王世興 鐘尉

【摘 要】隨著數(shù)控技術(shù)在模具制造中的應(yīng)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(zhì)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(shù)上層面上促進了模具制造業(yè)的快速發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控加工；模具制造；主導(dǎo)作用；具體應(yīng)用

一、在模具制造中應(yīng)用數(shù)控加工技術(shù)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(shù)的快速發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中發(fā)揮的作用越來越顯著。很多先進的設(shè)備被引入到模具制造業(yè)中，例如數(shù)控銑床設(shè)備，數(shù)控成型機床等。這些數(shù)控加工設(shè)備的應(yīng)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(shù)對于那些不易加工的材料、形態(tài)復(fù)雜的材料、稀有金屬材料等，都能根據(jù)預(yù)先的設(shè)計進行高精確度的加工。數(shù)控加工技術(shù)不斷推廣應(yīng)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(zhì)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(shù)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(zhì)量高的特點，不僅能夠?qū)ΤＲ娔＞卟牧线M行加工，而且還可以加工質(zhì)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(shù)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(shù)所不能比擬的，從產(chǎn)品質(zhì)量上大大提升了市場競爭力。

二、數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中的主導(dǎo)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(zhì)量，這就要求在模具制造中盡可能的提高模具的精度。構(gòu)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(zhuǎn)面外，這些零件還具有很多復(fù)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(shù)在模具制造業(yè)的應(yīng)用成了必然。

數(shù)控加工技術(shù)的優(yōu)勢決定了它適合加工小批量、高精度、具有復(fù)雜表面的模具，它是模具加工的主要方法之一。應(yīng)用于模具制造業(yè)的數(shù)控加工技術(shù)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(shù)。目前，數(shù)控加工技術(shù)是模具制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，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(shù)的高度自動化，使得數(shù)控加工技術(shù)工藝具有一些它獨特的特點。數(shù)控加工技術(shù)由于不能的自動化程度較高導(dǎo)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(yīng)調(diào)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(shè)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(shè)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(dǎo)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(nèi)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(shù)在模具制造中的應(yīng)用

1、能加工模具制造所需要的高精度和復(fù)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(shù)的發(fā)展，許多高精密數(shù)控技術(shù)和機床產(chǎn)生也是特別為復(fù)雜型面零件加工的自動化并保證質(zhì)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(zhuǎn)塔式?jīng)_床、數(shù)控轉(zhuǎn)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(shù)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(shù)的發(fā)展，促進了多軸聯(lián)動加工技術(shù)的進步。采用多軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)與多種直線運動協(xié)調(diào)組合成多種復(fù)合運動方式，以適應(yīng)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(shù)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(fù)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(shù)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(shù)滿足模具制造過程中所對高精度制造和復(fù)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(zhì)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(shù)的極大優(yōu)勢已經(jīng)顯現(xiàn)出來，為了適應(yīng)模具型腔的曲面加工，刀具半徑應(yīng)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(zhuǎn)速非常高，國外的高速加工機床主軸轉(zhuǎn)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(shù)普及到模具制造過程中時，高速切削技術(shù)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(shù)的進給速度和主軸轉(zhuǎn)速能夠保證加工模具的質(zhì)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(luò)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(luò)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(shù)的智能化發(fā)展能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)對模具制造復(fù)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(shù)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(shù)。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(shù)和模糊控制技術(shù)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(shè)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(diào)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(shù)的應(yīng)用使機床操作更容易，對操作人員的技術(shù)水平要求更低。目前智能化技術(shù)不斷地升級，使得智能控制技術(shù)的應(yīng)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(shù)將獲得更為廣闊的發(fā)展空間。對數(shù)控機床進行網(wǎng)絡(luò)控制和調(diào)試可以使機床具有更大的柔性空間和可控度，網(wǎng)絡(luò)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(diào)試和監(jiān)控機床正常運轉(zhuǎn)的目的。隨著數(shù)控機床網(wǎng)絡(luò)化、智能化程度的日益提高，各種相關(guān)資源和先進技術(shù)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(shù)，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(fù)雜的成形工藝；還可以使用CAD/CAE/CAM模具技術(shù)去設(shè)計分析復(fù)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(shè)備，高精度磨床、高精度三坐標測量儀、計算機設(shè)計及相關(guān)軟件等輔助完成難加工的材料、形狀復(fù)雜質(zhì)地薄脆的材料以及貴重金屬材料的模具。

結(jié)束語

總之，模具具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、型面復(fù)雜、精度要求高、使用的材料硬度高、制造周期短等特點。應(yīng)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(yīng)該加快數(shù)控加工技術(shù)的相關(guān)研究，使其在各行各業(yè)得到更廣泛的應(yīng)用，為國民經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮重要的作用。

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