模具之家讯:在金属模制造工程中,因为工作机械及放电加工机械的导入,以及其後之CAD/CAM的导入,促进了从设计到加工整个流程的机械化及自动化。因为CAD在可以表现出更复杂的形状,其操作性及和CAM的相容性也提高了,所以可以在更快速的情形下求得更高的精度。CAM也更为快速,且因为多轴控制加工的功能,而可以进行复杂形状的加工。在形状创制加工方面,因为高速铣床及镜面放电加工机械的出现,而能而更快的进度来进行高精度的金属模制造。
然而,精细修润(研磨)及组立流程的自动化却比前述流程为慢。虽然到目前为止,市面上所贩卖的研磨专用机械发挥很大的效用,而其中的大部份,大都是以自我模仿或学习的方式来进行工具移动,所以看不到有多大的变化。而最近以CAD资料为基础,采用多轴自动机械来进行研磨自动化实验。为了实现以形状精度及效率为前提的高水准金属模研磨,则以能整体掌握从设计到加工、计测之连续金属模制作流程的CAD/CAM系统为基础的驱动旁式,或是可以并用在形状加工上使用之NC资料自动研磨方式为并。其代表的意义,就是以CAD资料为基础的方法,将来极有可能成为实现高精度、高效率之研磨自动化的一方法。
到目前为止,精细修润(研磨)流程的效率化及追求高精度方面,大都着眼於研磨的发展上。所以大家都将此流程中效率化及高精度化的重点,放在如何提高前流程中之切削加工或放电加工精度来进行形状加工,且能将表面粗糙程度降至最低。笔者认为,在形状创制加工中应尽量提高精度,在不降低效率的前提下,减少表面的粗糙度,再利用研磨时减少研磨的份量来维持精度,这样就可以现高精度又具高效率的金属模研磨。
因此,将针对以推动金属模研磨的自动化、快速化、高精度化为目的而进行之高速铣削、5轴控制切削、及电磁研磨等实验来进行解说。
研磨前流程的努力
模具制作上是以设计、加工制造为主,一直到目前为止一直都在追求各个流程中的快速化、高精度化要及自动化。本来这些流程都是互相关连,而必须被整体考虑的,但在某一个流程中作有程度的牺牲,可能会带给另一个流程更大的益处,例如,缩小切削时的pick进给,进行表面粗糙度较低的形状加工,以减轻研磨的负担,这些情形应该都已经被考虑过了。当然,将pick进给减为一半时,就必须花费2倍的时间,负责切削加工的人自然不愿意。然而,此种作法可减少表面的粗糙度,研磨的部份就相对减少,不但可以缩短修润加工的时间,在修润加工流程中,也可以减少形状上的损失,同时也很明显地,会使组合、试模修正等後流程更为顺利。若缩小pick进给又能以较少的加工时间来进行形状加工的话,则不但可以缩短整个金属模的制作流程,又同时可以提高品质并降低低成本。
1.相片1在加工制造中心机上配置电磁研磨工具的外观。
2.切削及研磨所需要的时间(h/100cm2)
3.pick进给(mm)
4.切削条件
高速MC:旋转数30000rpm进给速度9750mm/min切深0.1mm
高速MC:旋数数20000rpm进给速650mm/min度切深0.2mm
两方都是以直径20球端铣刀来加工
5.研磨条件
直径16球端割缝工具、旋转数1750mm、加工间隙1.2mm、655NbC-Fe磨粒(212-300)、磁束密度1T
6.以各种Pick速量,对S50C材1000mm进行切削,并以电磁研磨至表面粗糙度为0.4mRmax时所花费的整体加工时间。内是切削後的表面粗糙度5轴控制切削及电磁研磨
基於上述理由,笔者一群人就针对如何组合高速铣削及电磁研磨来促进研磨的效率、如何利用5轴控制的切削及研磨来提高研磨的精度,及以何种切削条件才能满ì所有要求的研究。
电磁研磨法的特征
是在多能加工制造中心机上配置电磁研磨工具的外观。电磁研磨装置是由线圈绕组、铁蕊、直流电源、及电磁磨粒所构成,是可配置在任何工作机械上的简易装备。通电後,其铁蕊前端会敛引磨粒而形成电刷。同时,和铁蕊对峙的加工物件会被磁化,加工件侧也会产生吸引力而敛附磁性磨粒,就形成加工压而进行研磨。铁蕊和加工物件有数mm的间隙,此间隙中会充满磁性磨粒。
此研磨法的特徵是,可以利用以NC资料为基础之驱动方式来进行自动研磨,即使加工物件有微细的凹凸,磨粒集合体也会配合加工物件形状来进行研磨。因可以使用形状加工的工作机械,加物件不需再经阶段更换,所以有更好的精度。
高速铣削的优点及电磁研磨
高速铣削因为高速旋转的主轴、其相对应的工具及双环的开发而正在进行实用化的检讨。采用此加工法,即使以较小pick的进给来切削,因为是以高速来进给工具,所以加工时间不会增加。图1中是在各pick进给的情形下,以旋转数20,000rpm、进给速度650mm/min、及旋转
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