Magaro先生認為，他可以將這些成功經驗應用于開發(fā)一種適用于淬火粉末冶金模具生產的微加工工藝，以減少對費時的EDM放電加工機床的需求。Magaro先生說：“隨著編程員Jim Cecchetti先生與Ball先生的再一次密切合作，建立了一個在淬火狀態(tài)下對粉末冶金模具組件進行微加工的穩(wěn)定一致的工藝。”為了使這類材料中銑削微細部分的公差尺寸保持在小至0.0001in的范圍之內，加工工藝的各個方面，包括立式加工中心機床、CAM軟件包、刀柄和刀具都必須同心協(xié)力。這是因為在這么一個小比例工件上銑削加工時，諸如切屑負荷、跳動誤差和整體工藝穩(wěn)定性等問題都會被放大。這里讓我們快速地瀏覽一下Quala-Die公司采用微加工方法加工的一些關鍵部件。

（1）機床

該車間對粉末冶金模具的微加工工作是在轉速高達32000r/min的HC-658型機床以及在另一臺Roku-Roku VMC立式加工中心上執(zhí)行的，后者是一臺轉速高達30000r/min的VS-652型四軸加工機床，該車間在購買前一臺機床的一年半之后購置了這臺機床（圖2）。這兩臺機床都具備了硬質材料微加工所需的主軸轉速和功率，其各自的靜態(tài)定位精度和重復精度分別為±0.000060in和±0.000020in。Magaro先生說：“每臺機床配有油霧冷卻液輸送系統(tǒng)，這兩臺機床都提供有均勻的微加工所需的油霧傳送功能和微調功能。

此外，這些機床的Z軸上還帶有熱膨脹補償功能，以滿足車間內環(huán)境溫度微小變化的需要。”在這些機床上，采用測量長度和直徑的激光來執(zhí)行刀具的測量，是非常重要的。

（2）刀柄

Quala-Die公司首次將熱套刀柄應用于微加工工藝，據(jù)說這種方法的跳動誤差極小。然而，該車間發(fā)現(xiàn)由于反復加熱和循環(huán)冷卻，因此隨著時間的推移，這類熱套刀柄會逐漸變形。變形的結果會導致微加工工作時的跳動誤差過量。現(xiàn)在，這個車間使用來自Rego-Fix公司的powRgrip刀柄系統(tǒng)。該系統(tǒng)由精密套筒式刀柄和用于套筒從夾座插入和拆卸的臺式液壓機組成（圖3）。標準的刀柄經過25000r/min的轉速平衡，雖然該車間也經常使用經42000r/min轉速平衡的專用刀柄。

除了提供0.00012in的TIR和1100N.m的夾緊力之外，這種刀柄系統(tǒng)還能夠實現(xiàn)刀具的快速更換。采用熱套系統(tǒng)方式換刀需要花費4min時間，而操作員采用powRgrip系統(tǒng)換刀，只需24s時間（圖4）。Magaro先生指出：“這是非常重要的，因為操作員每天必須完成很多次的換刀作業(yè)。”現(xiàn)在，這個車間在執(zhí)行足夠量的微加工工作時，每天將消耗高達90把的微型刀具。

（3）刀具

該車間使用的大部分Jabro Mini立銑刀直徑在0.004~0.019in。這些實心硬質合金刀具的直徑公差在+0/-0.0004in的范圍之內，其跳動誤差可以忽略不計。這種微晶粒結構的硬質合金刀具帶有耐熱抗磨的AlTiN涂層和雙溝槽設計，以方便排屑和提供足夠的幅面強度。方頭立銑刀的幾何形狀是中性的，傾角為0°，螺旋角也為0°，而球頭立銑刀的傾角為0°，螺旋角很小。

（4）編程

該車間采用了一套中等價位的CAM軟件包，用于“標準尺寸”的工件編程，這種軟件在這樣的應用領域中執(zhí)行得很好。然而，情況很快變得十分明朗，微加工需要更強大的功能，因為刀具路徑的細微差別，例如坡道角度和參與加工的速率，對最大程度地延長小直徑刀具的使用壽命是非常關鍵的。Quala-Die公司現(xiàn)在使用來自西門子公司的NX CAM軟件，Cecchetti先生承認，此種軟件對編程具有更大的挑戰(zhàn)性，但卻具有微加工所需的靈活性和編程選項。該車間擁有這一軟件的四個席位，而每個編程員的每個工作站擁有兩臺計算機。一種手動開關箱可以使編程員設置一臺計算機，讓其驗證一個程序（這項工作可能需要花費長達2h的時間，此時，該計算機基本上無法執(zhí)行其他任務），然后切換到另一臺計算機上工作。

在建立粉末冶金模具的編程參數(shù)時，該車間假定每個工件的硬度明顯地超過額定硬度值。Ball先生指出：“對那些材料進行微加工期間，切削深度和跨步不要過分，這一點非常重要。”螺旋插補和螺旋傾斜是有效工作的微加工刀具路徑策略。Ball先生建議：螺旋斜坡的傾角在粗加工時不應該大于1°，精加工時不應大于0.5°。這可以最大限度地減少刀尖所受的壓力，以防止其斷裂。

Ball先生說：“高效微加工的關鍵之一是，使整個切削過程保持一致的切屑負荷。”這就是為什么它很重要的原因，以確定編程進給速度是否與機床能夠保持的實際進給速度相匹配。他指出，如果一臺立式加工中心機床不能使可編程進給速度，至少保持80%的周期時間，那么該可編程進給速度應該下調到該機床保持的進給速度，以幫助確保一致的切屑負載。例如，如果該程序要求調用40000r/min的轉速和100in/min的進給速度，但立式加工中心機床只能保持50in/min的進給速度，那么該主軸速度必須削減一半，以確保其一致的切屑負荷。

 圖5  一套視頻測量系統(tǒng)可以讓機床操作員通過鑒別微型刀具上涂層的磨損狀況或平直度來監(jiān)控微加工工藝