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CNC数控加工中心挑战鞋业精准开发设计 作者：mike 更新时间： 2014-08-20 浏览人数：7621 评论：1 分享到：: CNC数控加工中心挑战鞋业精准开发设计
作者:胡胜龙
分享此日志,希望潜心在技术研发上的巨匠们诚心交流! 相互学习探讨!

在鞋业的发展里程碑里,至今还未有用CNC加工中心直接铣出鞋模,可能有些有条件的企业曾经尝试过,但大多数都以失败而告终。或因工程师技术的无法突破, 或因制具,或因刀具问题等等。为了提高开发速度,让客户在最短时间里看到新设计的实物模型,我以尝试用CNC加工中心和高速雕铣机,配合不同硬度的EVA发泡材质直接铣出模型。

CNC数控加工中心突破技术成功案例解析:

一:客户需求与材料分析:EVA发泡材料

CNC加工中心



客户需加工如图形状工件(EVA发泡材料),此材料具有良好的柔软性与弹性,此鞋类产品主要需求平面铣削、圆弧铣削、字体雕刻等工艺,采用CNC数控设备加工时,加工难度体现在材料的抗刀性,切削时不易受力,在低转速加工时容易起毛,小刀径加工时难铣削出良好轨迹,要求打样,推荐最佳机型及工艺方案。
二、设备选型及工艺评估
综合对客户工件要求及材料的工艺分析,推荐使用高惠品牌标准配置的GHS-650G高端雕铣机机设备。
推荐理由:
1、 GHS-650数控雕铣机专用机,三轴行程X600*Y500*Z250主轴电机功率4.0kw,NBT30内藏式结构,最高转速24000rpm/min,三轴电机功率850w,能实现高速高精铣削加工。
2、轴伺服驱动器为日本品牌安川驱动器,系统加速度高达1G,最高位移速度24m/min,加工效率高。
3、机床刚性强,整机净重达3000kg,采用台湾原装丝杆导轨,能保证机床重复定位精度的持久性,稳定性。
4、各元器件均采用目前市场上性能最优秀的机床配件,性价比高,持久耐用

A工艺分析:
1、由于需加工的工件是EVA发泡材料,所以刀具需要特定选配,经多次试验,选择圆刃钨钢平铣刀与研磨材质平铣刀具配合进行加工,
2、工件的正反面都是非平面,在加工时,需使用配套模具(石膏成型),快速便捷,灵活经济,可使用贵司产品的多样化。
3、考虑贵司该鞋类型的产品有些款式需要使用第四轴加工,故在配置机床时可考虑选配四轴,单此次加工则不需要用到第四轴。
B加工流程如下:
1 粘合材料处理成原胚,2装夹固定3加工正面,4制作正面配套石膏鞋模,5装夹固定,6加工背面、

(1)主要步骤实图:


(2)刀具图片:



三、试加工数据
时间 2013-12-21 材料 EVA发泡材料
机型 GHS-650 规格 320*190*40mm
操作郑仕发编程郑仕发

高速雕铣机刀具规格加工类型主轴转速进给速率吃刀量加工时间
铣刀￠10mm 精铣加工 S22500rpm F1200mm/min 0.2mm 6小时
研磨刀￠3mm 研磨表面轮廓 S23000rpm F1200mm/min 0.2mm
铣刀￠2mm 精铣加工 S22500rpm F1200mm/min 0.2mm
研磨刀￠2mm 研磨槽轮廓 S23000rpm F1200mm/min 0.2mm
铣刀￠1mm 铣削字符商标 S23000rpm F1200mm/min 0.1mm
   不同工艺对比与总结

机型加工中心 1、转速最高12000rpm,无法满足加工EVA材料,切削不动。

雕铣机 1、转速低于12000转切削不动该材料
刀具直径小于1mm很难加工样品上的细小字体图标,效果不清晰。
加工描述 1、此加工不需要使用切削冷却液,主轴转速22500时,使用吹气冷却,材料不
   会发烫融化,用冷却液时,加工的表面比较粗糙,易起毛。
2、进给量超过1200mm//min时,起毛很严重,超过2400mm//min时,刀具无
   法按照编程轨迹铣削掉材料(材料弹性产生抗刀作用,无法受力被切割)。
3、背面鞋跟圆形槽,最后一条纹路太单薄,材料不受力,加工出来效果不理想。
4、加工陡坡与圆弧时容易起毛,铣削平面时较好控制光洁度。
                                  总结
一、该类型工件由于材料的特性,无法像铜铝铁材料一样快速加工,只能用高转速,
低进给,小吃刀量慢慢加工,且需要配合研磨刀具使用,才能令其轮廓表面呈现
较好的光洁度,因考虑加工所需刀具较多,手动换刀比较耗时,没有效率,建议
使用气动换刀,每把刀的换刀频率不是太大,故不需要刀库。
二、进行产品的背面加工时必须选择配套模具否则无法装夹,装夹定位采用胶水固定
    在工作台或者第四轴横板上,外加四个小定位片,卡住工件不动,达到稳固效果。
三、若贵司产品的尺寸与造型较多,则可考虑选择￠170四轴/连接板/横板/L块一起
使用,此种情况雕铣机的Z轴行程要加高200mm。
四、采用数控设备生产EVA材料是可行的,比起直接开磨具再成型处理,效率要快
很多,成本也低很多。至于细节的加工技巧,还需要多尝试其它方法,例如订制
专门切削EVA材质的刀具,以便寻求更好的加工效果。

四、数控机床参数表

规格/型号Model/Specification 单位unit GHS-650
工作台Table
工作台面积Work table area mm 600*540
T型槽(槽数*宽度)Tslot(Size*width) mm 5*14
工作台最在大负荷Maximum load kg 300
行程Stroke
左右行程(X)Lingintdina(X-axis) mm 600
前后行程(Y)cross travel(Y-axis) mm 500
主轴头上下行程(Z)vertical travel(X-axis) mm 250
主轴鼻端至工作台面距离
Distance from guide plane to spindle center mm 380
主轴中心至机柱前面距离
Distance from guide plane to spindle center mm 250
主轴Spindle
主轴端孔斜度Spindle taper ISO30
最高主轴转速Max.spindle speed rpm 24000
驱动结构The highest spindle speed 内藏
进给Feed
切削进给Cutting feed m/min 10
快移速度Cutting feed rate m/min 24
刀把形式The knife handle pattern NBT30
刀具储存容量Tool storage capacity tools 8把
马达Motor
主轴驱动马达axle actuates motor kw 4.0
驱动马达X,Y,Z轴Servo motor of X.Y.Z.axis kw 0.85*0.85.0.85
导轨结构The guide rail structure
X,Y轴X.Y-axis 线
Z轴Z-axis 线
占地面积Machine size(L*W*H) mm 2300*1750*2250
机械净重Machine weight kg 3000
精度Accuracy
定位精度
Pointing accuracy 不带电子尺No-bring the electronic ruler mm ±0.005
带电子尺Bring the electronic ruler mm ±0.003
重复精度
Repeat accuracy 不带电子尺No-bring the electronic ruler mm ±0.003

五、机床配置表
规格/品牌Model/Specification GHS-650
主配置 1 系统 System 960S系统
2 机身 Fuselage 高惠
3 主轴 Spindle 台湾星辰
4 系统面板 System panel 960S系统
5 三轴丝杆 Three shaft screw 台湾银泰C3级
6 三轴导轨 Three axis guide 台湾银泰
7 变频器 Converter 960S系统
8 三轴马达 Three axis motor 日本安川
9 三轴驱动 Three shaft drive 日本安川
电气 10 联轴器 Coupling 德国R+W
11 油冷机 Oil cooling machine 雷德
12 轴承 Bearing 日本NSK P4级
工具 13 防爆式工作灯Explosion-prooftype sunlight working lamp LED
14 便携手动脉冲发生器Portable manual pulse genera 960S系统
15 三色警示灯 Tricolor caution light LED
16 自动注油器 The impermeator 台湾河谷
17 接触器 Contactor 日本富士
18 继电器+座 Relay+seat 日本和泉
19 断路器 Circuit breaker 日本三菱
20 电源开关 Power switch 日本三菱
21 行程开关 Travel switch 德国巴鲁夫
22 电源变压器 Power sourc manostat 金三和
特殊附件 23 全封闭式防护罩 Fully enclosed 高惠
24 技术手册 Technical manual ●
25 工具及工具箱 Tools and tool box ●
26 工作清洁喷枪 works the clean spray gun ●
27 锁刀座 Locks the tool apron ●
28 NBT30刀柄 ISO The hilt ●
29 ER嗦咀ER The suontiue ●
30 吹风装置 Blowing installment ●
31 压板M12-16 The clamp M12-16 ●
32 虎钳6"-8" The vise6"-8" ▲
33 喷嘴切削液供给装置Spray nozzle cutting compoundsupplies i ●
34 刚性攻牙 Rigid tapping ▲
35 油雾收集系统 Oil mist gathering system ▲
36 电控箱空调系统Electrically controlledboxair-conditinging s ●
37 第四轴、第五轴 The fourth axis,the fifth axis ▲
选配 38 自动对刀仪Automatic tool setting gauge ●
39 空气过滤装置Air filtration installment ▲
40 刀库Tool storage ▲
七、技术亮点:
    本公司是汇集国内外众多机床厂家之所长,具有自主理念、自主标准的创新型技术企业,
    在不断改革、不断创新中坚持“质铸造生命,厚德成就发展”宗旨,一心推动为中国装备业发展。
(一)、技术与工艺创新特色:
1、马达座、轴承座与机床铸件一体化:
现象:机床在使用过程中,传统马达座与轴承座用螺丝固定,由于操作员对机台的不够了解或意外撞
   机,精度容易发生变化,精度不达标后丝杆、导轨、轴承等高精密件的超负荷磨损,机床寿命
减短;
改进:在东莞高惠机械应用一体化的设计下,具有高刚性、抗撞击、不变形之特性,克服了以上难
题,使机台保持高精度、长寿命提高50%以上;

2、驱动器上加装的再生电阻结构
现象:机床在长时间使用过程中,执行高速度不断转向时,马达驱动需要释放高热量,该热能量
   在驱动器内部释放,使得驱动器内部温度过高,导致驱动器性能下降,严重时导致驱动器烧坏;
改进:加装外部大功率刹车电阻,驱动器的热能量直接在外电阻上释放,保证驱动器内部环境恒定,
使机床在高速高转向中稳定持久工作;

3、计算机数字控制机床的电箱空调装置
现象:①电控箱打温度过高,电器过热导致整机死机;
          ② 打开电控箱工作,电控箱挤满灰尘、油雾等,电器寿命快速减短,甚至烧坏;
      ③机床用了几年后,电线就开始老化。
    改进:在电空控箱安装空调就能解决以上若干问题:
    ①电控箱里的温度恒温;
    ②电控箱里无灰尘、油雾;
    ③电控箱里的电器,电线能保持长寿命


4、工作环境与控制环境分离
现象: ①高速加工过程中产生的油雾,会让整个车间成了油车间,工作过程很不方便;
       ②客户过来看厂车间达不到要求,特别是高端客户;
         ③切削油消耗快,外开支大;
    改进一:机床整体全封闭式外罩设计
①杜绝铁屑外弹,保证人员安全;
②杜绝油污泄露保证车间环境符合ISO14001的环境要求,与国际接轨;
改进二:龙门架下端加装防护门,隔绝切屑与油污进入后面空间,腐蚀老化机床配件
改进三:安装油雾收集器,且能解决:(选配)
         ①切削油循环使用,降下油耗成本;
        ②良好的工作环境,提高工作效益;

7、方便式功能设计
   现象一:加工回原点时需要手动按X+键、Y+键、Z+键;
改进一:一键回原点设置--将转轮调到回原点位置,直接按程序启动键就实现自动回原点;
现象二:加工过程需要装卸刀具时,操机人员需要判断主轴刀具位置与工件位置,避免撞刀;
改进二:一键回拆刀位置设置--不用手动调整三轴位置,直接一键回到拆刀定位点,节省拆刀
           时间,大大提高加工效率;

(二)、机床配置选材特色
1、960S系统
    ①此系统是采用台湾与日本最新科技合力开发,具有自主定义加工参数(圆弧速度、转角速
度、快速定位速度等)的台湾原厂系统,人性化设计,密切贴合使用方具体加工需求,真
正做到自主化,灵活化;
②操作面板磅礴大气,水晶按键,质感优越,高档美观,持久耐用;
2、箱体式直排刀库,此种刀库有效,机构稳定、控制方便、换刀速度(自由选配)
①刀库箱体式结构隔绝了油污与排屑进入刀柄,避免主轴夹刀时出现摩擦,增加刀摆误差与主
      轴锥孔磨损;
②气缸推动换刀,没有声音污染,丝杆行程变短,换刀时间提高一倍;
③刀库位置占据机床空间减小,有力提高了机床的整体美观性,减少使用方的车间位置空间;
3、电器配件采用台湾原产、日本进口、德国进口原配件,品牌质量更具保证性
    ①质量比同类型品牌机床配件使用寿命更持久;
    ②故障率比同类型品牌机床更低,减少维保时间,有效提高机床使用价值,特别是高端客户;
4、线材选
进口线材,实心线芯,持久耐用,故障率极低,买的安心,用的放心;
(三)、售后服务特色
1、精度调节契合机床使用进度
现象:机床生产验收完毕后,系统参数与机构硬件的配合已经设定相应,但机构硬件运作一段
时间后,由于力变因素,会发生各部件的磨合作用,以致与系统的原参数理想设定状态
产生差异,机床的几何精度发生偏移,所以需要阶段性的调整;
改进:①机床使用三个月,调整系统参数,使之与机床机构更加契合,充分发挥机床加工性
能,更稳定的创造生产效益;
②机床使用半年,调整机床的几何精度,校正三轴水平度、垂直度、主轴圆周度、消除
三轴反向间隙等,保持更高精度的创造生产效益;
③机床使用一年,机床各方面的数据磨合皆已完成,此时重新调整系统参数与机床各方
面精度,大大延长机床的使用寿命,更持久的创造长远效益;
2、为使用方提供实际贴心的资料数据,更方便机床的日常生产与保养
现象:操机人员对机床的基础知识了解不多,不能正确的使用机床,无法充分发挥机床性能,
甚至操作失误,损坏机床配件,影响机床有效生产工时;
改进:①提供机床控制系统的电路图,以便操机人员学习了解,掌握更全面的机床原理与实际
应用的知识;
②提供机床整机精度表,以便操作人员对应检验;
③提供机床故障排查表,以便操作人员日常生产中可以自行解决常见问题,大大缩减维
修时间,提高了产能效益;
④提供日常保养明细条例,操作人员按照保养条例,定时保养,以便保持机床的整洁,
塑造良好的企业生产氛围,延长机床使用寿命;
⑤提供维修记录表,机床使用期间,每次故障问题与解决方法一一记录在案,做到有据
可查,持续优化改进,不断提高机床性能与质量;
⑥除系统原配CF卡外,多配备一张CF卡,并已更新系统参数,以便日常备用,更全面的
为机床高效实用提供双重保障;
模具开发模具设计模具精加工 3D设计铸业设计,相互交流学习! QQ:124649891 欢迎留下宝贵建议!

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