數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用

章建勝

（嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 浙江 嘉興 314006）

引言

數(shù)控加工技術(shù)是以信息技術(shù)為支撐的使用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行加工設(shè)備控制的一種先進(jìn)加工技術(shù)[1]。多年來(lái)，由于數(shù)控加工技術(shù)在加工精度、加工效率、加工工序切換等方面存在其他加工技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，因此得到了國(guó)內(nèi)外制造企業(yè)的廣泛推廣和應(yīng)用[2]。

由于模具的使用場(chǎng)所以及使用功能的特殊性，在加工類(lèi)型、加工精度、表面粗糙度等方面的加工要求都比較高，傳統(tǒng)的機(jī)械加工很難滿(mǎn)足精度和表面質(zhì)量要求較高的模具的生產(chǎn)和制造[3]。隨著數(shù)控技術(shù)的不斷應(yīng)用，以及數(shù)控加工技術(shù)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)數(shù)控加工技術(shù)被廣泛應(yīng)用于模具的生產(chǎn)和制造過(guò)程中。

1 模具加工基本特點(diǎn)

模具的質(zhì)量嚴(yán)重影響所形成產(chǎn)品的質(zhì)量，為了充分保證所誠(chéng)信產(chǎn)品的精度要求，就要求模具加工的誤差必須精度更高，否則模具的誤差會(huì)在所成型產(chǎn)品上被放大[4]。另外，常見(jiàn)模具大部分為注塑模具或壓鑄模具，以上兩種模具都是向其內(nèi)部澆灌液體，使液體在內(nèi)部流動(dòng)而形成模型，為了充分保證融化的金屬液體在模具型腔內(nèi)部能夠快速流暢的運(yùn)動(dòng)，這就要求模具具有很高的表面光潔度，即很小的表面粗糙度值[5]。

2 模具加工技術(shù)要求

有些模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，如模具含有復(fù)雜的型腔、模架、電極等，數(shù)控編程的難度較大，加工的量也比較大。由于模具的表面型腔外觀(guān)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且對(duì)成型產(chǎn)品的要求比較高，這就使得模具表面要達(dá)到足夠的質(zhì)量要求。要求盡量一次加工完成，避免數(shù)控加工中途換刀而導(dǎo)致產(chǎn)生定位誤差等情況產(chǎn)生，同時(shí)也避免鉗工拋光和修整等[6]。

因此，要想提升模具加工質(zhì)量，主要從提高模具的加工精度以及降低模具的表面粗糙度兩方面著手。

3 數(shù)控加工技術(shù)在優(yōu)化模具加工表面質(zhì)量中的應(yīng)用

提升數(shù)控編程人員的編程質(zhì)量和程序的可執(zhí)行能力，可以從程序自身角度來(lái)消除零件表面的階差并提升模具加工表面的質(zhì)量。

1）工藝人員在詳細(xì)掌握?qǐng)D紙要求的前提下，準(zhǔn)確滿(mǎn)足階差要求，保證表面質(zhì)量。圖1為某模具的主視圖，模具對(duì)于加工的殘留高度和寬度均有要求，通過(guò)對(duì)要求的分析A主要用來(lái)控制殘留寬度，B主要用來(lái)控制殘余高度。這就要求在銑削地面時(shí)應(yīng)該按照A預(yù)留殘余量，在利用側(cè)任銑削時(shí)，刀具直徑應(yīng)該小于或者等于C。在實(shí)際加工過(guò)程中，考慮到生產(chǎn)效率的影響，首先選擇加工精度較低的機(jī)床，使得加工余量值遠(yuǎn)大于A值，但在粗加工完畢后，可以再利用三坐標(biāo)程序進(jìn)行二次加工，進(jìn)而可以控制加工的余量滿(mǎn)足圖紙要求。因此通過(guò)程序的控制可以滿(mǎn)足圖紙的價(jià)差要求，避免鉗工二次加工造成階差過(guò)大而影響表面質(zhì)量的情況。

2）增加加工系統(tǒng)的剛性，避免加工震顫系統(tǒng)震顫會(huì)導(dǎo)致在加工時(shí)被加工材料的不穩(wěn)定和顫動(dòng)，從而影響整體加工平面的粗糙度。首先，我們可以增加被加工零件的總體結(jié)構(gòu)和剛性，從源頭上解決震顫的源頭。其次，可以對(duì)加工零件懸空面積較大的懸臂梁采用支撐，最大限度地減小懸空面積，減少震顫的可能性。最后，從加工刀具的方面考慮，要合理選擇刀具直徑和長(zhǎng)度的比例，避免刀具震顫而引起加工震顫。通過(guò)以上三方面的方式可減少產(chǎn)生震顫的根源，從而降低系統(tǒng)加工過(guò)程中的階差，提升加工表面的加工質(zhì)量。懸臂梁加工示意圖如圖2所示。

圖1 典型模具主視圖及加工余量要求示意圖

圖2 懸臂梁加工示意圖

4 數(shù)控加工技術(shù)在優(yōu)化模具加工精度中的應(yīng)用

影響加工精度的因素較多，一方面是由于加工過(guò)程中頻繁的換刀，對(duì)刀等操作會(huì)使得不斷產(chǎn)生誤差，誤差會(huì)在加工過(guò)程中不斷被放大，最終影響零件的加工精度。另一方面，由于現(xiàn)階段對(duì)零件的加工精度要求越來(lái)越高，現(xiàn)如今許多機(jī)械化的數(shù)控加工設(shè)備其加工精度達(dá)不到加工要求。

針對(duì)以上兩種情況，一方面可以?xún)?yōu)化數(shù)控程序的編制，盡量減少換刀和對(duì)刀的次數(shù)。另一方面可以采用數(shù)控電火花加工技術(shù)等快速成型技術(shù)來(lái)提升加工精度。

5 結(jié)論

1）通過(guò)對(duì)加工零件懸空面積較大的懸臂梁進(jìn)行支撐，可最大限度減小懸空面積，同時(shí)減少震顫幅度，從而優(yōu)化其表面質(zhì)量。

2）采用數(shù)控電火花加工技術(shù)等快速成型技術(shù)能夠提升加工質(zhì)量以及加工精度，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加工技術(shù)在模具制造中的質(zhì)量?jī)?yōu)化。