大連金型加(jia)工において誤差を減らすには、プロセス設計、設備精度、材料制御、操(cao)作規範及び検査フィードバックなどの多段階システム性最適化(hua)が必要であり、各段階の潛在偏(pian)差を解消することにより高精度加(jia)工を実現する。以下に具體的な方法とポイントを示(shi)します。
一、前期工(gong)程(cheng)計畫(hua)と設(she)計最(zui)適化
加(jia)工方法を合理的に選(xuan)択する
金型精(jing)度要件に基づいて加(jia)工プロセスをマッチングする:
高精度金(jin)型(xing)(例えば光(guang)學レンズ金(jin)型(xing))は優先的に徐(xu)行ワイヤカット(精度±0.005 mm)、座標研(yan)削盤(pan)(精度±0.002 mm)または5軸連動加工センター(曲面精度±0.01 mm)を採用し、通(tong)常のフライス盤(pan)などの低精度設備の使(shi)用を避ける。
複(fu)雑キャビティ金型は層狀切(qie)削(xue)(xue)(粗加(jia)工は0.5-1 mmの殘量(liang)を殘し、半仕上げは0.1-0.2 mmを殘し、一(yi)次(ci)(ci)成(cheng)形(xing)を仕上げ)を採(cai)用(yong)し、一(yi)次(ci)(ci)切(qie)削(xue)(xue)応力の変形(xing)を減らすことができる。
數値制御プログラムの最適化
プログラム時に工(gong)具経(jing)路の突然変異(例えば直(zhi)角旋(xuan)(xuan)回)を回避(bi)し、円弧切込みまたは螺旋(xuan)(xuan)下刃(ren)方式を採(cai)用し、切削(xue)衝(chong)撃(ji)による振(zhen)動誤差を減(jian)少する。例えば、深穴金(jin)型をミリングする場(chang)合、螺旋(xuan)(xuan)下刃(ren)角度を3?5°に設定すると、工(gong)具負荷を低減(jian)することができる。
薄肉部(bu)品(pin)の金(jin)型(xing)(例えば攜帯電話ケースの射出成(cheng)形型(xing))に対して、等體積切削策(ce)略(lve)を使用して、1刀當たりの切削量を均一に維持して、局部(bu)の過負荷変形を回避する。
熱変形補償設計(ji)
加工中(zhong)の切削(xue)熱による膨張誤(wu)差を予測し、プログラム時(shi)に補(bu)償量(liang)を予約する。例えば、鋼金型の粗(cu)加工時(shi)、室溫が5℃上(shang)昇するごとに、ワークの長さが0.006 mm/m伸びる可能性があり、數(shu)値制御システムにより負方向補(bu)償値を設定することができる。
精(jing)密金型は恒溫加工環(huan)境(室溫20±0.5℃)を採(cai)用し、冷卻剤を用いて切削熱(re)をヘッジし、熱(re)変形(xing)の影響(xiang)を減(jian)少(shao)することができる。
二、設備精度の保障とメンテナンス
工作(zuo)機械の精度較正(zheng)
定(ding)期的に工作機械の幾(ji)何精度(du)(du)(du)(例えば主軸垂直(zhi)度(du)(du)(du)、テーブル平面度(du)(du)(du))を測定(ding)し、レーザー干渉計を用いて線(xian)形(xing)軸位置決め精度(du)(du)(du)(誤差≦±0.005 mm/m)を校正し、クラブ計を用いて円度(du)(du)(du)誤差(≦0.008 mm)を測定(ding)する。
ガイドレールが摩耗したり、ねじ隙間が許容(rong)範囲外になったりした場(chang)合(he)(he)は、ボールねじや貼り合(he)(he)わせ調整(例えば、嵌鋼(gang)ガイドレールがTurcite-B材料を貼り合(he)(he)わせ、摩擦係數(shu)を0.03以下に下げる)を適時に交換してください。
工(gong)具と治具の精(jing)度制御
高精(jing)度のシャンク(例えばHSK-A 63シャンク、鼓動≦0.003 mm)とコーティング工(gong)具(例えばTiAlNコーティング、硬(ying)度3000 HVに達し、摩(mo)耗(hao)を減少する)を選(xuan)択し、ナイフを取り付ける時に熱収縮式シャンクヒータ(加熱精(jing)度±2℃)を用いてシャンクと工(gong)具の緊密(mi)な嵌合を確(que)保する。
治具位置決め面の粗さは≦Ra 0.8μmで、片(pian)面2ピン位置決め方(fang)式(平面+円(yuan)柱(zhu)ピン+菱形ピン)を採用し、位置決め精度(du)は±0.01 mmに達することができる。例(li)えば、プレス金(jin)型のダイダイ加工時、精密(mi)平口鉗子の電(dian)磁(ci)吸(xi)盤(pan)固定により、底面とテーブルの平行度(du)≦0.005 mmを確保する。
振動(dong)抑制措置
工作(zuo)機械の取り付け時に防(fang)振(zhen)パッド鉄(例えばゴム防(fang)振(zhen)パッド、固有周波數≦5 Hz)を使用し、プレス、鍛造設備などの振(zhen)動源(yuan)から離れている。深空(kong)洞または高硬度材料(例えばCr 12 MoV)を加(jia)工する場合、減(jian)衰カッターバー(減(jian)衰モジュール內蔵)を採用するか、切削パラメータ(例えば主軸回転速度が8000 rpmから5000 rpmに低(di)下し、送り速度が1000 mm/minから600 mm/minに低(di)下する)を低(di)下させ、共振(zhen)によるビブリル誤差を減(jian)少させる。
三、材料と熱処理制(zhi)御
原材料(liao)欠陥回避
金型鋼を購(gou)入(ru)する際、サプライヤーに超音(yin)波探傷報(bao)告書(例えばGB/T 6402基準、內部(bu)(bu)気孔、スラグクランプ≦φ2 mm)を提供し、ブランク內部(bu)(bu)欠陥による加工後の変形(xing)を避けるように要求する。
大型(xing)金型(xing)(例(li)えば自動車カバー金型(xing))に対して、鍛(duan)造ブランク(鍛(duan)造比≧3:1)を採用し、結晶(jing)粒(li)を精(jing)密(mi)化し、圧延流(liu)線の方向(xiang)性を除去し、加(jia)工時(shi)の異方性変形を減(jian)少する。
熱処理(li)プロセスの最適化
粗加工後(hou)に脫応(ying)力焼鈍(例えば550℃で2時間保溫(wen)し、爐に従って冷卻)を行い、切削応(ying)力を除去する、仕(shi)上げ前(qian)に真(zhen)空焼入れ(例えば1050℃焼入れ+?120℃深冷処(chu)理)を用い、変(bian)形量を減(jian)少させる(通(tong)常、真(zhen)空焼入れ変(bian)形率≦0.05%、伝統(tong)的な塩浴焼入れ約0.2%)。
高精度金型(xing)(例えば歯車ホブ)に対して、等溫焼入(ru)れ(例えば260℃硝塩浴中で2時間保溫)を用(yong)いて、高硬度(58-62 HRC)と低変(bian)形率(≦0.02%)を兼ね備えた下(xia)ベイナイト組織(zhi)を得ることができる。
時効処理(li)の適(shi)用
アルミニウム合金金型(例えばADC 12ダイカスト金型)に対して、粗(cu)加工(gong)後に自(zi)然時効(3-7日間(jian)放(fang)置)または人工(gong)時効(180℃で6時間(jian)保溫)を行(xing)い、材料內部の応(ying)力を十分に解放(fang)させ、仕上げ後の緩やかな変形(xing)を避ける。
四、加工過程の精密化(hua)操作
対刀(dao)座標系(xi)の設定
光學対刀(dao)(dao)器(精度(du)±0.002 mm)または接觸式対刀(dao)(dao)器を使(shi)用して、工具Z軸零點誤差(cha)≦0.005 mmを確保する。多ステーション加工時、ワーク座標系(G 54-G 59)を用いてパーティション管(guan)理し、各ステーションは獨立(li)に対刀(dao)(dao)し、累積(ji)誤差(cha)を回(hui)避する。
例:橫型加工センターで金型キャビティを加工し、RTSradialtestバットテストを通じて、第4軸分(fen)度(du)精度(du)≦±5″を確(que)保し、回転(zhuan)軸誤(wu)差による対(dui)稱(cheng)キャビティ寸法の不一致を回避する。
切(qie)削パラメータ動的(de)調整(zheng)
切削(xue)荷重をリアルタイムで監視し(例(li)えば工(gong)(gong)作(zuo)機械の主軸電(dian)力計を通じて)、電(dian)流が突(tu)然(ran)上昇した(定格値の15%を超えた)ことを発見する時、自動的に送(song)り速度を下げてあるいは切削(xue)深さを増大して、工(gong)(gong)具の過負荷摩耗(hao)を免れる。例(li)えば、硬度50 HRCの金型鋼をミリングする場合、主軸電(dian)流が15 Aから18 Aに上昇すると、システムは自動的に送(song)り速度を800 mm/minから600 mm/minに低下する。
適応(ying)制御技術(例(li)えばFANUCai輪郭制御)を採用し、システムは材料硬度変化(hua)に基(ji)づいて切削パラメータを自動(dong)的に調整し、加工殘量を均一に維持(chi)し、負荷(he)突然変異による寸法変動(dong)を減少(shao)する。
途(tu)中検(jian)出と補償
粗加工後(hou)、攜帯型三座(zuo)標測定(ding)器(例えばFAROアーム、精度±0.02 mm)を用いて肝(gan)心な寸法(例えばキャビティ深さ、コア嵌合寸法)を測定(ding)し、誤差(cha)が±0.05 mmを超えたら、直ちに數値(zhi)(zhi)制(zhi)御プログラムを修正する。例えば、キャビティ幅の実測値(zhi)(zhi)は理論値(zhi)(zhi)より0.03 mm小さいことが発見され、半仕上げ加工時に工具半徑補償値(zhi)(zhi)を0.015 mm小さくし、徐々に偏差(cha)を修正することができる。
五、フィードバック検(jian)出と閉ループ制御
高精度検出裝置応用
最終(zhong)検査(cha)時に座標測定機(CMM)(例えばZEISSPRISMO、精度≦±(2.5+3 L/1000)μm)を用いて複(fu)雑な曲面(mian)(例えば自動車ヘッドライト金型の自由曲面(mian))を検出し、CAD/CAMソフトウェアを用いて実測データと理論モデルを比(bi)較し、誤差(cha)スケール図を生成し、直観的(de)に超差(cha)領(ling)域(yu)(例えば赤色領(ling)域(yu)は誤差(cha)を表す>+0.02 mm、青色領(ling)域(yu)<-0.02 mm)を表示(shi)する。
光學プリズム金(jin)型などの透明部(bu)品金(jin)型に対して、レーザー干渉(she)計を用いて表面粗(cu)さ(Ra≦0.05μm)と平(ping)面度(≦0.001 mm/m)を検出し、光線屈折(zhe)精(jing)度を確(que)保する。
誤差追跡と修正(zheng)
誤(wu)差(cha)(cha)データベースを構築し、記録裝置(zhi)の誤(wu)差(cha)(cha)(例(li)えばねじ摩(mo)耗(hao)による逆方向隙間)、プロセス誤(wu)差(cha)(cha)(例(li)えば熱処理変形)、人為(wei)誤(wu)差(cha)(cha)(例(li)えば対刀ミス)の発(fa)生頻度と影響程度を分類し、的確に改(gai)善する。例(li)えば、ある型式金型のコア穴の位(wei)置(zhi)度誤(wu)差(cha)(cha)が頻発(fa)している(35%を占める)ことが発(fa)見された場合、治(zhi)具位(wei)置(zhi)決めピンの摩(mo)耗(hao)にさかのぼることができ、高精度ピン(公(gong)差(cha)(cha)h 5)を交換した後、誤(wu)差(cha)(cha)率は5%以下に下がった。
5軸工(gong)作機械(xie)の熱誤差補(bu)(bu)償(chang)システム(溫度センサによる主軸溫度上昇のリアルタイムモニタリング、數値制御システムによる各軸座標値の自動(dong)補(bu)(bu)正)のような能動(dong)補(bu)(bu)償(chang)技(ji)術を導入し、熱変形誤差を0.03 mmから0.005 mm以(yi)內に下げることができる。
ヘッドピース検査とロット監視
各ロットの金型加(jia)工(gong)前にヘッドピース3検査(オペレータ自(zi)己検査、品質検査員専用(yong)検査、技術(shu)者再検査)を完了し、間違いがないことを確(que)認した後、『ヘッドピース検査報告書』に署名してから量産(chan)することができる。
バッチ加(jia)(jia)工(gong)では、加(jia)(jia)工(gong)5-10件(jian)ごとに1件(jian)を抽出(chu)して巡回検査(cha)を行い、高速検査(cha)治具(ju)(例(li)えば空気(qi)運(yun)動量計(ji))を使用して重要(yao)な寸(cun)法(fa)を測定し、1分以(yi)內に検査(cha)を完了し、直(zhi)ちに刃(ren)物(wu)の摩耗などの漸進的(de)な誤差(cha)(例(li)えば刃(ren)物(wu)の加(jia)(jia)工(gong)10件(jian)ごとに直(zhi)徑が0.002 mm摩耗し、數値制(zhi)御システムによって1件(jian)ずつ補償することができる)を発見した。
六、人員技能(neng)と管理の向上
オペレータトレーニングと資格認定
高精度設備(例えば五軸加工センター、徐行ワイヤ旋盤)に対して証明書を持って勤務(wu)する制度を実行し、訓練內容は以下を含む:
マクロプログラムアプリケーション、多軸(zhou)連動軌跡計畫などの高度なプログラミング技術、
精密対刀方法(例えばZ軸設定器、電子(zi)エッジファインダを使用)、
応(ying)急(ji)処(chu)理能力(li)(例えば工具破斷時のプログラムジャンプ、衝突後の精度回復フロー)。
標準化された作業仕様(yang)
「金型加工(gong)誤差(cha)制御マニュアル」を制定し、各工(gong)程の公差(cha)範囲(wei)(例えば粗(cu)加工(gong)±0.1 mm、仕上げ±0.01 mm)と操作要點(例えば「深穴を切削する時、5 mm深さを切削するごとに切屑の整理(li)を一(yi)時停止する必要がある」)を明確(que)にし、目視化看板(ban)を通じて重要パラメータを公示し、人為的な隨意(yi)性(xing)を減(jian)らす。
治具に唯一のガイド溝を設置し、金型が正しい方向にしか取り付けられないようにするなど、誤り防止法(Poka-Yoke)を推進(jin)する。數(shu)値(zhi)制(zhi)御プログラムに制(zhi)限位置保護指(zhi)令(G 22/G 23)を加え、工具のオーバーシュートを防止する。
持続(xu)的改善(shan)メカニズム
定期的に誤(wu)差(cha)分析(xi)會(hui)を開き、QC 7つのツール(因果図(tu)、配列図(tu)など)を通じて主な誤(wu)差(cha)源(yuan)を分析(xi)する。例えば、配列図(tu)によって「工(gong)(gong)具(ju)摩耗による寸法許容差(cha)」が60%を占めていることがわかり、コーティング工(gong)(gong)具(ju)を変更する(壽命を2時間(jian)から5時間(jian)に延長(chang)する)か、自(zi)動交換時間(jian)を設定する(加(jia)工(gong)(gong)2時間(jian)ごとに強制(zhi)交換する)ことによって解決することができる。
従業員に合(he)理化(hua)提(ti)案(例えば「磁性テーブルホルダー固定パーセンテージテーブルを使用して、手動(dong)測(ce)定の揺れ誤差(cha)を減らす」)を提(ti)案することを奨勵し、実(shi)踐検証を経て効果的に奨勵を與(yu)(yu)え、全員が誤差(cha)制御に參(can)與(yu)(yu)する文(wen)化(hua)を形成(cheng)する。
総括:金型の加工(gong)誤差を減(jian)らすには、「予(yu)防を主とし、検査を補助とし、持続的に改(gai)善する」という原則(ze)に従(cong)い、設計端の技術(shu)予(yu)審から加工(gong)中の動態制(zhi)御(yu)、さらに検査後の閉ループ修正まで、全(quan)プロセス管理制(zhi)御(yu)システムを形成する必要がある。設備精(jing)(jing)度のアップグレード、プロセスパラメータの最(zui)適化、人員(yuan)技能の向上の協同作用(yong)を通(tong)じて、金型の加工(gong)誤差をミクロン級(ji)(精(jing)(jing)密金型)またはサブミリ級(ji)(普通(tong)金型)に制(zhi)御(yu)でき、異なる業界の高精(jing)(jing)度需要を満たすことができる。