東芝注塑機(jī)UVM-C 系列應(yīng)用
- 精密模具加工
- 半導(dǎo)體相關(guān)的精密零部件加工
東芝注塑機(jī)UVM-C 系列功能
UVM-450C 在秉承高速、優(yōu)質(zhì)加工理念的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)，配備高精度空氣靜力軸承主軸。這是一款高精度機(jī)器，適合精密模具應(yīng)用。
與傳統(tǒng)機(jī)種相比，該機(jī)器有助于確保降低運(yùn)行成本，明顯提高加工質(zhì)量。
該設(shè)備預(yù)期可實(shí)現(xiàn)以下特定效果：
- 標(biāo)配 60,000 min-1 主軸
=> 縮短了加工時(shí)間 - 使用非接觸空氣軸承，主軸服役壽命幾乎無(wú)限長(zhǎng)
即使主軸受損，其維修成本也比其他機(jī)床的主軸低得多。
=> 降低了維修成本 - 實(shí)現(xiàn)主軸的高旋轉(zhuǎn)精度，延長(zhǎng)了刀壽命
此外，主軸高速運(yùn)行無(wú)時(shí)間限制，只需使用小直徑刀就可執(zhí)行加工。
=> 降低了刀成本
=> 減少了所用刀的類型
=> 縮短了 CAM 人工操作時(shí)間 - 大大提高了加工表面的質(zhì)量
=> 縮短了人工拋光時(shí)間 - 大大提高了加工精度
=> 實(shí)現(xiàn)了高附加值加工 - 使用一臺(tái)機(jī)器和各種選件（如旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)）完成不同類型的加工作業(yè)
=> 該機(jī)器能提供各種類型的功能
高速空氣靜力軸承主軸
主軸轉(zhuǎn)速：60000 min-1
SPAM(*)：0.10 μm
TIR：1 μm
(*1) 通過(guò)“單點(diǎn)異步誤差運(yùn)動(dòng)”方法測(cè)量
1. 高速且發(fā)熱量低
- 縮短了加工時(shí)間
- 減少了所用刀類型和工序數(shù)（使用小直徑刀）
- 主軸熱位移低（參見(jiàn)右圖）
- 參見(jiàn)加工示例 11、12、13
- 參見(jiàn)加工示例 5～13
2. 高旋轉(zhuǎn)精度
- 實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量加工表面
- 延長(zhǎng)了刀壽命
- 參見(jiàn)加工示例 1、2、3
- 參見(jiàn)加工示例 5、6、7
- 參見(jiàn)加工示例 12
3. 軸承終身服役
- 可實(shí)現(xiàn)高速連續(xù)加工
- 維護(hù)成本降低
4. 低級(jí)別振動(dòng)和噪音
- 實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量加工表面
- 改進(jìn)工作環(huán)境
- 參見(jiàn)加工示例 1、2、3
主軸功能對(duì)比
| 項(xiàng)目 | 滾珠/滾柱軸承主軸 | 空氣靜力軸承主軸 |
|---|---|---|
| 軸承壽命 | 2000 ~ 3000 小時(shí) | 幾乎無(wú)限長(zhǎng) |
| 連續(xù)運(yùn)行時(shí)間 | 數(shù)小時(shí) | 幾乎無(wú)限長(zhǎng) |
| 驅(qū)動(dòng)馬達(dá) | 多個(gè) 10 kW | 1.6 kW |
| （發(fā)熱導(dǎo)致?lián)p耗過(guò)度、噪音和振動(dòng)） | ||
| 刀壽命 | 較短（由于旋轉(zhuǎn)精度低） | 較長(zhǎng)（由于旋轉(zhuǎn)精度高） |
| 所需主軸更換時(shí)間 和成本 | 2 ~ 7 天，成本高昂 | 2 ~ 3 小時(shí)，成本低廉 |
線性馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器
高精度造型
使用高進(jìn)給速率加工優(yōu)質(zhì)表面，為 X、Y 和 Z 軸提供線性馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
- 由于空動(dòng)zui小化，實(shí)現(xiàn)了圍繞象限切換區(qū)域執(zhí)行優(yōu)質(zhì)平滑加工。
- 消除了不利因素（例如，滾珠螺桿驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的影響），實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)的成品平面。
- 參見(jiàn)加工示例 2、3
高精度定位和平滑進(jìn)給
實(shí)現(xiàn)了 0.1 μm 可靠步進(jìn)進(jìn)給，為 X、Y 和 Z 3 個(gè)線性軸提供了 0.01 μm 編程分辨率。
- 參見(jiàn)加工示例 3
高效冷卻系統(tǒng)
將熱變形控制到zui低程度
機(jī)體中的鑄造管由東芝機(jī)械自行開(kāi)發(fā)。
各種應(yīng)用
(1) 高速主軸
更換標(biāo)配主軸
(2) 垂直旋轉(zhuǎn)和分度工作臺(tái)（C1 軸）
示例
- 交叉槽加工
- 車削
- 菲涅耳透鏡加工
- 參見(jiàn)加工示例 5
(3) 工件水平旋轉(zhuǎn)和分度工作臺(tái)（A2 軸）
示例
- 透鏡模具加工
- 車削
(4) 刀旋轉(zhuǎn)和分度頭（A 軸）
示例
- 槽加工
- 通過(guò)逐漸更改角度進(jìn)行槽加工
- 自動(dòng)刀更換（小塔）
- 參見(jiàn)加工示例 4
(5) 刀轉(zhuǎn)向頭（C2 軸）
示例
- 曲線槽加工
- 精良槽加工
（例如，分析芯片）
(6) 高速微圖案加工系統(tǒng)
刀以壓電振蕩器級(jí)高速移動(dòng)。短時(shí)間內(nèi)加工好微圖案。
自動(dòng)換刀裝置
支持長(zhǎng)時(shí)間高效運(yùn)行的自動(dòng)換刀裝置
主要規(guī)格
主要規(guī)格
- 支持研磨（可選配全功能系統(tǒng)）
- 配備 ATC
| 主要規(guī)格 | UVM-450C | |
|---|---|---|
| 行程 | X 軸（工作臺(tái)水平移動(dòng)） | 450 mm |
| Y 軸（主軸交叉移動(dòng)） | 450 mm | |
| Z 軸（主軸垂直移動(dòng)） | 200 mm | |
| 工作臺(tái) | 工作臺(tái)面 | 450 mm × 450 mm |
| 工作臺(tái)余量負(fù)荷 | 100 kg | |
| 主軸 | 主軸轉(zhuǎn)速 | 6000 - 60000 min-1 |
| 馬達(dá)功率 | 1.6 kW/37920 min-1 | |
| zui大進(jìn)給速率 | X、Y：15 m/min Z：10 m/min | |
| 編程分辨率 | X 軸、Y 軸、Z 軸：0.010 mm | |
| 數(shù)控系統(tǒng) | FANUC 系列 30i-MODEL A | |
| 機(jī)床尺寸 | 2100 mm × 2450 mm × 2150 mm | |
| 機(jī)器重量 | 5000 kg | |
加工示例
示例 1（高速高旋轉(zhuǎn)精度主軸的效果）
連續(xù)微型鉆孔
材料：SUS310
孔直徑：φ0.01，0.08 貫穿深度
刀：碳化鎢鉆孔 φ0.01 x 0.1
示例 2（高速主軸和線性馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器高精度造型控制的效果）
LED 透鏡模具
材料：STAVAX® 52HRC
刀：cBN R0.5 滾珠端銑
刀旋轉(zhuǎn)速度：60000 min-1
（STAVAX® 是 Bohler Uddeholm AG 的注冊(cè)商標(biāo)）
LED 透鏡陣列模具
材料：STAVAX® 52HRC
形狀：球面，φ孔徑 4，深度 2
刀：cBN R0.5 滾珠端銑
表面粗糙度：0.032 μm Ra
LED 封裝反射鏡模具
材料：STAVAX® 52HRC
刀：cBN φ0.5 牛鼻端銑
表面粗糙度：0.022 μm Ra
示例 3（高旋轉(zhuǎn)精度主軸和線性馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器平滑進(jìn)給的效果）
平面
材料：SKD61 52HRC
刀：cBN φ0.5 牛鼻端銑
刀旋轉(zhuǎn)速度：60000 min-1
加工時(shí)間：2 小時(shí)
表面粗糙度：0.004 μm Ra
自由形狀表面 (2.5D)
材料：DC53 60HRC
刀：cBN R0.5 滾珠端銑
刀旋轉(zhuǎn)速度：60000 min-1
加工時(shí)間：8 小時(shí)
表面粗糙度：0.008 μm Ra
自由形狀表面 (3D)
材料：DC53 60HRC
刀：cBN R0.5 滾珠端銑
刀旋轉(zhuǎn)速度：60000 min-1
表面粗糙度（加工時(shí)間）：
0.015 μm Ra（20 小時(shí)）
0.020 μm Ra（5 小時(shí)）
示例 4（線性馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器平滑進(jìn)給的效果，A 軸應(yīng)用）
通過(guò)刨床加工拋光鏡面
材料：STAVAX® 上鍍 Ni-P
刀：?jiǎn)谓Y(jié)晶金剛石刀
端部 R10
示例 5（線性馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器的平滑進(jìn)給效果，C 軸應(yīng)用）
菲涅耳透鏡模具
材料：鍍銅
刀：?jiǎn)尉Ы饎偟?br />工作旋轉(zhuǎn)速度：400 min-1
加工時(shí)間：62 分鐘
示例 6（高旋轉(zhuǎn)精度主軸的效果 => 延長(zhǎng)刀壽命）
用刀開(kāi)槽
材料：SUS630 40HRC
刀：碳化鎢 φ0.3 扁平端銑
加工時(shí)間：每個(gè)元件 5 分鐘
總共 120 小時(shí)
刀壽命：120 小時(shí)（刀加工了 1440 個(gè)元件）
示例 7（高旋轉(zhuǎn)精度主軸的效果 => 延長(zhǎng)刀壽命）
用一個(gè)刀連續(xù)加工
殼腔
材料：CENA1® 40HRC
刀：碳化鎢 R0.5 滾珠端銑
加工時(shí)間：55 分鐘/一個(gè)型腔
刀壽命：用一個(gè)刀加工 36 個(gè)型腔
（CENA1® 是 Hitachi Metals, Ltd. 的注冊(cè)商標(biāo)。）
示例 8（高旋轉(zhuǎn)精度主軸的效果 => 延長(zhǎng)刀壽命）
用一個(gè)小直徑銑床進(jìn)行高速鉆孔
φ0.08 mm 0.4 mm 深 3452 通孔
材料：SUS410
刀：碳化鎢 φ0.08 銑床
連續(xù)加工時(shí)間：138 小時(shí)
示例 9（高速主軸的效果 => 通過(guò)小直徑刀改進(jìn)加工工藝）
Cu-W 薄壁加工
壁厚 0.11 mm 高度 3 mm
材料：Cu-W
刀：碳化鎢 φ0.7 扁平端銑
示例 10（高速主軸的效果 => 通過(guò)小直徑刀改進(jìn)加工工藝)
使用小直徑端銑加工硬化鋼
材料：SKD11 58HRC
刀：碳化鎢 φ0.4 扁平端銑
示例 11（高速主軸的效果 => 通過(guò)小直徑刀改進(jìn)加工工藝）
用小直徑端銑高速加工
材料：NAK80® 40HRC
（NAK80® 是 Daido Steel Co., Ltd. 的注冊(cè)商標(biāo)）
小直徑端銑高速加工效果
| 機(jī)床 | 普通機(jī)床 （加工中心等） | 高速機(jī)床 UVM-450C | |
|---|---|---|---|
| 所用刀 | 粗加工 | R3 | R1 |
| 中精加工 | R3 + R1 | - | |
| 精加工 | R1 | R1 | |
| 加工時(shí)間 | 粗加工 | 5 分鐘 | 25 分鐘 |
| 中精加工 | 10 分鐘 + 27 分鐘 | - | |
| 精加工 | 80 分鐘 | 45 分鐘 | |
| 總加工時(shí)間 | 122 分鐘 | 70 分鐘 | |
| NC 程序數(shù)量 | 用于 R3/用于 R3+R1/用于 R1 總共 4 個(gè) | 用于 R1/-/用于 R1 總共 2 個(gè) | |
| 粗加工后的表面狀態(tài) （取消中精加工的原因） |
由于使用 R3 滾珠端銑加工，因此表面比較粗糙 |
由于使用 R1 滾珠端銑加工，因此表面精細(xì) | |
示例 12（高速主軸的效果 => 通過(guò)小直徑刀改進(jìn)加工工藝）
注塑成形 A4 Note PC 型腔
上蓋型腔
材料：NAK55®
（NAK55® 是 Daido Steel Co., Ltd. 的注冊(cè)商標(biāo)）
刀：碳化鎢滾珠端銑
加工條件：（粗加工/R1.5）
刀旋轉(zhuǎn)速度：30000 min-1
進(jìn)給速率：6000 mm/min
切削深度（Z 軸）： 0.5
| 機(jī)床 | 20000 min-1 主軸 （滾珠/滾柱軸承主軸） | 高速機(jī)床 UVM-450C （空氣靜力軸承主軸） | |
|---|---|---|---|
| 刀 | 粗 加工 | R10、R5、R3 | R1.5 |
| 精加工 | R3、R1.5 （嵌邊）R1、R0.5 | R1.5 （嵌邊）R1、R0.5 | |
| 加工時(shí)間 | 粗 加工 | 10 小時(shí) | 4.5 小時(shí) |
| 精加工 | 16 小時(shí) | 4 小時(shí) | |
| 運(yùn)行成本 | 6 種類型，10 件 刀成本 12 萬(wàn)日元 包括刀架 30 萬(wàn)日元以上 | 3 種類型，4 件（R1.5 為 2 件） 刀成本 25 萬(wàn)日元 | |
示例 13（高速主軸的效果 => 通過(guò)小直徑刀改進(jìn)加工工藝）
用于注塑成型的殼模具
材料：SKD61 (H13)
客戶 A 傳統(tǒng)工藝：工藝所需天數(shù) => 超過(guò) 1 周
用高速機(jī)床改進(jìn)工藝：工藝所需天數(shù) => 2 天
