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硬铣注塑模
newmaker    来源:德国FORM+Werkzeug杂志
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塑料模具展厅
注塑模具, 吹塑模具, 挤出模具, 吸塑模具, 瓶胚模具, ...
眼镜制造厂商要想取得较好的销售业绩,那么它需要认真思考该做些什么,或者说他们应该具有创意的思想。例如,一位来自奥地利Kremsmünster的Hermann Bürtlmair先生创办了一家公司——Bürtlmair精密塑料技术(PKT)公司,该公司从事开发和生产塑料产品,包括从产品的构思到设计,经注塑模直到成批量生产产品。对于德国眼镜制造厂商来说,PKT公司使眼镜的变换系统(Switch-it-System)更完善,通过该系统,戴眼镜的人可以将两个眼镜腿与中间件(鼻梁处)非常容易地嵌接在眼镜的镜片上。这样,戴眼镜的人可以自己来变换眼睛框的颜色,甚至自己可以变换眼镜的整个式样。Hermann Bürtlmair先生满意地说:“现在,女性顾客可以根据她的连衣裙颜色来更换与其相适应的眼镜了,因为一副眼镜可以同时配有多套不同颜色、不同款式的眼镜腿。”其好处是:客户随时可以改变眼镜的外观,而不必重新去购置较贵的眼镜。

注塑的眼镜零件,无需后续加工

迄今,眼镜的塑料构件要经过注塑、抛光和上漆才能制成,生产费用是很高的。此外,微米范围的精度也是重要的因素。因为,达不到这样的精度,不知什么时候塑料构件便会锁不住。有着15名职工的PKT公司的业务是制造高精度的模具,利用这样的模具,就可以注塑出不再需要进行所有后续加工的眼镜构件。为此,需要制造淬硬的模芯,其生产费用同样是很高的:PKT公司首先是在一台加工中心上铣削模芯,再进行电火花加工,接着对模芯进行手动抛光。

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图1 精密模具:通过硬铣制作的模具注塑的眼镜构件,不需要再进行任何的抛光加工。
为此,由高精度加工中心来制造所必需的淬硬模芯。

近来,这三道加工工序是在一台来自Eschenlohe的Kern Micro-und Feinwerktechnik公司的高精度加工中心上进行的。这是一台新开发的Kern Pyramid Nano加工中心(是Kern系列加工中心中的一种——译注),其精度可以达到±0.001mm。静压驱动和轴定位能以300纳米(定位分散宽度)(即Ps±0.3um——译注)的精度进行工作。海德汉公司的ITNC 530 SMARTNC型数控系统承担高精度驱动装置的调节。

从铣削加工和精密电火花加工转为硬铣,对于PKT公司来说是值得的。根据Hermann Bürtlmair先生的介绍,硬铣的优点在于它可以节省很多的时间,且可以改善工件的表面质量,由此也就降低了手动抛光的费用,甚至是完全免去抛光加工。

在PKT公司,为了达到较高的转矩,Pyramid Nano型加工中心其主轴并不是采用40000r/min的转速,而是采用了36000r/min的转速进行工作。此外,PKT公司的领导可以决定选择Z轴工作行程达400mm款式的加工中心(而X轴和Y轴的工作行程为500mm)。当然,专家们决定采用Hirschmann夹紧系统,他们在其电火花加工机床上对这种夹紧系统已积累了较多的经验。

PKT公司的Michael Bürtlmair先生自2007年5月以来就用这台机床进行加工,由于采用海德汉公司的数控系统,机床调整十分简便,这使他甚感高兴。在PKT公司,所有的机床都是采用这种数控系统。Michael Bürtlmair先生说:“尽可能地取消抛光作业。典型模腔的抛光作业早先需要3个小时的时间,而现在大约只需要十分钟的时间。”

可是,现在对于眼镜腿就不再只是采用两副模具,而是12副模具。因此,花在后续加工上的时间也许几乎增加到一周。此外,对于12副模具还存在着锋利的界面侧边可能会被抛光磨掉的风险。

节省多把铣刀和多个电极

降低了刀具费用:PKT公司用只需两把铣刀来铣削12副模具,而从前大约需要6~8把铣刀和3~4个电极用于电火花加工。聚酰胺12材质的眼镜注塑件,其模芯是采用高强度钢1.2767或K600(材料编号1.2767对应的是X45NiCrMo4材料,在奥地利,B歨ler公司生产的K600钢也是属于德国材料编号为1.2767的模具钢——译注),其硬度约为54HRC。

由于采用电解熔炼工艺,这种钢便具有较高净度和特别好的抛光性能。与此同时,PKT公司采用了三菱和Karnasch公司的涂层硬质合金刀具及CBN铣刀进行终加工。刀具的冷却是采用冷却润滑液润滑和微量润滑,或采用压缩空气。

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图2 夹紧系统:在这里,Kern Pyramid Nano
型高精度加工中心(右下角的小插图)上采用德国Hirschmann夹紧系统夹紧工件,
加工中心在每分钟36000转时的高转矩,以±0.001mm的精度进行铣削加工。

通过刀具测量以控制产品质量

在制订新的加工工艺流程时,PKT公司确定采用Blum公司的激光测量器(用于刀具测量)和Renishaw公司的测量头(用于工件的测量)。刀具的实际测量总是在机床上进行的。对此,Hermann Bürtlmair先生认为:“因为我们采用了激光系统来测量铣刀,还测量令人惊奇的工件表面质量和界面侧边,如果我们像往常一样用测量头沿着工件表面进行测量,读出极为细微的不平度,这是难以做到的。而现在我们再也不用进行这样的观察了。”

为了测量注塑零件,PKT公司打算购置一个设置在加工区外面的测量站,目前,如采用X射线断层成像Computer Tomografie*这样的新方法用来仔细检查。

越来越多的制造厂商把重点放在经挖空心思而想出的冷却管理及疏散位于机床外面的热源上。机床上进行加工所产生的振动或由于外部的影响引起的振动是由名叫Kern Armorith的新材料制成的机床床身来吸收(Kern Armorith新材料:是一种人造花岗岩材料,具有较高的抗拉和抗剪强度、较低的导热性,以及特别好的减振性能。故这种材料常用来制作高精度机床的立柱和床身——译注)。PKT公司下一步的措施是想通过Kern公司的帮助来应用五轴联动铣削加工,而通过偏摆轴进行五轴铣削已经在正常地按计划进行。

*译注——原文Computer Tomografie(简称CT),在这里,作者有可能是指装有X射线断层成像装置的测量仪。因为仅仅采用CT,其测量精度是受波长、所选的X射线以及工件的形状和材料的影响,因此,利用它来检验功能尺寸,所能达到的精度大多数是不够的。而通过CT和精密传感器的组合,就能够利用X射线断层成像技术快速和完整地采集工件,并利用第一流的传感器精确测量很严的公差尺寸。例如像德国Werth测量技术公司(www.werthmesstechnik.de)的Werth-TomoScope多传感器坐标测量仪,这种测量仪可用来精确测量塑料、轻金属和石墨材质的零件,并可实现零件的数字化。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (1/21/2009)
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