精密壓鑄模具的制造離不開先進的加工設備。壓鑄模具制造的主要工藝有CNC銑削、慢走絲線切割、電火花、磨、車、測量、自動化等等。
一、CNC銑削加工
壓鑄模具制造行業的迅猛發展主要得益于CNC銑削技術的革新。從傳統的普通銑床到三軸加工中心,再發展到如今的五軸高速銑削,使得再怎么復雜的三維型面零件的加工幾乎都可成為現實,材料的硬度也不再是局限問題。塑膠模具的主要型腔、型面都由CNC銑削加工來完成。
高速銑加工采用小徑銑刀(典型刀具是整體硬質合金球頭銑刀,端銑刀和波紋銑刀),高轉速(主軸轉速可達40,000rpm)、小周期進給量,使得生產效率大幅度提高,精度能穩定達到5μm;同時由于銑削力低,工件熱變形減少,銑削深度較小,而進給較快(直線電機,高達80m/min的快移速度,高達2g的加速度),表面光潔度可達Ra<0.15μm。高速銑可加工60HRC的淬硬模具鋼件,因此高速銑加工允許在熱處理以后再進行切削加工,使壓鑄模具制造工藝大大簡化。
二、慢走絲線割加工
慢走絲線割加工主要用于各種沖模、塑料模、粉末冶金模、壓鑄模具等二維及三維直紋面零件的加工。壓鑄模具等眾多精密型孔的加工,慢走絲線割加工是不可缺少的關鍵技術。在壓鑄模具制造中,常見應用有鑲件孔、頂針孔、斜頂孔、型腔清角及滑塊等加工。
慢走絲加工是一種高精密的加工方法,高端的機床可達到小于3μm的加工精度,表面粗糙度可達Ra0.05μm。目前已可實現0.02~0.03㎜的電極絲的自動穿絲切割,實用的切割效率可達200㎜2/min左右。
三、電火花加工
電火花加工適用于精密小型腔、窄縫、溝槽、拐角等復雜部件的加工。當刀具難于夠到復雜表面時,在需要深度切削的地方,在長徑比特別高的地方,電火花加工工藝優于銑削加工。對于高技術零件的加工,銑削電極再放電可提高成功率,相比高昂貴的刀具費用相比,放電加工更合適。另外,在規定了要作電火花精加工的地方,用電火花加工來提供火花紋表面。
在高速銑加工迅速發展的今天,電火花加工發展空間受到了一定的擠壓。在此同時,高速銑也給電火花加工帶來了更大的技術進步。
四、磨床加工
磨床是對壓鑄模具零件表面進行精加工的精密設備,尤其是淬硬工件。壓鑄模具加工使用的磨床主要是平面磨床、萬能內外圓磨床、坐標磨(PG光學曲線磨床)。
小平磨床主要用來加工小尺寸的壓鑄模具零件。大水磨床常用于較大尺寸的模板加工。現在,平面磨床砂輪線速度和工作臺運動高速化已成為普遍潮流,由于采用了直線導軌、直線電機、靜壓絲杠等先進的功能部件技術,運動速度有很大進步,另外還不斷完善了砂輪修整技術。磨頭的垂直進給量最小可達到0.1μm,磨削表面粗糙度Ra<0.05μm,加工精度可控制在1μm以內,實現了超精磨削加工。
五、數控車床
數控車床也是模具車間常用的加工設備。其加工范圍是所有回轉體零件。由于數控技術的高度發展,復雜形狀的回轉體可以通過編程來簡易實現,并且機床可以自動更換刀具,大幅度提高了生產效率。數控車床的加工精度與制造技術日趨完善,甚至有以車代磨的趨勢。
六、測量
從模具設計初期所涉及的數字化測繪,到模具加工工序測量,到模具驗收測量和后期的模具修復測量,高精密測量設備發揮著重要的作用。主要有三坐標測量機、影像測量儀,還有適合大型模具現場測量的便攜式關節臂測量機等等。
七、快速裝夾定位系統與自動化
一個壓鑄模具零件往往需要使用多種工藝才能得以制造完成。這個過程中,零件要進行不斷的裝夾與校正,花費了大量的時間,機床也是處于閑置狀態,昂貴的設備其加工能力并未得到充分的利用。隨著制造業領域的競爭日益激烈。更短的生產周期是這一發展趨勢。國外的夾具制作商,采用一套穩定而精確的基準系統,實現了銑削、車、測量、電火花加工等工藝的統一基準互換,在機床上只需一分鐘左右快速完成電極的裝夾與找正,重復定位精度在3μm以內,最大限度地縮短了設定時間,大幅度提高了機床的實際運行時間。事實證明,這是現代化生產的一項必不可少的條件。
在使用了快速裝夾定位系統時,已經具備了自動化的基礎。先進的模具車間通過配備機器人與柔性系統管理軟件,形成了模具加工中心自動化單元。國外先進的制造商已開始從單純的設備提供商,發展為成套解決方案的供應商。