充分利用切削加工的可能性,這是mitec公司生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)部門(mén)的領(lǐng)導(dǎo)maikharbich和主管開(kāi)發(fā)、研究和模具制造的steffeneckert的日常事務(wù):“我們參與解決極限的技術(shù)難題。”這個(gè)12人的企業(yè),他們特別重要的客戶包括大學(xué)研究所,弗勞恩霍夫應(yīng)用技術(shù)促進(jìn)協(xié)會(huì)以及來(lái)自生物醫(yī)學(xué)技術(shù)、傳感器、電子技術(shù)和光學(xué)技術(shù)等工業(yè)的企業(yè)。在微型化方面,mitec公司是為數(shù)不多的專(zhuān)家之一。微型構(gòu)件的技術(shù)專(zhuān)家,通過(guò)銑削、電火花加工和線切割電火花加工這三種核心工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)極小構(gòu)件和微型模具的理念和解決方案。與此同時(shí),不僅加工模具,而且小批量加工達(dá)到300件的零件。
根據(jù)maikharbich的看法,銑削加工極小結(jié)構(gòu)件存在著巨大的市場(chǎng)潛力:“銑削工藝,在費(fèi)用方面要比電火花加工或者比已在微型技術(shù)領(lǐng)域廣泛使用的材料累積成型工藝要明顯地低。”例如,同步x射線光刻電鑄塑注成型法(liga)(liga技術(shù)是基于x射線深度光刻技術(shù),并與電鑄制模和注塑復(fù)制結(jié)合的一種三維微細(xì)加工技術(shù)——譯注)工藝需要較高的費(fèi)用和能量輸入。當(dāng)改變采用微細(xì)銑削時(shí),可以很輕易地節(jié)省50%多的費(fèi)用。“而這又是在較高精度的情況下取得的”,maikharbich說(shuō)。與此同時(shí),未來(lái)市場(chǎng)將提供巨大的發(fā)展可能性,因?yàn)閷?duì)于zui終的產(chǎn)品通常涉及到大量生產(chǎn),而對(duì)于大批生產(chǎn)的零件其成本會(huì)計(jì)算每個(gè)歐分。目前,已經(jīng)能以較高的精度并同時(shí)又以比較低的費(fèi)用來(lái)銑削加工一些芯片的微型模具。
當(dāng)然,卓有成效的進(jìn)行微細(xì)切削,重要的前提是要具有很高回轉(zhuǎn)精度和較高平衡品質(zhì)的刀具夾緊系統(tǒng),maikharbich強(qiáng)調(diào)說(shuō)。否則,不可能達(dá)到zui低限度的公差。“schunk公司的tribos三棱應(yīng)力鎖緊夾頭是采用30mm直徑的銑刀獲得精密加工成果的*個(gè)刀夾系統(tǒng)”。maikharbich談到銑削工藝時(shí)說(shuō)。“采用熱裝冷縮式刀夾和其他一些夾緊系統(tǒng)是不可能實(shí)現(xiàn)這樣一些高要求的加工的。”一年多以來(lái),mitec公司已采用高精度的tribos刀夾并通過(guò)這種刀夾加工硬度達(dá)64hrc的淬硬材料。
關(guān)于刀夾持有較高回轉(zhuǎn)精度的秘密是在于其夾緊原理:刀夾系統(tǒng)采用一個(gè)三棱形的刀具夾持孔替代了一個(gè)園形孔。借助于一個(gè)夾緊裝置,從外部對(duì)刀夾施以一定的壓力,使夾持孔在持久彈性變形的范圍內(nèi)變成一個(gè)圓柱孔。這個(gè)變形過(guò)程是在低于rp-0.2%的蠕變極限范圍內(nèi)變動(dòng),以致使鋼材內(nèi)部不可能發(fā)生金相組織的變化。在這種情況下,刀具的刀柄就可輕而易舉地插入到刀夾里,接著減小施加的外力。由于刀夾材料的彈性,刀夾夾持孔的內(nèi)直徑恢復(fù)三棱形孔的原始的狀態(tài),從而通過(guò)鋼材的內(nèi)應(yīng)力將刀具的刀柄進(jìn)行應(yīng)力鎖緊。即使是對(duì)于0.3mm以上極小的刀具直徑,這種夾頭也是適用的。
由于在懸伸長(zhǎng)為2.5×d時(shí),回轉(zhuǎn)精度和重復(fù)精度達(dá)到<0.003mm并在25000r/min的轉(zhuǎn)速下平衡品質(zhì)達(dá)g2.5,使刀夾可以滿足很高的加工要求。因?yàn)樵趖ribos刀夾上沒(méi)有移動(dòng)的構(gòu)件,夾緊系統(tǒng)在機(jī)械上并不敏感。疲勞試驗(yàn)表明,即使經(jīng)1000次的重復(fù)夾緊,并沒(méi)有出現(xiàn)任何的材料疲勞現(xiàn)象。
maikharbich看來(lái),刀夾系統(tǒng)的平衡品質(zhì)和持久不變的高回轉(zhuǎn)精度,對(duì)成功地進(jìn)行微細(xì)切削具有決定性的意義。所以,在微細(xì)銑削時(shí),加工的公差部分可一下子達(dá)到±3μm。微型模的坡口精度達(dá)10祄。而對(duì)于采用回轉(zhuǎn)精度不怎么高的刀夾來(lái)說(shuō),這樣的精度毫無(wú)疑問(wèn)是達(dá)不到的。“tribos應(yīng)力鎖緊夾頭能可靠持久地達(dá)到一個(gè)特別高的回轉(zhuǎn)精度,這對(duì)于獲得這樣小的尺寸是有益的。”
適合于高速加工的精密刀夾適用于按h6精度制造的所有刀柄,根據(jù)刀夾的型號(hào),采用了高達(dá)205000r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)試。這種刀夾幾乎是無(wú)需進(jìn)行維護(hù),也沒(méi)有磨損,可在各種不同的行業(yè)內(nèi)獲得zui光潔的加工表面、較長(zhǎng)的刀具壽命和較高的切削效率。
對(duì)于特別精細(xì)的加工,mitec公司采用了tribos-s型夾頭,這種刀夾的優(yōu)點(diǎn)在于能比其他的刀夾在縱向更適合在難于接近的加工部位實(shí)施加工。tribos-s型夾頭也具有能長(zhǎng)期保持的高回轉(zhuǎn)精度<0.003mm,并在25000r/min的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行動(dòng)平衡,平衡品質(zhì)g2.5。這種細(xì)長(zhǎng)的具有精密品質(zhì)的夾頭是針對(duì)轉(zhuǎn)速范圍高達(dá)80000r/min的情況設(shè)計(jì)制造的。由于它的質(zhì)量較輕,在加工時(shí)可以采用較高的進(jìn)給速度。
另外,mitec公司還采用了專(zhuān)門(mén)以較高的轉(zhuǎn)速(范圍)進(jìn)行精密重切削的tribos-rm型夾頭,這種結(jié)構(gòu)緊湊的刀夾具有較高的徑向剛性,以便能充分利用現(xiàn)代高速加工中心的加工能力。夾緊系統(tǒng)滿足了高速加工方面和多方面的要求,并成功地應(yīng)用于微細(xì)加工。夾頭還在超過(guò)80000r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行了測(cè)試。在*的回轉(zhuǎn)精度下,夾緊力有助于提高切削能力和提高生產(chǎn)率。tribos-rm型夾頭通過(guò)其格子形的結(jié)構(gòu)來(lái)抑制振動(dòng),并使刀具保持較長(zhǎng)的壽命。hsk-e25、32、40、iso10和hsk-a40等不同規(guī)格的接口結(jié)構(gòu)也適用于高動(dòng)態(tài)加工中心。為了避免在高速加工時(shí)從主軸抽吸冷卻潤(rùn)滑油和噴灑到機(jī)床上,在mitec公司里,在刀柄的后端用螺堵把冷卻潤(rùn)滑液通孔擰堵,另外還用樹(shù)脂進(jìn)行封死。除了刀夾以外,機(jī)床、主軸、刀柄和刀具間的很好適配是mitec公司獲得良好成果的重要保證。
采用3mm或4mm的刀柄直徑和zui小為0.1mm的刀刃直徑經(jīng)切削表明是可靠的。在一系列的試驗(yàn)中,部分還甚至采用了hitachi(日立)公司的更小直徑的銑刀。此外,mitec公司通過(guò)牧野公司的5軸機(jī)床v22-5xb,為模具制造提供了一臺(tái)高精度的加工設(shè)備,它的兩側(cè)支承的擺動(dòng)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸的精度,是在市場(chǎng)可得到的所有坐標(biāo)軸精度中zui高的。工件上的側(cè)凹,斜孔和復(fù)雜的幾何形狀可以采用較短的刀具來(lái)進(jìn)行加工。這有助于提高刀具的壽命和獲得光潔的加工表面。對(duì)于mitec公司同樣十分關(guān)鍵的是:*的剛性和通過(guò)外部主軸冷卻實(shí)施溫控。所獲成果給人印象深刻:“在對(duì)工件進(jìn)行全部加工時(shí),工件表面的粗糙度達(dá)到了0.2μm。按此方法,通過(guò)附加的精加工就可以顯著地減少工件幾何形狀的偏差。