Суп с орехами штампов и форм

Описывать индустрию штампов и пресс-форм как широкую или далеко идущую — все равно, что называть швейцарский армейский нож модной отверткой. Прогрессивные штампы для штамповки, инструменты для гибочного пресса, выдувные формы, формы для литья под давлением и ковочные штампы — это лишь некоторые из обрабатываемых изделий, которые человек может научиться конструировать, получив сертификат «Инструмент и штамп» в местном профессионально-техническом заведении. (которое должно стремиться больше молодых людей), место, которое помогает вращать колеса цивилизации.

Несмотря на название этой статьи, она далека от полного погружения в изготовление инструментов. Это потребует многих сотен страниц и участия десятков отраслевых экспертов. Тем не менее, он даст некоторое представление о технологии обработки сложных трехмерных форм, встречающихся в литьевых формах для пластмасс, а также некоторые рекомендации по программному обеспечению, необходимому для проектирования, моделирования и оптимизации этих сложных сборок.

Кроме того, многое из того, что описано здесь, в равной степени применимо и к другим применениям в производстве инструментов, таким как штампы для штамповки автомобильных кузовных панелей или формы для термоформованной упаковки, которая сохраняла теплым ужин на вынос по дороге домой вчера вечером. То же самое относится и к режущим инструментам, станкам с ЧПУ и программному обеспечению CAM, используемым для создания этих высокоточных поверхностей, часто произвольной формы, которые столь же необходимы для производства компонентов, используемых в таких отраслях, как аэрокосмическая и медицинская. Тогда возникает вопрос: что такого особенного в работе со штампами и пресс-формами?

У Шона Шафера, менеджера сегмента рынка штампов и пресс-форм Makino Inc., есть несколько идей. Машиностроительная компания из Мейсона, штат Огайо, хорошо известна своим присутствием в этой отрасли, а Шафер — вместе с менеджером по маркетингу продукции Дэйвом Уордом — работает в компании дольше, чем многие читатели имеют водительские права. Ветераны отрасли перечислили несколько ключевых отличий этого типа обработки от других, начиная со сложности.

«В последнее время много пишут о Tesla и Giga Press, входящей в группу Idra, но это лишь верхушка айсберга», — сказал Шафер. «Автомобильная промышленность в целом осознала ценность объединения нескольких структурных компонентов в одну отливку. Это сокращает время установки, снижает вес и повышает жесткость конструкции автомобиля».

Тем не менее, как отметил Уорд, для производства этих деталей требуются более крупные и глубокие формы, чем раньше, и для этой работы традиционные трехосные обрабатывающие центры менее производительны. «Вам нужна возможность наклонить шпиндель, чтобы достичь наиболее эффективного угла атаки и достичь этих глубоких деталей без необходимости высовывать инструмент слишком далеко. Такой подход не только увеличивает срок службы инструмента и качество поверхности, но и значительно увеличивает скорость съема металла».

Они говорят о пятиосных обрабатывающих центрах с ЧПУ — технологии, которая меняет способы изготовления деталей в самых разных цехах. Недавно компания Makino расширила свое предложение в этой области двумя машинами, V100S и D2, которые «созданы с нуля специально для крупных компонентов пресс-форм и штампов». Компания также продолжает предлагать автоматизацию в виде интегрированной робототехники и систем смены поддонов. Смеясь, Уорд отметил: «Мы посещаем много магазинов, и сейчас есть три основных тренда: пятиосность, пятиосность и автоматизация».

По словам Уорда, обработка на трехосном фрезерном станке означает, что фреза всегда ориентирована перпендикулярно заготовке. Это подходит для сверления, торцевого фрезерования и других распространенных операций механической обработки, но в случае полостей пресс-формы, которые обычно обрабатываются сферическими концевыми фрезами, большую часть резания часто выполняет острие инструмента. К сожалению, чем ближе вы приближаетесь к этой «нулевой точке», тем ближе к нулю скорость поверхности, что значительно снижает скорость удаления металла.

«Теперь, если вы можете наклонить концевую фрезу под углом, как на пятиосном станке, вы будете резать периферией шара», — сказал Шафер. «Вы можете получить шесть эффективных флейт вместо одной. Это обеспечивает гораздо лучшее срезающее действие, а поскольку вы можете заглушить инструмент, вы устраняете вибрацию и можете подавать гораздо более агрессивно. Именно такие преимущества делают пятикоординатные обрабатывающие центры предпочтительным станком во многих цехах штампов и пресс-форм. Это единственный путь, независимо от масштаба работы, которую вы выполняете».