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日本模具企图超越中国模具的快速响应

2011年09月16日 14:53中国机床商务网点击:10636

  日本的模具产业因国内产业空洞化、中国模具产业的崛起以及雷曼事件导致的经济低迷的影响陷入了困境。在这一背景下,日本的模具厂商数量从2000年的8000多家减少到了2008年的5000多家,模具产量也下降一半,从2002年的约100万套减少到了2009年的50万多套。在这种环境下,努力摆脱困境,为客户创造新魅力的日本模具厂商及机床厂商也令人瞩目。
  
  据国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉介绍,近年来,中国模具企业以高效低成本运营在全球享有盛名,不仅仅是价格便宜、交货期短,而且中国的模具技术水平也在突飞猛进。日本企业企图从①超精密、②长寿命、③高速度三个方面超越中国企业更快地向市场投放产品,从而不失去销售产品的机会。找到在技术及资金上均可靠的中国模具厂商,充分利用其低价格的优势来降低自己的成本。这种做法今后将会在日本企业中扩展开来。
  
  日本松野模具制造所为了缩短模具完成前所耗费的加工时间,使用了5轴同步控制加工中心(MC),以超过以往的速度完成模具,缩短向客户供货前的前导时间。松野模具(总部:大阪府东大阪市)利用仅为原来一半的时间,制造出了成型树脂制汽车音响面板的模具。与3轴控制的通用MC相比,5轴同步控制MC的模具切割(倾斜)自由度增加,可更灵活地设定球头立铣刀等刀具对模具的姿态。这样一来,刀具便可到达通用MC无法切削的、对空穴进行加工的较深形状的部分,因此能够通过直接切削来成型。而使用原来的放电加工的话,则无法成型。
  
  该公司利用5轴同步控制MC来加工模具的原因是希望减少比切削更耗时间的放电加工。以往在制造对汽车音响面板进行成型的模具时,通常是在使用一台通用MC对放电加工所需要的石墨制及铜制电极进行切削的同时,使用另一台通用MC对模具进行粗加工。然后再使用经切削制成的电极,对粗加工后的模具进行放电加工。这种方式不仅电极切削时间远远长于模具的粗加工,而且放电加工也需要很长时间。此外,放电加工还会在模具的表面形成硬化层,需要通过后工序进行打磨。
  
  为了缩短加工时间,松野模具使用5轴同步控制MC尽量通过切削来处理模具。凭借这一手段,简化了电极的形状,并减小了放电加工的比例。结果,从新型的汽车音响用模具的加工时间来看,连同制作CAM数据和加工准备的时间在内,合计只需约150小时。而原来则需要300小时左右。而且,加工时间的缩短还可使模具的加工成本下降,“一件模具有望降低3成左右”。
  
  松野模具今后的目标是“无放电加工”。如果能够彻底去掉放电加工的话,至少可以省去电极。由于能够用一台5轴同步控制MC来取代三台机床(两台通用MC和一台放电加工机),因此还可减少机床的费用。而且还可省去客户所要求的电极检验工作。此外,由于在机床上固定工件的次数(加工准备的次数)只需一次即可,因此还可高精度地完成模具。
  
  但同时也存在问题。使用5轴控制MC时要准备复杂的CAM数据,汽车音响用模具“需要一名操作人员用80小时来完成”。而且刀具的种类也会增加。但尽管如此,这种方式对提高供货前的速度仍是有效的。
  
  大隈开发出了以缩短供货期为目的的门型MC“MCR-H(Hyper)”,并试制出了汽车外围侧板的模具。通过高速且高精度地切削模具,减轻了人工打磨作业的负担。结果将模具的精加工时间缩短到了原来的6成。
  
  大隈从日本汽车厂商得到2L排量级车型的实车数据后,根据这些数据制造了模具。虽然汽车厂商不会在量产时使用该模具,但大隈仍试制了实物模具。
  
  切削使用的MC在X轴和Y轴上采用线性马达,将最大切削进给速度提高到了30m/分。此外还配备了在极力减少发热的同时通过预测余热的影响来进行修正的“Thermo-FriendlyConcept”功能。这样一来,尽管是以高速对模具进行切削,但模具表面仍实现了出色的加工精度。
  
  模具的材质为灰口铸铁FC250,尺寸为3345×805×1290mm。使用直径为30mm的球头立铣刀,在转速为3万rpm、切削进给速度为21m/分、切入量为0.35mm、周期进给量(PickFeed,相邻刀具中心的轨迹距离)为0.35mm的切削条件下,对模具表面进行了加工。之后进行了轻度的人工打磨。
  
  凭借上述措施,大隈将包括MC切削和人工打磨在内的加工时间缩短到了28小时52分。而以使用滚珠丝杠的MC进行切削之后再以人工仔细打磨的现行加工方式则需要约45个小时。这样,模具的总加工时间便缩短到了128小时零5分钟。
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