阿數(shù)控加工技術在模具制造中的應用

王世興 鐘尉

【摘 要】隨著數(shù)控技術在模具制造中的應用的不斷深化，不僅提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，而且還提高了產(chǎn)品質量，提升了企業(yè)的競爭力。因此，數(shù)控加工工藝在模具制造中的作用越來越重要，從技術上層面上促進了模具制造業(yè)的快速發(fā)展。

【關鍵詞】數(shù)控加工；模具制造；主導作用；具體應用

一、在模具制造中應用數(shù)控加工技術的重要意義

1、提高了模具制造的精確度

傳統(tǒng)的模具制造都要經(jīng)過一系列的銑、車、磨等加工工藝來完成。在加工過程中，對模具制造的精確度把握起來有一定的難度。隨著信息技術的快速發(fā)展，數(shù)控加工技術在模具制造中發(fā)揮的作用越來越顯著。很多先進的設備被引入到模具制造業(yè)中，例如數(shù)控銑床設備，數(shù)控成型機床等。這些數(shù)控加工設備的應用，不僅滿足了不同外形模具對空間和曲面的要求，而且擴大了加工的材料選擇范圍。數(shù)控加工技術對于那些不易加工的材料、形態(tài)復雜的材料、稀有金屬材料等，都能根據(jù)預先的設計進行高精確度的加工。數(shù)控加工技術不斷推廣應用，其優(yōu)點得到廣泛認可。

2、提高了模具制造的生產(chǎn)效率

市場經(jīng)濟的發(fā)展，需要有競爭力的產(chǎn)品拉動生產(chǎn)效益的提升?？s短模具制造生產(chǎn)周期，提高其質量，降低其生產(chǎn)成本，都會影響產(chǎn)品在市場中的競爭力。因此，在研制開發(fā)新模具產(chǎn)品時，要把縮短生產(chǎn)周期和提高成品的生產(chǎn)效率放在首位，只有這樣才能保證企業(yè)在市場競爭中處于優(yōu)勢地位。數(shù)控加工技術利用其高速切削工藝，生產(chǎn)出來的模具產(chǎn)品具有穩(wěn)定性好，質量高的特點，不僅能夠對常見模具材料進行加工，而且還可以加工質地堅硬的材料；另外，和傳統(tǒng)的銑削工藝相比，其加工速度更是提升了10倍左右。數(shù)控加工技術可以保證加工出來的大型模具的誤差保證在0.01毫米左右，這是傳統(tǒng)加工技術所不能比擬的，從產(chǎn)品質量上大大提升了市場競爭力。

二、數(shù)控加工技術在模具制造中的主導作用

模具作為模具成型品的母機，其制造精度遠遠高于其成型品的精度。因為模具的精度決定了成型品的最終質量，這就要求在模具制造中盡可能的提高模具的精度。構成模具的各個零件在加工過程中也要求具有很高的精度，加工時除了一些平面和回轉面外，這些零件還具有很多復雜的各種各樣的曲面，采用傳統(tǒng)的加工工藝無法對這些曲面進行加工，或者加工精度達不到模具的要求，因此，數(shù)控加工技術在模具制造業(yè)的應用成了必然。

數(shù)控加工技術的優(yōu)勢決定了它適合加工小批量、高精度、具有復雜表面的模具，它是模具加工的主要方法之一。應用于模具制造業(yè)的數(shù)控加工技術有數(shù)控車削加工、數(shù)控加工中心加工、數(shù)控銑削加工、數(shù)控線切割、數(shù)控電火花加工等技術。目前，數(shù)控加工技術是模具制造業(yè)的關鍵技術，與普通機床相比它遵循許多相同的工藝原則，但是由于數(shù)控加工技術的高度自動化，使得數(shù)控加工技術工藝具有一些它獨特的特點。數(shù)控加工技術由于不能的自動化程度較高導致了其不能對加工過程中出現(xiàn)的一些問題進行及時的自適應調整，所以在進行模具的數(shù)控加工工藝時，必須全面考慮，注重加工過程中的每一個細節(jié)，科學合理的設計工藝。在進行工藝編程之前，必須對加工零件圖進行充分的工藝分析，根據(jù)數(shù)控機床的功能和實際工作經(jīng)驗，仔細、全面的進行加工工藝的設計，然后在進行編程。必須將所有的錯誤在加工前找出來，否則數(shù)控機床就可能按照錯誤的指令運行，導致加工錯誤或出現(xiàn)事故。在選擇加工工藝時，還要根據(jù)數(shù)控加工的特點，合理的選擇數(shù)控加工的方法以及加工內容，避免不必要的損失。在選擇模具加工方法時，還要根據(jù)加工的模具的實際情況合理的選擇數(shù)控機床的類型以及刀具，降低加工的成本，提高生產(chǎn)效益。

三、數(shù)控加工技術在模具制造中的應用

1、能加工模具制造所需要的高精度和復雜形狀變化的產(chǎn)品

在大部分模具的加工中一般要通過銑削、車削、磨削等機械加工方法來實現(xiàn)，這些均屬于模具加工的傳統(tǒng)機械加工工藝。隨著信息化技術的發(fā)展，許多高精密數(shù)控技術和機床產(chǎn)生也是特別為復雜型面零件加工的自動化并保證質量而產(chǎn)生。近年來，隨著數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷六代產(chǎn)品發(fā)展過程的同時，數(shù)控機床從第一臺三坐標立式數(shù)控銑床產(chǎn)生開始，相繼出現(xiàn)了數(shù)控轉塔式?jīng)_床、數(shù)控轉塔鉆床、加工中心、DNC、FMS、CIMS等機床或系統(tǒng)?，F(xiàn)代數(shù)控加工技術正向高速化、高精度化方向發(fā)展。

隨著模具工業(yè)和計算機技術的發(fā)展，促進了多軸聯(lián)動加工技術的進步。采用多軸回轉系統(tǒng)與多種直線運動協(xié)調組合成多種復合運動方式，以適應不同種類工件的加工要求，提高其在精密加工方面的比較優(yōu)勢和技術效益。例如目前模具企業(yè)采用數(shù)控電火花加工基本采用成型電極的軸向伺服加工，而數(shù)控電火花加工機床可利用多軸聯(lián)動很方便地實現(xiàn)傳統(tǒng)電火花機床難以加工的復雜型腔模具或微小零件的加工，如三維螺旋面、微細齒輪、微細齒條等。通過對數(shù)控機床的運用：普通數(shù)控機床的加工精度已經(jīng)由10μm提高到了5μm，精密級加工中心的加工精度從3～5μm提高到了1～1.5μm，超精密加工精度在數(shù)控技術不斷提高和完善的條件下已經(jīng)進入納米級，這些都是數(shù)控技術滿足模具制造過程中所對高精度制造和復雜形狀變化的要求。

2、能進行高速切削，大幅提高生產(chǎn)效率

隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，如何提高生產(chǎn)效率，是解決生產(chǎn)效益和產(chǎn)品競爭力的首要問題。生產(chǎn)周期的長短、產(chǎn)品的質量和成本最終決定了產(chǎn)品的競爭力。在模具制造行業(yè)中，高速切削技術的極大優(yōu)勢已經(jīng)顯現(xiàn)出來，為了適應模具型腔的曲面加工，刀具半徑應小于型腔曲面最小圓周半徑，由于刀具半徑小，因此要求主軸轉速非常高，國外的高速加工機床主軸轉速能夠達到40000～100000r/min，快速進給速度可達30000～60000mm/min。因此在數(shù)控加工技術普及到模具制造過程中時，高速切削技術被高度重視。用高速銑削機床對大中型模具進行加工的精度可以達到0.01mm，高速切削技術的進給速度和主軸轉速能夠保證加工模具的質量，從而提高產(chǎn)品的市場競爭力。

3、可實現(xiàn)模具制造生產(chǎn)的網(wǎng)絡化和智能化

隨著我國市場經(jīng)濟體制的改革，對數(shù)控裝備進行信息化、智能化和網(wǎng)絡化的改造，將從很大程度上解決模具制造行業(yè)對生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)實現(xiàn)信息集成的需求問題。數(shù)控加工技術的智能化發(fā)展能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)對模具制造復雜形狀的要求，如空間曲面、變斜角類零件等傳統(tǒng)加工手段解決不了的工藝。

智能控制技術的出現(xiàn)把數(shù)控加工推向了新的發(fā)展高度。新型數(shù)控機床采用了智能控制技術。專家系統(tǒng)是數(shù)控機床智能化的重要體現(xiàn)，它的智能性體現(xiàn)在精確的檢測技術和模糊控制技術兩方面。專家系統(tǒng)采用人機對話方式，根據(jù)加工的條件、要求，合理輸入設定值后便能自動創(chuàng)建加工程序，選用最佳加工條件組合來進行加工，在線自動監(jiān)測、調整加工過程，實現(xiàn)加工過程的最優(yōu)化控制。專家系統(tǒng)智能技術的應用使機床操作更容易，對操作人員的技術水平要求更低。目前智能化技術不斷地升級，使得智能控制技術的應用范圍更加的廣泛。隨著市場對電加工要求的提升，智能化技術將獲得更為廣闊的發(fā)展空間。對數(shù)控機床進行網(wǎng)絡控制和調試可以使機床具有更大的柔性空間和可控度，網(wǎng)絡化系統(tǒng)也可使數(shù)控機床實現(xiàn)異地操作，達到動態(tài)調試和監(jiān)控機床正常運轉的目的。隨著數(shù)控機床網(wǎng)絡化、智能化程度的日益提高，各種相關資源和先進技術得以共享，使模具制造行業(yè)達到了一個新的高度，大大促進了模具制造業(yè)的發(fā)展。

4、拓寬模具制造加工范圍

模具制造過程中運用數(shù)控技術，能夠解除傳統(tǒng)加工工藝對模具加工材料和模具形狀、規(guī)模的限制。精度要求高的模具使用高精度數(shù)控機床加工，還能加工較難加工的材料和復雜的成形工藝；還可以使用CAD/CAE/CAM模具技術去設計分析復雜的零部件；有些模具還需要熱流道、氣輔成型、氮氣缸等先進工藝，都需要利用數(shù)控、電火花、線切割機床及數(shù)控仿形設備，高精度磨床、高精度三坐標測量儀、計算機設計及相關軟件等輔助完成難加工的材料、形狀復雜質地薄脆的材料以及貴重金屬材料的模具。

結束語

總之，模具具有結構復雜、型面復雜、精度要求高、使用的材料硬度高、制造周期短等特點。應用數(shù)控加工模具可以大副度提高加工精度，減少人工操作，提高加工效率，縮短模具制造周期。同時，模具的數(shù)控加工具有一定的典型性，比普通產(chǎn)品的數(shù)控加工有更高的要求。因此，我國應該加快數(shù)控加工技術的相關研究，使其在各行各業(yè)得到更廣泛的應用，為國民經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮重要的作用。

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