為工模具高速加工製造選擇工具機

為工模具高速加工製造選擇工具機是已經確立了其自身作為替代傳統加工方法或補充技術的地位。

基本信息

近些年以來，高速切削已經確立了其自身作為替代傳統加工方法或補充技術的地位，比如替代傳統銑削或電火花成形工藝。然而，經驗表明，多年以來一直認為是具有現代工藝水平的發動機和齒輪箱製造工藝或整體部件的製造技術，並不能簡單地轉化到工模具的製造當中。如今工件的幾何形狀和材料每天都在變化，要求的交貨期越來越短，還對加工精度、表面質量和柔性提出了要求，這些都與以前對大批量生產的要求不同。另一方面，高速加工的效率是如此令人難忘，任何一家製造廠都不會錯過對高速銑削技術的關注。高速切削技術越來越多地套用到了模具生產、精密複雜零件的小批量生產、以及其它套用中。生產管理者已經逐漸意識到這一工藝可以成功有效地加以利用。
圖1:高速銑床的大致結構，這是為了分散SY SZ VC [Wz Ws]SX 上的移動質量而設計的
對高速切削加工中心的要求
對高速銑床部件的要求，一方面應從最終用戶的角度進行定義，另一方面，應從加工工藝角度定義。對於第二點，尤其應該加以注意。高速切削加工中心所需要關注的核心點是設備的動態特性 (結構、驅動部件)、電主軸、控制系統和自動化裝置等。

動態特性

高速切削加工中心的動態特性常常被簡化成加工速度和加速度能力，事實上這種看法是不夠全面的。工具機獲取大路徑切換值的動態特性至關重要。路徑切換值越大，所需的加工時間也就越短，刀具的使用壽命也越長。而獲得高動態性能的基礎是工具機的各個部件應該具有最佳阻尼特性，整個系統有很高的穩定性。這些特性可以通過結構最佳化設計和選擇合適的工具機材料來獲得。
比如近些年來發展的聚合物混凝土(人造大理石)床身，其減振效果比使用鑄鐵材料的床身大大提高了，阻尼特性是鑄鐵的10倍。今天，幾乎所有的高動態性能工具機的製造商都用混凝土作為各種非移動結構部件的材料，比如用於工具機床身和橫樑。大動態特性的工具機部件移動所產生的衝擊力被混凝土床身完全吸收了。
相比之下，當製造像主軸箱這樣的移動部件時，鑄鐵材料的耐壓和耐拉強度就更有優勢一些。鑄鐵材料可以用於製造具有優異強度和穩定性的較輕的部件。與傳統銑削工具機相比較，高速銑床上的移動部件的質量降低了三到五倍。
笛卡爾工具機運動學的另一個原理就是，儘可能的將切削力分配在工件和刀具上。一方面要考慮工件的重量，另一方面還要考慮主軸的重量，目標就是儘量達到質量平衡關係。圖1顯示了一台用於加工中等重量工件的工具機，工具機設計時就特別考慮到了這一特殊要求。在此情況下，分布在工具側的質量和分布在工件側的質量大小相等。在這種特殊情況下，就可保證Y-軸的動態特性在相當大程度上與X軸的動態特性一致。