淺析數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用

趙 平

（四川省宜賓普什模具有限公司，宜賓 644000）

基于模具的使用環(huán)境以及使用功能的特殊性。因此，對(duì)于模具制造的類型、精度、表面粗糙程度等方面都有較高的要求，這就意味著一些傳統(tǒng)的機(jī)械加工工藝難以滿足模具制造中對(duì)于精度、表面質(zhì)量等方面的要求。隨著數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展與完善，借助數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢，能夠改善模具制造的現(xiàn)狀，從而達(dá)到各方面的要求，提升模具的質(zhì)量。

1 關(guān)于模具制造的概述

（1）模具制造的特點(diǎn)。模具質(zhì)量與產(chǎn)品（制品）質(zhì)量有著密切的關(guān)系，為了最大限度滿足產(chǎn)品在精度方面的要求，意味著模具的誤差必須盡量的小，一旦誤差方面過大則那么必然會(huì)在成型產(chǎn)品上被放大，從而影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。此外，我國模具制造行業(yè)中大部分模具是壓鑄模具或者注塑模具，這兩類模具均是朝其內(nèi)部澆灌流體，然后通過流體在內(nèi)部冷卻從而形成對(duì)應(yīng)的模型。因此，為了能夠保障熔化的金屬或塑料流體可以在模具型腔的內(nèi)部保持快速的流動(dòng)，那么就必須模具的表面光潔度必須很高，即必須要將粗糙度值降到最低。

（2）關(guān)于模具制造的要求。部分模具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，包括復(fù)雜的模架、型腔以及電極等。因此，在將數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用到模具制造中時(shí)，對(duì)于數(shù)控編程提出了更高的要求。通常來講，模具的表面型腔的外觀結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加之市場上對(duì)成品的要求很高，從而對(duì)模具的質(zhì)量提出了更高的要求。一般情況下是要求盡可能一次性完成加工，從而避免在數(shù)控加工中因?yàn)榈毒吒鼡Q而出現(xiàn)尺寸誤差導(dǎo)致表面接痕等問題，還可以避免修整、鉗工省模等環(huán)節(jié)。因此，將數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用于模具制造過程中，主要要從模具的加工精度以及提高模具流道及表面粗糙度這些方面著手。

2 數(shù)控加工技術(shù)的主要特征

數(shù)控加工技術(shù)的主要特征體現(xiàn)在：

第一，所加工出來的產(chǎn)品質(zhì)量通常較高。數(shù)控加工技術(shù)體系之中采用的是數(shù)字一體化操控系統(tǒng)，該系統(tǒng)最大的優(yōu)勢是可以對(duì)誤差進(jìn)行有效控制，進(jìn)而將誤差控制在允許的范圍之中，所生產(chǎn)出來產(chǎn)品，其精度與質(zhì)量都可以達(dá)到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)。

第二，能夠適應(yīng)各類復(fù)雜產(chǎn)品加工以及生產(chǎn)。主軸電機(jī)裝置、進(jìn)給單元裝置、進(jìn)給電機(jī)裝置、主軸驅(qū)動(dòng)裝置是數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置中的四個(gè)基本部分，而四個(gè)部分之間可以實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)效應(yīng)。因此，可以應(yīng)對(duì)各類復(fù)雜模具制造，在精度與降低表面粗糙度方面發(fā)揮著非常重要的作用。

第三，具有較高的生產(chǎn)效率。在產(chǎn)品生產(chǎn)與加工的過程中，產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)周期、生產(chǎn)成本等因素都與企業(yè)市場核心競爭力方面有著非常密切的關(guān)系。作為模具制造企業(yè)倘若要獲得長足發(fā)展，則需要從提升產(chǎn)品質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期以及降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本等方面入手來實(shí)現(xiàn)。而數(shù)控加工技術(shù)（數(shù)字一體化操作系統(tǒng)）則可以為模具制造提供這個(gè)機(jī)會(huì)，一方面能夠突破固有產(chǎn)品的枷鎖，另外一方面能夠提升生產(chǎn)效率，并能夠確保產(chǎn)品能夠預(yù)期的精準(zhǔn)度要求。

3 數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用

3.1 數(shù)控加工技術(shù)在模具加工表面質(zhì)量優(yōu)化中的應(yīng)用

數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中應(yīng)用，必須要確保擁有專業(yè)技術(shù)的人才負(fù)責(zé)相關(guān)工作。因此，必須提升數(shù)控編程人員的編程能力以及執(zhí)行能力，這樣才能從程序的角度將模具表面的誤差降到最低，從而保障模具表面的質(zhì)量。具體如下：

第一，要求相關(guān)人員必須熟知設(shè)計(jì)圖紙的內(nèi)容，從而滿足公差的要求，保障模具表面的質(zhì)量。圖1為某一個(gè)模具的主視圖，在殘留寬度以及高度等方面均有明確的要求。結(jié)合相關(guān)要求，對(duì)A 進(jìn)行分析，從而明確其是用來對(duì)殘留寬度進(jìn)行控制的，而B 則是用來對(duì)殘留高度進(jìn)行控制的?；诖?，在銑削底面的過程中，應(yīng)當(dāng)按照A 的預(yù)留殘留量進(jìn)行；在側(cè)刃銑削過程中，所選擇的刀具直徑應(yīng)該是等于C 或者是比C 小。另外，在實(shí)際生產(chǎn)的過程中，還需要著重考慮對(duì)生產(chǎn)效率的影響。因此，選擇數(shù)控加工機(jī)床時(shí)，建議選擇加工精度比較低的機(jī)床，這樣選擇的目標(biāo)是為了讓加工余量值能夠大于A 值，在完成粗加工之后，就可以通過CNC 程序繼續(xù)開展第二次加工，這樣就可以最大限度保障加工的余量能夠滿足設(shè)計(jì)圖紙的相關(guān)要求。由此可見，數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用是可以通過程序控制的方式滿足相關(guān)要求的，同時(shí)還可以避免鉗工二次加工而導(dǎo)致階差過大的問題，從而保障模具表面的質(zhì)量達(dá)到要求。

圖1 模具主視圖與數(shù)控加工余量要求示意圖

第二，提升數(shù)控加工系統(tǒng)的剛性，從而有效避免在數(shù)控加工震顫系統(tǒng)所導(dǎo)致的顫動(dòng)以及不穩(wěn)定，從而確保模具粗糙度在允許的范圍內(nèi)容。首先，在模具制造過程中，增加模具的總體結(jié)構(gòu)以及剛性，從源頭解決震顫問題。其次，可以對(duì)模具懸空直徑較大的懸臂梁進(jìn)行支撐，這樣能夠?qū)铱彰娣e有效減少，從而將震顫發(fā)生的可能性降到最低。最后，在加工刀具選擇方面，要注意刀具長度以及直徑的比例，從而避免由于刀具而引發(fā)的震顫。在數(shù)控加工應(yīng)用中，通過對(duì)上述幾個(gè)方面的控制，則能夠從源頭上降低震顫的可能性，從而保障模具表面的質(zhì)量。懸臂梁加工示意圖（見圖2）：

圖2 懸臂梁加工示意圖

3.2 數(shù)控CNC 加工在模具制造中的應(yīng)用

數(shù)控CNC 是較為典型的數(shù)控加工設(shè)備，在促進(jìn)模具制造業(yè)進(jìn)行轉(zhuǎn)型方面發(fā)揮著巨大的作用，能夠生產(chǎn)出傳統(tǒng)工藝難以生產(chǎn)的模具，不僅能夠保障精準(zhǔn)度，而且能夠縮減生產(chǎn)的時(shí)間。

以曲面加工為例，曲面合成在注塑模具零件制造過程中，絕大部分零件的表面都是曲面的。在數(shù)控銑削加工技術(shù)實(shí)踐中，曲面加工是比較典型的工藝，需要結(jié)合CAD 軟件對(duì)其進(jìn)行編程，從而可以對(duì)多種非常復(fù)雜的曲面類型產(chǎn)品進(jìn)行加工，而且加工質(zhì)量能夠得到保障，殘次品出現(xiàn)的幾率很低。以孔加工為例，在模具制造過程中，鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔等是模具孔加工過程中最常見的操作技術(shù)，利用數(shù)控加工中心進(jìn)行加工，能夠?qū)⒏鞣N孔加工歸集在一套編程之中，然后在一臺(tái)機(jī)床上將所有加工工序全部完成，不僅能夠保障加工的精準(zhǔn)度，而且還能夠?qū)⒅圃鞎r(shí)間縮短。

3.3 關(guān)于刀具技術(shù)的具體應(yīng)用

數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中具體應(yīng)用時(shí)，需要數(shù)控機(jī)床上做好定位裝夾，在完成這一步之后，還需要對(duì)工件在數(shù)控機(jī)床上的位置正確是否進(jìn)行明確，這樣則可以進(jìn)一步和數(shù)控機(jī)床上原來存在的坐標(biāo)建立聯(lián)系。在對(duì)模具在數(shù)控機(jī)床上具體安裝位置進(jìn)行確定的過程中，實(shí)際上是通過對(duì)機(jī)床上的刀具位置來進(jìn)行明確的；在對(duì)加工工件編程坐標(biāo)系位置進(jìn)行確定時(shí)，其具體編程加工的實(shí)際位置也是參照這個(gè)坐標(biāo)系來進(jìn)行確定。數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中具體應(yīng)用時(shí)影響其精準(zhǔn)度的因素很多，而主要一個(gè)方面就是在具體加工過程中對(duì)刀具進(jìn)行頻繁更換，進(jìn)而在刀具操作中產(chǎn)生一些誤差，而這些誤差會(huì)隨著加工過程不斷的擴(kuò)大，最終影響到成品的精度。因此，為了保障加工精準(zhǔn)度，一方面需要對(duì)數(shù)控程序的編制進(jìn)行優(yōu)化，另外一方面則是要對(duì)刀具進(jìn)行正確選擇，并將換刀以及對(duì)刀的次數(shù)降到最低，同時(shí)，還可以利用數(shù)控電火花加工技術(shù)等一類快速成型的技術(shù)，也可以保障加工的精準(zhǔn)度。

4 結(jié)束語

綜上所述，數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用，在工作開展之前，需要結(jié)合所要加工的工件的特點(diǎn)以及要求，制定完善的工作方案，從而采取適用的數(shù)控加工技術(shù)進(jìn)行開展。在實(shí)際開展過程中，還要堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)的原則，對(duì)數(shù)控加工技術(shù)進(jìn)行研究，并對(duì)數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用設(shè)定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，從而對(duì)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，各方面的工作進(jìn)行協(xié)調(diào)，保障數(shù)控加工技術(shù)能夠在模具制造中發(fā)揮最大的作用。