數(shù)控加工技術在機械模具加工制造中的應用

于 萍

（南京技師學院，210046，江蘇南京）

模具是機械加工生產(chǎn)中重要的組成部分，通過模具能夠塑造各種形狀和型號的產(chǎn)品，所以模具本身的質量及精度會直接影響到產(chǎn)品的加工質量和精度。不同的產(chǎn)品會對應不同種類的模具，在機械加工過程中，模具會承受坯料的脹力，對模具自身的結構強度、剛度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有較高的要求，所以模具生產(chǎn)是衡量機械制造水平的重要標志之一。模具一般為單件、小批量生產(chǎn)，如果采用傳統(tǒng)制造工藝，不僅會增加生產(chǎn)成本，還會降低生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質量。隨著數(shù)控加工技術水平的大幅提升，利用數(shù)控加工技術進行機械模具的加工制造，加工程序較為簡便，具有較強的柔性化特點，自動化程度和加工精度都能夠達到設計標準，可有效提升模具加工精度和生產(chǎn)效率。

1 數(shù)控加工技術在機械模具加工制造中應用的優(yōu)勢

數(shù)控加工技術在機械模具加工制造中的應用，解決了傳統(tǒng)加工技術中耗時、耗力和低質等問題，有效提升了模具的加工精度和規(guī)格，為企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。在數(shù)控加工過程中，實現(xiàn)了機械制造的自動化生產(chǎn)，只需要按照加工對象的特征調(diào)取相應的工藝程序，機床就能夠按照程序中設定的軌跡路線執(zhí)行操作，大部分環(huán)節(jié)都是由機械自動化完成的，進一步提升了機械加工制造的自動化水平。對于機械模具加工而言，在編程之前，工藝設計人員先要選擇并確定進行數(shù)控加工的模具和相關內(nèi)容，然后對模具圖紙進行數(shù)控加工工藝分析，分析后進行工藝設計，再對模具圖紙進行數(shù)學處理后編寫加工程序單，按照程序單制作控制介質，再次對程序進行校驗和修改。程序員會根據(jù)模具的材質、加工要求、機床的特性和系統(tǒng)所規(guī)定的指令格式進行程序的編寫。在加工時數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)程序指令向伺服裝置和其他功能部件發(fā)出運行或中斷信息來控制機床的各種運動，數(shù)控機床的運行都是由數(shù)控系統(tǒng)的程序指令所控制的。數(shù)控加工技術在機械模具加工制造中的應用，不僅體現(xiàn)在程序和加工工序的優(yōu)化方面，同時對于生產(chǎn)機床的功能也有很大的改進。通過對生產(chǎn)機床在外觀及機械內(nèi)部結構方面的調(diào)整，在融合數(shù)控加工技術后，可大幅提升機械模具制造的精度和穩(wěn)定性。

2 數(shù)控加工技術在機械模具加工制造中的應用

在模具數(shù)控加工制造過程中，任何一個環(huán)節(jié)都非常重要，所以為了保證模具加工制造的生產(chǎn)效率和加工精度，需要做好全過程的管理和控制。數(shù)控加工技術是根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令來控制機床的動作的，在編寫程序時，各項工藝參數(shù)及工序的設計都是根據(jù)相關的工藝規(guī)范和以往經(jīng)驗制定的，而在實際加工過程中，加工效率和精度還會受到各種因素的影響。為了提升模具加工質量，就需要不斷地優(yōu)化加工工藝，對各項參數(shù)和工序進行相應的調(diào)整，以達到最佳的生產(chǎn)效果。為了對數(shù)控加工技術在機械模具加工制造中的應用有較為詳細的闡述，下面以數(shù)控加工技術在汽車外覆蓋件模具制造中的應用為例進行分析，為進一步研究數(shù)控加工技術的優(yōu)化提供參考。

2.1 外覆蓋件模具數(shù)控加工切削參數(shù)庫的建立

汽車外覆蓋件作為構成汽車空間形狀的表面零件，不僅要具有足夠的剛性和尺寸的穩(wěn)定性，同時對外觀還有較高的要求。外覆蓋件的外觀要求表面平滑、棱線清晰，不允許有皺紋、劃傷、拉毛等表面缺陷，要保證有較高的尺寸精度，所以對外覆蓋件模具的加工質量有較高的要求。對于外覆蓋件模具的數(shù)控加工，在粗加工工序，要盡量避免過切和欠切現(xiàn)象的發(fā)生。過切無法滿足產(chǎn)品的質量要求，而欠切則會對后期加工的穩(wěn)定性、刀具的使用數(shù)量及加工效率產(chǎn)生一定的影響。在建立數(shù)控加工切削參數(shù)庫時，需要對產(chǎn)品的質量、生產(chǎn)使用的機床參數(shù)及加工刀具的參數(shù)進行分析，進而整理成數(shù)據(jù)包。在粗加工階段，為了提升加工效率，可采用高進給刀的形式，常會使用刀盤類銑刀或牛鼻刀。而在第二次粗加工時，多會使用整體硬質合金刀具刀片式球頭銑刀。在確定刀具材料性能、加工參數(shù)及標準后，編程人員即可選擇刀具，具體使用哪種參數(shù)，會在數(shù)據(jù)庫中將相關參數(shù)賦值到程序代碼中。

2.2 自動控制數(shù)控加工進給速度優(yōu)化調(diào)整

在外覆蓋件模具數(shù)控加工過程中，加工余量及刀具切削面積在不同階段會發(fā)生一定的變化，而切削力的大小和進給速度之間存在協(xié)調(diào)配合的關系，在合適的配比關系下，既能夠提升加工效率，又能夠改善模具表面的加工質量。但是在以往的數(shù)控加工參數(shù)設定中，進給速度是恒定的，不能根據(jù)切削力的大小而自動調(diào)整進給速度，還需要人工控制進給速度，切削力的頻繁變動會增加刀具破損的幾率，直接影響到加工效率和模具質量，無法滿足外覆蓋件模具的自動化生產(chǎn)和對加工精度的需求。

2.3 自動控制數(shù)控加工進給的數(shù)控編程優(yōu)化

為了解決外覆蓋件模具數(shù)控加工中進給速度的控制問題，可通過數(shù)控編程來控制切削力與進給速度的協(xié)調(diào)性，在提升生產(chǎn)效率的同時還可提高加工精度?？梢愿鶕?jù)外覆蓋件模具數(shù)控加工的實際狀況，確定數(shù)控機床的最佳轉速和進給參數(shù)，然后建立刀路優(yōu)化數(shù)據(jù)庫，為以后制訂數(shù)控切削工藝提供相應的參數(shù)。為了促進數(shù)控代碼的優(yōu)化，可以在程序代碼中加入刀具類型、直徑、長度及余量等信息，同時在軟件中進行接受相應信息的設置，確保刀具和余量信息能夠自動讀入優(yōu)化軟件中，既可避免手工輸入的錯誤，又能夠為數(shù)控代碼優(yōu)化提供必要的信息條件。

2.4 數(shù)控優(yōu)化軟件的使用

數(shù)控優(yōu)化軟件的使用，可有效提升外覆蓋件模具加工中對切削力及加工殘留高度控制的穩(wěn)定性。通過數(shù)控優(yōu)化軟件，能夠避免數(shù)控加工中機床出現(xiàn)碰撞、工件過切及刀具折斷等現(xiàn)象，且通過加工仿真、程序驗證及程序進給優(yōu)化等，能夠降低在數(shù)控機床上進行程序驗證的繁瑣程度，有效提升機床加工效率。模具零件的加工尺寸能夠得到有效檢驗，通過對整個數(shù)控加工過程的檢查，避免加工失誤的發(fā)生。在使用優(yōu)化軟件進行數(shù)控加工的過程中，優(yōu)化軟件能夠根據(jù)模具的質量標準自行判定軌跡及數(shù)模之間的切削殘留量，通過增加刀路的方式來控制切削力及殘留高度。在以往的數(shù)控加工中，都是通過手動控制的方式來調(diào)節(jié)進給速度，在使用優(yōu)化軟件后，可在數(shù)控程序代碼中實現(xiàn)進給速度調(diào)節(jié)，在自動設定進給速度的同時完成刀路優(yōu)化。

2.5 CBN 數(shù)控球頭銑刀在外覆蓋件模具中的應用

數(shù)控加工技術在機械模具加工制造中的應用，還表現(xiàn)在刀具的種類和型號的使用方面。對于外覆蓋件模具的拉延模和整形模，可使用CBN 數(shù)控球頭銑刀，因為外覆蓋件模具成形零件的材料大多使用合金鑄鐵，而CBN 數(shù)控球頭銑刀具有很高的硬度和耐磨性，且具有很高的熱穩(wěn)定性、高溫硬度、化學穩(wěn)定性，以及良好的導熱性和較低的摩擦系數(shù)，所以適合應用于拉延模和整形模。在精加工完成后，刀具的磨損狀況正常，對于部分存在刃口和刀尖崩刃的刀片，雖然表現(xiàn)為正常磨損，但是已無法再次使用。使用CBN 數(shù)控球頭銑刀，模具型面的精加工效率較高，且在轉速和進給速度方面能夠達到機床允許的上限值。型面精加工的表面更加光亮，加工質量較高。在型面精加工中不需要換刀操作，既節(jié)省了換刀時間，又降低了因為換刀而引起的誤差。

3 結語

隨著我國機械加工制造業(yè)的快速發(fā)展，加工產(chǎn)品的數(shù)量和種類都在不斷地增加，由此提升了加工制造技術的難度。模具是進行產(chǎn)品加工的基礎保障，為了滿足產(chǎn)品在數(shù)量和種類方面的生產(chǎn)需求，需要對模具在生產(chǎn)效率和加工精度方面進行控制。數(shù)控加工技術是根據(jù)加工需求，預先編寫好生產(chǎn)工藝所需的程序，在需要使用時調(diào)用相關程序，各機械構件即可按照程序中設定的行動軌跡進行加工生產(chǎn)，操作較為靈活，尤其適用于生產(chǎn)量小、對加工精度要求高的產(chǎn)品。所以將數(shù)控加工技術應用于機械模具加工制造，具有較強的技術優(yōu)勢，是促進我國機械制造業(yè)進一步發(fā)展的技術保障。