手機3D玻璃熱彎成型,石墨模具CNC加工的關鍵技術有哪些?

2018-04-27

我們知道,不管是注塑、沖壓還是壓鑄成型,其模具都是金屬鋼材。那為什么3D玻璃熱成型工藝不采用金屬鋼材模具?

這是因為金屬材料在高溫下變形大、易變軟,而石墨具有耐高溫、導熱性好,硬度高、耐腐蝕、成本低,石墨與金屬升溫變化具有相反的性能,溫度越高,其體質反而越硬,這樣就不會存在變形的問題,可以保證最大限度的精密程度。

3D玻璃熱彎對石墨有很高的要求。要求石墨純度高和密度高,高純度要求主要是防止高溫下石墨被氧化產生氣泡現象,從而影響表面光潔度;高密度要求是防止石墨模具的塌陷,盡可能提高其力學強度,保證模具壽命大大提高。模腔的表面光潔度直接影響3D玻璃的表面效果,而模腔的表面不僅和精拋光有關,更和石墨顆粒直徑密切相關,盡可能小的顆粒直徑才能加工得到足夠光滑的模腔。

3D玻璃的熱彎石墨模具需求的產生,這對CNC來說多了一項石墨加工工藝。因石墨材質本身原因,并不是所有的CNC都可以加工,其中從設備的選擇、治具設計、刀具選擇等有諸多問題需要注意,據悉,石墨模具方面約占熱彎不良率的20%。

一、石墨CNC加工前需做哪些“準備工作”

1. 選好石墨加工設備

(1)吸塵強度要高

石墨加工對機器要求很嚴格,粉末不只對機器造成傷害,對人也會造成一定的傷害,所以對設備吸塵強度的建議是:

1)變頻器控制吸塵器運作,減少震動源

2)吸塵口靠近加工區域,快速吸塵

3)定時吹塵設計,使角落里沉淀的石墨粉塵被吹起,并吸走,不會滯留在機器內部

4)刀庫門帶吹氣裝置,防止石墨粉塵進入刀庫,粘上刀柄影響加工精度

(2)機床密封性很重要

刀庫的密封包括Y軸的設計的密封都要做到很嚴格,機床的密封性如果做得不好的話,設備進入粉塵,基本上不超過3個月,有些電子元件就慢慢損壞。建議Y軸防塵罩一體化設計,防護性能升級。

(3) 一般需用固態導軌油

石墨的設備一般用固態導軌油,石墨的導軌油還是會滴油的原因是油污時間一長就會沉淀,產生廢油,廢油也會慢慢滴到石墨或是機臺里面,建議:

1)導軌油一旦滴落石墨表面,即毀壞材料;

2)使用滴油回收裝置,定時吸油,廢油回收。

2. 設計好加工治具

真空治具

上圖是一個真空治具,一個治具可以做兩個或多個的產品。目前很多都是真空吸附臺,一個機臺上可以裝大的、小的,達3~4個。有的石墨加工用的是工裝,但這是做模具電極的;做石墨模具一般都會采用真空吸附臺,加工尺寸穩定,變形量也小。

3. 選好刀具

石墨加工的難點也在刀具上面,刀具磨損的非???國內普通的刀具也就3-4個小時,好一點的5個小時。國外的進口刀具大大概也就6-8個小時。選擇刀具時盡量選擇平底帶R刀,不要選擇平底刀(開粗精修的時候)。因為平底刀的刀尖是鋒利的,切削出來石墨會容易崩。石墨比較硬也比較脆,用太過尖利的去切它,會容易崩掉。所以我們現在切削時都會選帶點R角的刀具(0.5R或是0.2R)。

球刀一般是用來精修。損耗最大是如下圖的R刀,一套模具其加工時間要2個小時,做的精細的要3個小時?,F在國內也在努力的研究刀具的材質和涂層,希望它的加工時間變的更久成本會降低。

4. 在不同加工階段下設置好參數、選好刀具

1) 開粗

開粗石墨加工路徑

如下圖是簡單的石墨加工路徑,是開粗的路徑,旁邊是放大的開粗的切削深度,每刀的加工量。

參數的設置:

切削量:2~3mm

加工速度:3~4m/min

主軸轉速:10000~12000rpm

刀具的選擇:

開粗刀:四刃,10~12mm

(直徑過小:速度慢,加工沒效率)

(直徑過大:刀擺大,影響加工精度)

開粗的效果圖

2) 中粗

中粗石墨加工路徑

如上圖是中粗的刀路,一般我們會采用R刀在精修之間中粗一下,這樣對減少精修的量,那么精修的刀磨損會小一點。

參數的設置:

切削量:0.5mm

加工速度:3m/min

主軸轉速:15000rpm

刀具的選擇:

R刀:R3(帶曲面,曲面稍微大,適合曲面開粗)

中粗的效果圖

3) 精修

精修石墨加工路徑

如上圖是精修的加工路徑,精修加工爬坡的曲面很多種路徑:0°、45°、90°、包括環形的都有在切削,目前切削效果最好的還是90°的,90°普遍來說是比較好的。一般用R刀精修,效果也是比較好的,但是國外的機床用圓鼻刀,這對機床精度要求很高。像牧野、米克朗的切出的精度就很高,用圓鼻刀切出來也會很亮,基本上切出來不用拋光。

參數的設置:

切削量:0.03mm

加工速度:3m/min

主軸轉速:22000rpm

刀具的選擇:

凸模:R刀:R2(曲面小,可設置高轉速,震動小,提高加工效果)

凹模:圓鼻刀(平底帶R刀) (6R0.5 / 4R0.2)

(6&4代表直徑,0.5&0.2代表R角度,R角度越小,表示加工范圍越小,加工更精細,可處理凹模中角落位置加工。)

精修效果圖

二、石墨CNC加工中會遇到哪些問題及如何解決

1. 刀線問題

1)刀具問題:建議盡量使用高質量刀具。目前刀具材質以及涂層配方,多進口為宜。國內刀具的材質和涂層還在繼續深入研究當中。

2)后處理:配合數控系統的專用后處理程序。

2. 暗紋問題

機床、刀具等都會影響精度,產生暗紋。

1)系統問題:系統設置需調整,選擇“高精修”模式,配合系統專用后處理;

2)走刀方式:建議最好兩軸同時移動,而非三軸同時移動。45°一般使用三軸同時動,三軸同時動的話效果沒那么好,容易產生刀紋。


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