模具车间的机会与微模具和微铣削|模具bet188娱乐城制造技术

如果iPod能说明问题的话，那就是越小越好。iPod已成为有史以来最受欢迎的产品之一，推动苹果公司的利润和股价创新高。iPod不仅一开始就很小，而且还在不断变小。取代iPod mini的是体积更小的iPod nano;还有更小的iPod Shuffle。

越来越小的不仅仅是iPod。电脑和电视显示屏继续变得越来越薄。医疗设备的进步使得越来越多的微型设备可以安装在我们的身体里;即使是一个微型相机也能穿过它。

它们不仅变得越来越小，还包含了更多的组件，以提供更强大的功能。微型元件在航空航天、汽车、生物医学、电子、信息技术光学和电信行业有广泛的应用。

所有这些产品的发展都增加了对微型部件和产品制造的需求。为了降低成本，这些微型部件绝大多数都是用模具制造的。bet188娱乐城这些趋势给模具制造商带来了新的和多样化的挑bet188娱乐城战，从使用新的太空时代材料到特殊的模具涂层，用0.1mm直径的工具铣削零件，以及实现亚微米级的精度。

与此同时，正是微型部件固有的复杂性为模具制造商带来了新的机会。bet188娱乐城在简单和中等复杂模具的生产转移到劳动力成本低的国家的时候，美国和欧洲的模具制造商可以转向更先进的技术，如微模具和微铣削，以保bet188娱乐城持竞争优势。

微型零件加工

制造微型零件模具的主要挑战之一是微型零件的加工。bet188娱乐城无论是主动模具区域的直接铣削，还是电火花微电极的制造，都对铣bet188娱乐城削工艺提出了极高的要求。

与微铣削相关的挑战包括使用直径小于100微米(μ m)的微型工具，以高达150,000 rpm的高速旋转。表面质量(Ra)需要达到0.2微米。由于抛光对于如此精细的零件和微小细节通常是不切实际的，微铣削要求无抛光加工。

Micro-Milling技术

为了在满足经济限制的同时实现微铣削所需的质量和精度，整个制造链必须优化和同步。数控机床、刀具、夹具、夹紧工具和质量控制设备的供应商都需要以具有竞争力的成本提供正确的解决方案。

以下是在微铣削环境中应解决的主要问题的清单:

1)刀具、夹具和主轴

小型刀具是微铣削的推动者。根据作业尺寸的不同，它们可以小到0.1毫米，将来可能会变得更小。在进行微铣削项目之前，必须考虑刀具的可用性和成本。
在使用小型切削齿时，高速主轴至关重要。1万转的主轴和0.1毫米的刀具意味着切削进给(Vc)只有3.3米/分钟-这太慢了!
转速水平在20,000-150,000，主轴和收缩支架的完全平衡组合，零跳动，是必须的;否则，表面质量将受到影响，刀具寿命将大大缩短。

夹具，夹紧系统和制造工艺

在大多数情况下，微铣削零件的生产应该通过单一的设置来完成。例如，结合电火花加工和铣削可能会导致不可接受的不匹配和标记。

3)机器和车间

不用说，机器必须始终准确和敏感的第四位十进制数字(毫米控制器)。
微铣削可以很好地利用五轴铣削。将工具从材料上倾斜的能力使使用更短的工具成为可能。然而，由于连续五轴铣削目前的精度低于三轴铣削，在使用连续五轴进行微铣削时，必须仔细验证机器规格和实际性能。
机器环境必须有一个可控的温度(软件补偿可能不够)，并且没有振动。如果机器没有被正确地隔离，即使是一辆重型卡车从设备外面经过，也可能产生足够的振动，在机器表面留下痕迹。

4)铣削工艺

根据零件的几何形状，微铣削可能需要特殊的加工策略，而不仅仅是简单地缩小一切。例如，在许多情况下，常规铣削(而不是爬坡铣削)将是首选的铣削策略。

CAD/CAM系统的要求

每个人都直观地理解铣床、夹具和工具很难缩小到微铣削所需的微观尺寸和极高的精度。乍一看，软件似乎更适合。毕竟，有人可能会说，对软件来说，处理0.0001这样的数字应该和处理1.0或10一样容易。

但这里有比眼睛看到的更多的东西。创建和修改具有正确精度、平滑度和连续性的几何图形只是微组件CAD解决方案的入口点。为了有一个功能性的微铣削解决方案，CAD系统必须仔细调整和优化，以支持以下要求:

可靠准确地读取零件模型。最大限度地减少对多个数据转换的需求对于保持详细模型的准确性至关重要。
在生成分型面或为滑块、升降器和引射器创建几何形状时，使用0.1-0.01微米的严格几何公差进行工作。为了防止表面之间的间隙，并保持C1和C2的连续性，这是必不可少的。
处理非常小尺寸的多腔模具，包括专门的目bet188娱乐城录部件和组件。

凸轮系统也必须优化微铣削。数控软件必须处理紧公差和超精密加工。由于操作人员无法干预以防止刀具断裂，数控软件必须在整个加工过程中准确地考虑芯片负载。

为了充分支持微铣削，CAM软件应该能够:

准确地利用高度详细的数学模型，同时保持其复杂性水平。拥有集成的CAD/CAM解决方案是理想的，因为它消除了过程中的任何数据转换。
在CAD系统中包含高精度的内置CAD功能，可以在CAM系统中提供具有适当精度和切线的辅助几何(例如，旋盖，扩展表面等)。
支持刀具轨迹计算，公差可达0.1微米。这在加工大尺寸零件的微型细节时尤其具有挑战性。
支持考虑物理机器约束的微铣削水平参数的计算。例如，CAM系统可能需要提供0.1mm的刀具直径、0.005mm的侧步长和0.05mm的10倍大圆角半径的超精加工结果。工具路径的创建必须精确到小数点后第5位。
支持为微铣削优化的加工策略，例如在同一数控操作中加工粗、重粗和精加工。
在整个加工过程中使用实际剩余库存的知识来调整进给量到实际刀具负载，以降低加工时间，同时保护精致的刀具不断裂。

总结

微系统、微模具和微铣削是大规模制造微型零bet188娱乐城件的新技术。由于亚微米的公差和肉眼几乎看不到的工具提示，这一新兴和快速增长的领域给模具制造商和供应商带来了许多挑战。bet188娱乐城新材料，新工具，特殊模具涂料和创新的CAD/CAM软件技术都必须研究bet188娱乐城和掌握。

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从好的方面来看，微系统和微铣削为模具制造商带来了新的机会，他们正在寻求使自己与众不同，产生更多的业务，并更好地对抗低工资的竞争对手。bet188娱乐城

这一领域的有效发展需要产业界、学术界和政府之间的合作。这种合作已经在欧洲展开。欧盟的技术合作研究行动(CRAFT)项目汇集了弗劳恩霍夫生产技术研究所(IPT)和CAD/CAM、CNC机床、工具和夹紧的领先供应商，为微制造开发下一个材料、机器、软件工具和工作方法的时代。现在是时候让北美工装行业加入努力开发这一新兴的高知名度和利润丰厚的细分市场。