电磁研磨模具加工技术研究

在金属模制造工程中，因为工作机械及放电加工机械的导入，以及其後之CAD/CAM的导入，促进了从设计到加工整个流程的机械化及自动化。因为CAD在可以表现出更复杂的形状，其操作性及和CAM的相容性也提高了，所以可以在更快速的情形下求得更高的精度。CAM也更为快速，且因为多轴控制加工的功能，而可以进行复杂形状的加工。在形状创制加工方面，因为高速铣床及镜面放电加工机械的出现，而能而更快的进度来进行高精度的金属模制造。  

　　然而，精细修润(研磨)及组立流程的自动化却比前述流程为慢。虽然到目前为止，市面上所贩卖的研磨专用机械发挥很大的效用，而其中的大部份，大都是以自我模仿或学习的方式来进行工具移动，所以看不到有多大的变化。而最近以CAD资料为基础，采用多轴自动机械来进行研磨自动化实验。为了实现以形状精度及效率为前提的高水准金属模研磨，则以能整体掌握从设计到加工、计测之连续金属模制作流程的CAD/CAM系统为基础的驱动旁式，或是可以并用在形状加工上使用之NC资料自动研磨方式为并。其代表的意义，就是以CAD资料为基础的方法，将来极有可能成为实现高精度、高效率之研磨自动化的一方法。  

　　到目前为止，精细修润(研磨)流程的效率化及追求高精度方面，大都着眼於研磨的发展上。所以大家都将此流程中效率化及高精度化的重点，放在如何提高前流程中之切削加工或放电加工精度来进行形状加工，且能将表面粗糙程度降至最低。笔者认为，在形状创制加工中应尽量提高精度，在不降低效率的前提下，减少表面的粗糙度，再利用研磨时减少研磨的份量来维持精度，这样就可以现高精度又具高效率的金属模研磨。  

　　因此，将针对以推动金属模研磨的自动化、快速化、高精度化为目的而进行之高速铣削、5轴控制切削、及电磁研磨等实验来进行解说。 
  
　　研磨前流程的努力  

　　模具制作上是以设计、加工制造为主，一直到目前为止一直都在追求各个流程中的快速化、高精度化要及自动化。本来这些流程都是互相关连，而必须被整体考虑的，但在某一个流程中作有程度的牺牲，可能会带给另一个流程更大的益处，例如，缩小切削时的pick进给，进行表面粗糙度较低的形状加工，以减轻研磨的负担，这些情形应该都已经被考虑过了。当然，将pick进给减为一半时，就必须花费2倍的时间，负责切削加工的人自然不愿意。然而，此种作法可减少表面的粗糙度，研磨的部份就相对减少，不但可以缩短修润加工的时间，在修润加工流程中，也可以减少形状上的损失，同时也很明显地，会使组合、试模修正等後流程更为顺利。若缩小pick进给又能以较少的加工时间来进行形状加工的话，则不但可以缩短整个金属模的制作流程，又同时可以提高品质并降低低成本。  

　　1. 相片1在加工制造中心机上配置电磁研磨工具的外观。  
　　2. 切削及研磨所需要的时间(h/100cm2)  
　　3. pick进给(mm)  
　　4. 切削条件  
　　高速MC：旋转数30000rpm进给速度9750mm/min切深0.1mm  
　　高速MC：旋数数20000rpm进给速650mm/min度切深0.2mm  
　　两方都是以直径20球端铣刀来加工  

　　5. 研磨条件  

直径16球端割缝工具、旋转数1750mm、加工间隙1.2mm、655NbC-Fe磨粒(212-300)、磁束密度1T  
　　6. 以各种Pick速量，对S50C材1000mm进行切削，并以电磁研磨至表面粗糙度为0.4mRmax时所花费的整体加工时间。内是切削後的表面粗糙度5轴控制切削及电磁研磨  

　　基於上述理由，笔者一群人就针对如何组合高速铣削及电磁研磨来促进研磨的效率、如何利用5轴控制的切削及研磨来提高研磨的精度，及以何种切削条件才能满ì所有要求的研究。  

　　电磁研磨法的特征  

　　是在多能加工制造中心机上配置电磁研磨工具的外观。电磁研磨装置是由线圈绕组、铁蕊、直流电源、及电磁磨粒所构成，是可配置在任何工作机械上的简易装备。通电後，其铁蕊前端会敛引磨粒而形成电刷。同时，和铁蕊对峙的加工物件会被磁化，加工件侧也会产生吸引力而敛附磁性磨粒，就形成加工压而进行研磨。铁蕊和加工物件有数mm的间隙，此间隙中会充满磁性磨粒。  

　　此研磨法的特徵是，可以利用以NC资料为基础之驱动方式来进行自动研磨，即使加工物件有微细的凹凸，磨粒集合体也会配合加工物件形状来进行研磨。因可以使用形状加工的工作机械，加物件不需再经阶段更换，所以有更好的精度。  
高速铣削的优点及电磁研磨  

　　高速铣削因为高速旋转的主轴、其相对应的工具及双环的开发而正在进行实用化的检讨。采用此加工法，即使以较小pick的进给来切削，因为是以高速来进给工具，所以加工时间不会增加。图1中是在各pick进给的情形下，以旋转数20,000rpm、进给速度650mm/min、及旋转