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高速铣削加工颠覆了这家汽车零件锻造公司的十几年旧加工习惯,重新使模具制造返回到室内生产。

一位潜在的客户在Trenton锻造公司的参观访问中,看到了一个锻造的零件,非常像他要求该公司报价生产的零件。

位于密西根州的Trenton锻造公司就是在参观的前一星期收到了由这一客户邮寄来的报价材料。然而,该客户得知这并不是类似的零件,正是他所需要的那个零件。在收到客户打印资料的一星期内,Trenton锻造公司模仿这一工件,加工制造了一套模具,而且试制了一批很好的锻件。

Trenton公司展示了他们的实力。同时,也展示了他们在重点工作方面所具备的新能力。由于在如何加工模具和谁能加工这一模具方面的情况发生了变化,现在这家汽车锻模供货商就能够向客户保证,在非常紧迫的时间内交货。原因是适于这一工作的模具在一星期之内就完工了；Trenton公司可以承诺在两星期之内交付任何模具。然而在一年前的这个时候,该公司根本不敢做出这样的承诺。

2000年10月,Trenton公司安装了两台转速高达18000r/min的模具铣削加工中心。2000年9月,该公司完成了安装这两台机床的厂房建设。建成新的车间和雇佣适当的工作人员以后,该锻模供应商就能发挥自己加工模具的潜力,使公司能承包十几年来未曾想像的加工任务。只通过铣削加工制造模具的能力就足以说明为什么这一工作现在可以在室内完成的原因。

铣削加工的优缺点

Trenton锻造公司的模具制造主要依靠EDM放电加工机床。为什么Trenton公司的老板DavidMoxiow先生决定要购置两台加工中心,来替代EDM放电加工机床呢？快速而精确的加工中心,可以通过快速而轻巧的切削,直接在钢块上铣削加工出复杂的模具,而且成本效益很好。因此,Trenton公司现在可以通过一次调试装卡,就能从硬度42RC的钢块上加工完成一个模具。

项目工程师JasonVanBuren先生解释了为什么在室内加工制造模具能如此吸引人的原因。采用EDM机床加工模具需要很多加工工序和步骤,其所需的工作量一般要比锻模供货商制作模具所花费的工时更大。其加工工序一般包括模型的制作、电极铣削加工、通过人工加工准备制作模具的钢块以及EDM机床本身的放电加工。除了只有一个工序以外,其他全部离不开手工作业。也就是说在执行放电加工时,只有一个工序不需要人工参与。正因为有如此多的原因,所以Trenton公司以前一直需要有较长时间的交货期。

采用高速铣削加工的方法,模具的加工速度较快,而且易于得到技术支持。以前这么多的加工工序,现在只保留了模型的制作。由于采用了新的工艺,因此大部分加工工作不需人工参与。如果需要加工的是一个老的准备翻新的模具,那么就完全不需人工参与,因为在翻新加工一个磨损的模具时,只需采用一个经过多次实践验证的程序,就能自动完成再次铣削的加工任务。

VanBuren先生说,采用铣削加工的精度较高。而采用EDM加工,经过多次处理会导致累积误差。Trenton公司过去的加工公差高达0.13mm,但在采用一次性装卡铣削加工方法以后,该公司生产同样特点的模具,其公差可以缩减到0.03mm以下。

所有这些优点可以将铣削加工所存在的一大缺点平衡抵消:即其初期投资费用较高。只将前期的投资偿还以后才能显示出铣削加工的优越性。

沉模加工的费用以及二次沉模加工

新模具加工车间所需的主要费用包括购置加工中心、刀具、CAD和CAM、计算机和车间本身的建设费用。

其他的初始起动费用与上述特定的价格清单无关。例如公司要物色CAD/CAM工段所需的人才非常困难,而且也很费时间。Trenton公司目前在这一领域聘用了3名技术人员,加上VanBuren先生,共4人。在该公司工作的5年中,VanBuren先生一直是模具车间的高级人才,但并非是一名最有经验的技术人员。编程员WaltSchultz先生已在锻造行业有25年的工作经验,过去也曾经拥有过自己的模具车间。CAD设计员RandyKruse先生和JeffPaton先生已分别在汽车设计行业工作了13年和5年。模具车间的另一关键人物是其经理SteveThornsbury先生,他已经在Trenton公司工作了10年时间。

为支持加工中心而从事计算机操作的共有4人,看起来人数似乎有点过量,但对于Trenton锻造公司来说,这一人员的配置比例非常合适。因为大多数工作都采用二维图纸的形式,而零件必须刮研成型。花费在CAD和CAM工作上的时间很多,其中大部分花费在CAD上,往往很容易超过铣削加工时间。事实上,铣削加工使模型成型时间增加。电极是锻造零件的一个“正极”,因此,一个电极铣削程序可能会忽视模型表面内发生的非连续性。模具加工可以将这一模型从里面翻到外面。因此VanBuren先生说:“模型必须密封防水。”在模型成型加工过程中,更需要密切关注的是找到更有效的方法,使铣削加工的费用完全符合前期费用的要求。

但对于锻模铣削加工而言,来自模型的NC数控程序可以多次使用。制造锻模不同于生产其他类型的模具,一般来说,同样的模具需要分几次加工。Trenton锻模公司生产的模具可锻压10000～100000个零件(取决于零件的复杂程度),但这之后并不意味着它已失去有效的使用寿命。模具车间可对这一模具块的模腔同一几何形状再次加工,加工深度为1.59～6.35mm,这样,这一模具又获得了新的生命。这种模具的翻新就称为“二次沉模加工”,这是EDM加工工艺中的一个术语。现在该公司采用铣削加工的方法,可以使加工速度大大提高。Trenton公司还没有足够长的加工中心,可以通过铣削加工来制造模具,使其返回到车间进行二次沉模加工。然而,当发生这种情况时,该工艺将成为真正的“按电钮”加工方式。模具使用的材料特性没有发生根本的变化,因此经过实践验证而开发的铣削加工程序将可以同样有效地进行再次使用。二次沉模加工就是将模具放到加工中心上进行重新车削加工,然后就可以用于循环起动(CycleStart)锻压。

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