数控切削的艺术,精细到0.1mm的高精度5轴加工!

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先回顾一下视频:


视频资料··|,建议wifi下观看



这个将一块铝锭一次切削成型··|,精细加工成为山地摩托头盔的5轴加工技术··|,是日本大槇精機株式会社制作的··|,这个还获得了09年日本机械加工奖的金奖··|--。


这款摩托头盔口部附近的最小厚度仅为0.3mm··|,其加工过程拍成的视频一在互联网上公开··|,就引来了世界各地的大量点击··|--。参加欧洲的展会时··|,他们被F1赛车相关企业称为“做头盔的那家公司”··|,并因此获得了订单··|--。


本次加工是使用了德国hyper mill的软件版本号2009.1··|,是日本大槇精機株式会社为了希望通过制造此头盔将此机器和软件发挥到极限··|,展示公司实力··|,三位工程师花费了总计约150小时进行编程··|--。



这种级别的切削··|,更像是艺术家在雕刻!

据说日本大槇精機株式会社的5轴加工精度达到0.1mm··|,有图为证!



像这种高端模具的制造··|,OPEN MIND公司的案例真是不胜枚举!


金粉们都知道切削当然离不开刀具··|,

但是今天小编想带给大家是

在目前数控切削众多甚至泛滥的情况下··|,

有没有思考切削是不是可以优化|-··?

模具制造是不是可以节省成本|-··?


答案是可以的!


OPEN MIND 的首席创新工程师给了我们答案!


OPEN MIND 首席创新工程师 Peter Brambs 


切削制造优化的需求量十分巨大··|--。生产力需要增加并且质量需要提升··|,或至少是保持相同的水平··|,但成本更低··|--。但在工序链中··|,何处是最好的切入点|-··?工序链中非常重要的一环是创建铣削工件的 NC 程序··|--。使用现代化的 CAM 系统可帮助公司达到目标··|,实现更经济的制造··|,从而提高其竞争力··|--。CAM/CAD 系统(独立于控制器)开发商 OPEN MIND Technologies AG 推出了 hyperMILL MAXX Machining 高性能套件··|,其含有高效粗加工、精加工和钻孔三个功能强大的模块··|--。这款高性能套件包含 5 轴切向平面加工策略··|,与传统方法相比··|,可节省 90% 的时间··|--。OPEN MIND 首席创新工程师 Peter Brambs 解释它的工作原理··|--。 


模具中的许多产品面使用嵌入和滑动映射··|--。因此··|,模具具有大量的平面和邻接面··|,例如圆角··|--。这些几何形状通常占据模具的 70% 以上··|--。这些几何形状在实际产品面的外部也非常普遍··|,取决于结构的尺寸和可达性··|--。这些面的精加工方法多年来未曾改变··|--。虽然精加工工序似乎只需要简单的 2D 任务··|,但平面经常使用传统方法“加工”··|,需用球头刀或圆鼻立铣刀以非常精细的步距精加工··|--。这种工序产生的表面质量极佳··|,但是非常耗时··|--。另一个传统方法是使用面铣刀或铣头刀··|--。使用这些刀具可能更快地制造··|,但难以达到所需的质量水平··|--。特别地··|,使用球头刀进行逐行铣削··|,因为使用传统 2D 策略··|,此处的面要么太大要么难以达到··|--。同时··|,对于顶铣来说··|,刀具路径不足以达到外部面··|--。而且··|,采用大面刀精加工时··|,会出现与所需曲面公差相关的问题··|--。最后··|,高达 70% 的球头刀铣削程序都只用来生产简单的棱形模具··|--。这意味着存在巨大的节省潜力··|--。长久以来··|,OPEN MIND 一直在为这些已成型但最终收效甚微的工作方法开发高效的替代选择··|--。我们开发了一项全新的技术··|,可使您在精加工难达平面时实现 90% 以上的节省··|--。


上图是CAM 策略与刀具的完美配合:采用锥形圆桶刀的 5 轴切向平面加工


我们的方法主要由两个部分组成:5轴切向平面加工策略和锥形圆桶刀··|,后者也是由 OPEN MIND 开发的新工具··|--。技术背后的理念是最大限度改善这两个部分间的相互配合··|--。圆桶刀具有大半径··|--。我们甚至进一步扩大了锥形圆桶刀的半径··|--。圆周截面映射到刀具上··|,使其可在刀具上达到 250 到 1500 毫米的超大半径··|--。刀具的特殊几何形状可确保锥形圆桶刀非常稳定··|--。此外··|,圆桶刀和球头刀尖特别适合加工角落半径··|--。以这种方式··|,这些刀具便可同时作为圆桶刀和球头刀使用··|--。也就是说··|,锥形圆桶刀将球头刀和圆桶刀的优点集于一身··|--。这意味着用户在加工圆角时不再需要切换刀具··|--。刀具和策略的完美配合使您能够充分发掘此方法的潜力··|--。这样便可使用 5 轴刀具以及 3 至 8 毫米的大线性增量··|,而非仅仅 0.2 至 0.4 毫米增量··|,同时可实现相同或更佳的表面质量··|--。5 轴切向平面加工策略可利用新刀具的所有优点··|,使其能够在加工平面时实现最佳倾斜角度··|--。所以··|,用户可大幅缩短加工时间··|,实现较高的表面质量··|,延长刀具寿命、减少刀具用量··|--。 


上图是采用创新 5 轴切向平面加工策略进行高效平面加工


答案很简单··|--。5 轴切向平面加工策略使您能够高效精加工具有难达平面的所有部件··|,且绝无碰撞··|--。在精加工连接半径和平面时··|,圆桶刀通常优于球头刀··|--。这些只是一部分优点··|--。极短的加工时间使您能够降低高温影响··|,例如主轴和机床驱动器发热造成的公差偏差··|--。此外··|,归功于圆桶刀半径较大··|,将平滑机床的轴向小偏差··|,从而防止在过渡区域留下痕迹··|--。切向倾斜角可确保进刀恒定··|,切削力不变··|--。这进而确保较高的重复精度··|--。如前所述··|,用户可以执行切向铣削并加工邻近区域··|,而无需切换刀具··|--。hyperMILL®支持相同参数化刀具定义的球头刀和圆桶刀··|--。


上图是平面加工:节省 90% 的平面加工时间



与普遍观点相反··|,锥形圆桶刀并非一款特殊刀具··|--。相反··|,它将是一款越来越重要和普遍的新型标准刀具··|--。如果正确使用此刀具··|,所节省的大量时间将抵消稍高的购置成本··|--。可参见下方示例··|,其中我们对球头刀和锥形圆桶刀加工进行了对比··|--。经济效率计算值显示了使用锥形圆桶刀为您带来的利益··|--。 



球头刀  (10 mm)

锥形圆桶刀

购置成本

约 50 欧元

约 250 欧元

刀具寿命

35 小时

50 小时

进给率

F2800

F2300

进给量

0.25 mm

4 mm

总面积(平方米)

1.47 平方米

27.5 平方米

成本/平方米

34 欧元

9 欧元


轮胎模具的高效HPC加工


 在难达加工区域实现开放切削



客户的体验以及机床制造商试产期间的体验也是一贯的优良··|--。我们敢说··|,我们的策略至少可以让生产力增加 5 倍··|--。大型注塑模具 (几何形状中具有大量平面)的模板加工时间··|,从 16 小时减少至 2 小时··|--。此过程中的重点是保持切削条件恒定··|--。5 轴切向平面加工策略能够达到无与伦比的精确度··|,远非球头刀所能及··|--。与人们的最初印象相反··|,所测量的粗糙度值通常比球头刀加工的粗糙度测量值低 5到10倍··|--。 


不使用hyperMAXX:刀具负载大··|,加工时间长

使用hyperMAXX:HPC加工期间通过恒定剥削避免完全切削



新刀具与创新 CAM 策略相结合··|,使您能够显著缩短加工时间并延长刀具寿命··|--。这为制造公司带来了巨大的竞争优势··|--。





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本文编辑:sophia

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