日本模具企業(yè)的第三項(xiàng)魅力即速度。這是指以超過(guò)以往的速度完成模具,縮短向客戶(hù)供貨前的前導(dǎo)時(shí)間。這樣,日本企業(yè)便可比中國(guó)企業(yè)更快地向市場(chǎng)投放產(chǎn)品,從而不失去銷(xiāo)售產(chǎn)品的機(jī)會(huì)。
為了縮短模具完成前所耗費(fèi)的加工時(shí)間,松野模具制造所(總部:大阪府東大阪市)使用了5軸同步控制加工中心(MC)。該公司利用僅為原來(lái)一半的時(shí)間,制造出了成型樹(shù)脂制汽車(chē)音響面板的模具。與3軸控制的通用MC相比,5軸同步控制MC的模具切割(傾斜)自由度增加,可更靈活地設(shè)定球頭立銑刀等刀具對(duì)模具的姿態(tài)。這樣一來(lái),刀具便可到達(dá)通用MC無(wú)法切削的、對(duì)空穴進(jìn)行加工的較深形狀的部分,因此能夠通過(guò)直接切削來(lái)成型。而使用原來(lái)的放電加工的話(huà),則無(wú)法成型。
松野模具利用5軸同步控制MC來(lái)加工模具的原因是希望減少比切削更耗時(shí)間的放電加工。以往在制造對(duì)汽車(chē)音響面板進(jìn)行成型的模具時(shí),通常是在使用一臺(tái)通用MC對(duì)放電加工所需要的石墨制及銅制電極進(jìn)行切削的同時(shí),使用另一臺(tái)通用MC對(duì)模具進(jìn)行粗加工。然后再使用經(jīng)切削制成的電極,對(duì)粗加工后的模具進(jìn)行放電加工。這種方式不僅電極切削時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于模具的粗加工,而且放電加工也需要很長(zhǎng)時(shí)間。此外,放電加工還會(huì)在模具的表面形成硬化層,需要通過(guò)后工序進(jìn)行打磨。
為了縮短加工時(shí)間,松野模具使用5軸同步控制MC盡量通過(guò)切削來(lái)處理模具。憑借這一手段,簡(jiǎn)化了電極的形狀,并減小了放電加工的比例。結(jié)果,從新型的汽車(chē)音響用模具的加工時(shí)間來(lái)看,連同制作CAM數(shù)據(jù)和加工準(zhǔn)備的時(shí)間在內(nèi),合計(jì)只需約150小時(shí)。而原來(lái)則需要300小時(shí)左右。而且,加工時(shí)間的縮短還可使模具的加工成本下降,“一件模具有望降低3成左右”(該公司解說(shuō)員)。
松野模具今后的目標(biāo)是“無(wú)放電加工”。如果能夠徹底去掉放電加工的話(huà),至少可以省去電極。由于能夠用一臺(tái)5軸同步控制MC來(lái)取代三臺(tái)機(jī)床(兩臺(tái)通用MC和一臺(tái)放電加工機(jī)),因此還可減少機(jī)床的費(fèi)用。而且還可省去客戶(hù)所要求的電極檢驗(yàn)工作。此外,由于在機(jī)床上固定工件的次數(shù)(加工準(zhǔn)備的次數(shù))只需一次即可,因此還可高精度地完成模具。
但同時(shí)也存在問(wèn)題。使用5軸控制MC時(shí)要準(zhǔn)備復(fù)雜的CAM數(shù)據(jù),汽車(chē)音響用模具“需要一名操作人員用80小時(shí)來(lái)完成”(上述解說(shuō)員)。而且刀具的種類(lèi)也會(huì)增加。但盡管如此,這種方式對(duì)提高供貨前的速度仍是有效的。
精加工時(shí)間減少4成
大隈開(kāi)發(fā)出了以縮短供貨期為目的的門(mén)型MC“MCR-H(Hyper)”,并試制出了汽車(chē)外圍側(cè)板的模具。通過(guò)高速且高精度地切削模具,減輕了人工打磨作業(yè)的負(fù)擔(dān)。結(jié)果將模具的精加工時(shí)間縮短到了原來(lái)的6成。
大隈從日本汽車(chē)廠商得到2L排量級(jí)車(chē)型的實(shí)車(chē)數(shù)據(jù)后,根據(jù)這些數(shù)據(jù)制造了模具。雖然汽車(chē)廠商不會(huì)在量產(chǎn)時(shí)使用該模具,但大隈仍試制了實(shí)物模具。
切削使用的MC在X軸和Y軸上采用線(xiàn)性馬達(dá),將最大切削進(jìn)給速度提高到了30m/分。此外還配備了在極力減少發(fā)熱的同時(shí)通過(guò)預(yù)測(cè)余熱的影響來(lái)進(jìn)行修正的“Thermo-FriendlyConcept”功能。這樣一來(lái),盡管是以高速對(duì)模具進(jìn)行切削,但模具表面仍實(shí)現(xiàn)了出色的加工精度。
模具的材質(zhì)為灰口鑄鐵FC250,尺寸為3345×805×1290mm。使用直徑為30mm的球頭立銑刀,在轉(zhuǎn)速為3萬(wàn)rpm、切削進(jìn)給速度為21m/分、切入量為0.35mm、周期進(jìn)給量(PickFeed,相鄰刀具中心的軌跡距離)為0.35mm的切削條件下,對(duì)模具表面進(jìn)行了加工。之后進(jìn)行了輕度的人工打磨。
憑借上述措施,大隈將包括MC切削和人工打磨在內(nèi)的加工時(shí)間縮短到了28小時(shí)52分。而以使用滾珠絲杠的MC進(jìn)行切削之后再以人工仔細(xì)打磨的現(xiàn)行加工方式則需要約45個(gè)小時(shí)。這樣,模具的總加工時(shí)間便縮短到了128小時(shí)零5分鐘。