多功能控制使模具加工更精确

Accu-Shape Plastics LLC是兰开斯特县（也称阿米什县）郊区的一家模具制造商和机械厂，为透镜照明、食品安全容器、家用产品等提供工程和设计、通用机械加工和模具制造。

John Ervin Stoltzfus 和他的堂兄 Steve Stoltzfus都是阿米什人，他们于2017年成立了Accu-Shape，因为他们认识到该地区需要塑料注塑件。从两名员工和一台位于宾夕法尼亚州盖普的注塑机开始，该公司现在有六名员工，目标是增加更多员工。注塑业务在原建筑内，一家成立于2021年的机器车间位于宾夕法尼亚州的莫恩顿。Accu-Shape使用两台柴油发电机为成型设备供电，机器车间使用一台120kW的柴油发电机和一些线路电源。

Accu-Shape并不想成为一家大公司。相反，其团队专注于制造最好的成品，以保持最高质量，同时增加产量并最大限度地扩大车间空间。起初，他们将模具制造外包，但在2018年，Accu-Shape引入了一个三轴垂直加工中心，生产低体积的铝模具。

三轴机床是朝着正确方向迈出的一步，但模板必须在六个侧面进行加工，因此当必须安装隧道闸门时，需要六个设置，有时多达八个。设置很费力，而且没有他们想要的那么准确。零件通常具有±0.001英寸的尺寸公差，因此需要高表面光洁度。

价值和变通能力

Accu-Shape认识到更有效的解决方案可以满足其加工要求，因此升级为具有一定自动化功能的五轴机床。John Ervin Stoltzfus联系了当地经销商Jones Kinden公司，后者将他介绍给格劳博。先进的数控加工中心和自动化设备制造商推荐并演示了G350通用五轴加工中心，该中心配有自动托盘更换器、16k主轴和海德汉 iTNC 530控制器。

G350具有紧凑的设计、最大的铣削性能和优化的工作区域通道。三个线性轴和两个旋转轴为操作员提供五轴同时加工和插值，a轴旋转范围为230度，B轴旋转范围无限。三个线性轴的独特布置最大限度地缩短了导轨和加工点（TCP）之间的距离，提供了非凡的刚度。此外，独特的可伸缩主轴提供了无与伦比的工件通道，甚至可以在无碰撞的环境中进行倒置加工，确保了尽可能长的Z行程路径和最佳的切屑排出。

Stoltzfus说：“格劳博远远超过了我们评估的任何其他五轴机床。”考虑到这台机器的价值，这个价位也很有吸引力。

Accu-Shape Plastics的John Ervin Stoltzfus在操作格劳博G350通用五轴加工中心

为实现精度而通电

在全面投入生产之前，Accu-Shape和Grob必须解决一个关键挑战。为了为格劳博16k rpm主轴（具有再生驱动）提供动力，该系统需要在120kW的柴油发电机系统上运行，因为阿米什人努力将从公共电网获得的电量降至最低。然而，要使五轴系统全速运转，需要一些独创性。

起初，主轴会减速并使发电机失速，从而导致功率损失。然而，在与格劳博团队协商后，Accu-Shape决定使用负载组来捕捉机器返回的能量波。格劳博编写了一个软件程序来解决这个问题，这显示出了一些希望，但负载组的启动速度不够快，无法在关闭发电机之前捕捉到能量峰值。因此，格劳博机器只能达到8k转/分。然后进入一家太阳能和能源组件公司，配置一个设备，该设备可以感应尖峰并立即打开负载组，使格劳博在16k rpm下达到全速潜能。

准备从格劳博G350五轴机器上的托盘装载站卸载的7075铝模板

五轴精度、速度

在生产过程中，Accu-Shape在一个表面略微弯曲的大型模具项目中节省了大约四个小时的设置时间，因为它们从六到八个设置减少到只有两个。使用牛鼻角半径立铣刀并倾斜工件以保持刀具垂直于表面，完成工件的循环时间为1小时12分钟，获得了良好的完成效果。

在使用多个球头立铣刀的三轴机床上完成相同的功能需要大约六个小时，而完成质量较低。Stoltzfus指出，由于设置较少，他们节省了大量时间，完成了更高的精度，最大限度地减少了操作员失误的可能性。Stoltzfus说：“我们已经将安装时间减少了50%或更多，我们使用Grob节省了资金，同时还实现了卓越的表面质量。”。

为了最大限度地为某些应用提供新的五轴加工解决方案，Accu-Shape结合了Open Mind的Emuge圆段锥形立铣刀和hyperMILL软件。Stoltzfus说：“刀具与hyperMILL相结合，可以获得更好、更精确的光洁度，因为我们可以使用更短的刀具，从而获得更多的控制权。此外，圆弧段刀具设计可以减少加工次数，从而实现所需的材料去除和表面光洁度，大大缩短了循环时间。”

例如，Accu-Shape在格劳博五轴机床上使用hyperMILL进行CAM编程和圆段立铣刀铣削模芯，与三轴设置相比，精加工时间缩短了75%。此外，使用具有0.031英寸拐角半径的两英寸平面铣刀对平面进行机加工，并使用圆段铣刀对半径进行精加工。结果，两侧和半径的完成时间总共只有1小时11分钟。在三轴机床上使用传统的¾英寸球头立铣刀铣削同一型芯时，精加工时间为4小时16分钟。

格劳博G350的主轴转速为16k rpm，因此速度更快，而三轴机床的主轴转速仅为12k rpm。Stoltzfus说：“更快的主轴非常有助于加工小而复杂的零件几何形状，包括钻孔的冷却通道。我们可以加工整个模具，而不需要加工半个模具，然后重新组装。”。

另一个好处是托盘更换器，它可以在加工另一个零件时装载一个零件，为Accu-Shape提供无人值守的操作，为其他工作腾出时间。

外包模具加工当然有它的位置，但如果有正确的加工技术和设置，内部生产的优势可以是巨大的。这正是Accu-Shape的情况。