如何一次加工出μm级精密模具

一次加工出μm级精密模具是很难做到的。通常需要对模具进行两次或多次加工才能达到所需的μm级公差。加工环境、机器稳定性、刀具磨损、精度和操作员经验等变量会影响微米级加工结果。

上图是一个300×195mm（M333，HRC50）的零件，它是在高速铣床上使用聚晶金刚石 (PCD) 刀具连续加工80小时而制成的。刀具磨损小于0.8μm，实现了10纳米以内的镜面Sa表面光洁度。

该机加工样品的精确配合回避了三个问题：

1. 这些零件是如何加工的？

2. 它们如何与消失的分型线如此完美地结合在一起？

3. 没有二次操作怎么能做到这一点？

将机内测量和智能修改技术集成到高速加工中心的控制中是克服这些变量的一种方法。这些功能可识别并消除关键加工元件中的任何固有偏差，从而实现高效、稳定的μm级精密模具加工。

以下是它的工作原理以及需要考虑的事项：

集成在机测量和智能修改技术的高速精密加工中心， 在机器的控制中有一套测量系统。首先，在CAM系统中创建测量点。然后，在创建程序后，将 NC代码、测量点和零件的实体模型文件导入到控制系统中。操作员加工零件，然后选择关键测量点程序。实体模型文件的精度热图出现在控件上，它直观地向操作员指示零件是否在公差范围内。  

高速加工中心数控系统的数字化加工能力，使一次加工微米级精密模具成为可能。例如，适当的数字处理能力将各种测量仪器和温度传感器的数据采集形成闭环、在机测量和智能修改功能，高效、准确地在数控机床上进行测量工作。这就像在高速铣床上安装了CMM。

在零件尺寸测量方面，在机测量和智能修改技术使用测头对加工工件进行初步检测。与CMM一样，该控件会创建一个精确的热图，并通知操作员零件是否在规格范围内。操作员还可以将测量结果和热图图像与加工数据一起导出。

然后是刀具，在制造过程中，实际刀具尺寸与理论刀具数据之间可能存在固有偏差。即使是最精确的切削工具也有公差。通过在机测量和智能修整技术结合数控系统，操作者可以使用激光对刀仪测量刀具半径的固有偏差，并根据刀具轮廓进行多点补偿。在对每个刀具进行3D测量后，其实际值会自动存储在控制器中，从而产生更准确的加工结果。

操作员还可以通过机内测量和智能修改技术测量切削刀具磨损，该技术使用激光刀具校准器测量切削刀具尺寸因磨损而发生的变化。如果磨损超过特定范围——尤其是在精加工过程中——则需要进行相应的修正工作，以确保后续切削刀具去除适量的材料。例如，控制器会指示在指定时间后测量切削工具，如果磨损比预期的更严重，则控制器会更换新的切削工具。

刀具磨损还会导致表面光洁度不均匀，从而导致工件材料与加工模型不一致。在机测量及智能修正技术，采用测头根据设定值测量公差。然后实时输出剩余表面库存的检测图。此功能直接在机床端分析检测数据。

另一个挑战是使用不精确的指示器或缺乏经验的操作员手动对齐工件，这会浪费劳动时间并产生不准确的结果。自动在 X、Y和 Z平面对齐工件的高精度加工中心更加精确，并减少了设置时间。例如，为加工材料定义工件坐标系的建模特征提高了高速加工精度。

机床在进行精密加工时对热非常敏感。在机测量和智能修正技术可以使用测头和标准陶瓷球来判断当前机床状态是否稳定，并针对不太理想的加工环境进行必要的修正。

这些修改功能还通过使用机床内置的各种传感器检测问题并通知操作员来监控加工过程中的变化。警报可防止机床在不稳定状态下工作并保持工件精度。

具有在机测量和智能修形技术的高精度加工中心，通过对刀具误差、材料变形等固有偏差的准确判断、补偿和修正，实现μm级模具的稳定加工。还可以实现PCD刀具的长期连续加工，达到纳米级的表面光洁度。

该技术将传统机加工转变为数字控制，减少了因操作人员经验不足而导致的质量问题，节省了在机器上测量零件的时间，减少了外部固有偏差对生产的影响，提高了车间的整体机床利用率。