，要使用1/16in以下的刀具幾乎是不可能的，因為它們的性能和壽命難以預測。現在，我們經常使用0.0250.015in的刀具，有時候甚至是0.008的刀具。主軸的速度、進給率和跨步增量與石墨和硬態(tài)銑削加工十分相似。采用EDM機床，需切削三根電極，然后再燒蝕加工插件。其最終的結果是采用硬態(tài)銑削方法加工同樣的插件，使我們的加工時間減少了75%。”硬態(tài)銑削加工的另一個好處是易于拋光。Karst先生說：“在加工時間上沒有明顯的差別，根據拋光工人的說法，采用這種方法加工的表面比EDM加工的重鑄表面層更容易拋光。切削加工石墨和硬質鋼材的靈活性是獲得成功的關鍵。然而，硬態(tài)銑削加工并不適合于所有車

14、間和工種。作為另外一種工具，它需要在用戶的工作范圍內逐步認識。刀具鋒利的內圓角、鋼材的硬度和長度與直徑之比是我們所面臨的主要挑戰(zhàn)。在大多數情況下，采用硬態(tài)銑削加工型腔或型芯也許是可能的，但對制造模具而言，可能不是最有利的方法，關鍵在于如何選擇。Karst先生強調說：“是否選用硬態(tài)銑削加工，圓角半徑是關鍵性的因素。當我們提出靈活的設計要求時，工程設計部門力爭快速交貨和降低成本的做法使他們感到非常欣慰。通過合作，使我們制造的最終產品看起來更好，凡是實際需要的地方和許多圓角處增加圓角半徑，可使刀具更輕松地進行硬態(tài)銑削加工?！边@種經銷商與客戶之間的合作起到了一個關鍵性的作用。Karst先生說：“是否采

15、用硬態(tài)銑削技術或EDM加工，材料的硬度和所需的刀具也是十分關鍵的因素。今天在ADC公司制造的許多模具都是用Stavax 11材料制成的，這是一種特殊等級的420不銹鋼，用于耐腐蝕模具的生產?！币话憬涍^熱處理以后硬度達到50HRC或更硬的程度時，這種材料的韌度較高，切削較為困難。ADC公司發(fā)現，采用長度與直徑（L:D）之比為10:1的極限比較實用。當然超過10:1的長度也是可能的，但應該隨著L:D比例的增加而降低所需的主軸速度和進給率，這樣加工的時間和刀具費用就會上升。在安裝新的高速銑床后不久，ADC公司又安裝了CAM-TOOL軟件，用于生成刀具加工路徑。Karst先生夸張地說：“CAM-TOOL軟件為我們硬態(tài)銑削加工的成功作出了巨大的貢獻。與以前相比，我們只付出了較少的努力就獲得了較高效率和較高可靠性的刀具切削路徑。零件的表面看起來也更加完美，因為CAM-TOOL軟件是按照真實的零件表面工作的。CAM-TOOL軟件的另一個優(yōu)點是其電極的提取特性，節(jié)約了EDM操作加工所需要的大量時間。”生產效率提高2006年，硬態(tài)銑削加工和提高生產效率對ADC公司來說似乎是一個長遠的目標。但通過與經銷商和銷售人員的網絡聯系，以及通過參加MoldmMaking Expo 2007模具制造技術展覽會，幫助ADC公司找到了一個解決方案。Creative E