數控加工技術在機械模具制造中的應用分析

朱佳敏

信陽技師學院 河南信陽 464000

機械模具在加工制造一些機械產品時能夠發揮出重要的作用，但是模具的加工制造過程卻是較為繁瑣復雜的，需要對多項加工工序的細節點進行優化處理。一旦加工人員沒有處理好機械模具的加工細節，不僅會影響機械模具的加工效率，甚至還會造成機械模具的損壞。隨著數控加工技術的出現和應用，傳統的機械模具的加工處理模式得到良好的改善，不僅進一步提高了機械模具的加工精度，同時還可以有效控制模具加工的柔韌性，從而大大優化了機械模具的加工效率。為了使機械模具的加工制造水平得到進一步的提升，深入研究機械模具數控加工制造技術的實際應用是一項極為必要的措施[1]。

1 數控加工技術概述

數控加工技術主要是在制造生產中，通過計算機技術對機床加工的部件進行控制，以使制造生產的自動化水平得到良好的提升。數控加工技術可以從軟件和硬件兩部分進行介紹，針對軟件部分來講，主要是指數控加工技術中的程序編碼系統和計算機系統等。機械制造生產的過程中，需要通過程序編碼將系統的程序設置好，對部件制作的尺寸大小進行明確，使用適合的制造材料，完成自動化機械產品制造過程。在整體制造生產中，會產生大量的數據信息，在柔性制造系統中可以通過收集這些數據進行有效應用。另外，針對硬件部分來講，主要是指機械制造生產中使用的有關機床設備、其他設施等，是機械制造生產中的主要設施用具。在以往的機床加工制造中，主要是通過人工進行操作，從而完成機械加工，而數控加工技術的使用，替代了部分人工操作，借助于傳感器和數據參數，就能夠進行自動化生產[2]。

2 機械模具的加工要求

為了更好的研究機械模具數控加工制造技術的應用情況，我們必須對機械模具的加工工藝有一定的了解，尤其要掌握機械模具加工時的各項要求，只有在掌握應用數控加工制造技術時，機械模具加工才能使該項加工技術發揮出最大的效率。首先，從機械模具的生產角度看，多數的機械模具加工制造，主要是為了滿足單一零件的生產需求。因此，在加工此類模具時容易浪費大量的資源，同時還會引發其他的生產經營問題。為了解決機械模具加工制造過程中的相關問題，加工人員必須在正式加工前，做好模具參數的記錄工作，有效利用采集的模具數據，通過相關的設計軟件，核實關鍵的數控加工參數，從而有效減少模具數控加工中出現的誤差問題和資源浪費問題。其次，為了確保機械模具的數控加工質量，加工操作人員必須做好模具的加工設計工作，在加工前對模具的加工設計方案進行不斷的優化和改進，要盡量避免加工方案中存在較大的誤差問題，確保加工方案是最優化的。最后，在加工精度和模具加工質量問題上，加工人員需要做好數據信息的調控工作，要以高效便捷的方式獲取模具的各種數據信息，以實現對加工誤差的有效控制。此外，為了提高機械模具數控加工制造的質量，加工設計人員應當在模具設計中熟練掌握不同的設計理念及其作用，并對加工方案的設計細節進行有效探索[3]。

3 數控加工技術在機械模具制造中的應用優勢

首先就是可以提高生產效率，數控加工技術是如今非常先進的技術，此技術在以數字化中心控制系統為核心的基礎上，對制造機械模具的設備進行高效控制，以此完成生產活動，這樣不僅可以提高生產效率，還能保證其制造愈發精準。和傳統加工技術相比，此技術的應用范圍更加廣泛，對人力和相關物質資源的要求更低，能夠最大程度實現精準控制，規避傳統加工的弊端，縮短加工時長。其次就是自動化生產，其實智能化和自動化生產是工業生產的必然發展趨勢，而數控加工技術可以提高其自動化水平。此技術可以在掌握生產機械模具真實情況的基礎上進行管控，其數字化中心系統更加便捷高效，在管控其生產設備時完全可以根據其提前設定的生產指令與程序進行生產。雖然傳統生產模式可以充分發揮其技術人員的經驗優勢，但是也會出現很多人為失誤，嚴重時還會造成無法挽回的損失，提高了生產成本。但是此技術可以取代部分人工，既保證生產具有穩定性，還能降低人力成本。最后就是可以提高產品的功能性，在制造機械模具容易受到多種因素影響，不僅增加突發風險，還提高了生產難度，導致很多生產資源被浪費。但是數控加工技術在實現自動化生產的過程中，可以最大程度優化其資源利用率，同時還能有效控制突發因素，保證模具質量，以此提升制造企業的經濟利潤[4]。

4 數控加工技術在機械模具加工制造中的應用

4.1 外覆蓋件模具數控加工切削參數庫的建立

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控加工，在粗加工工序，要盡量避免過切和欠切現象的發生。過切無法滿足產品的質量要求，而欠切則會對后期加工的穩定性、刀具的使用數量及加工效率產生一定的影響。在建立數控加工切削參數庫時，需要對產品的質量、生產使用的機床參數及加工刀具的參數進行分析，進而整理成數據包。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、加工參數及標準后，編程人員即可選擇刀具，具體使用哪種參數，會在數據庫中將相關參數賦值到程序代碼中。

4.2 數控銑削技術的合理應用

數控銑削加工技術屬于整體數控加工領域中常見的方式，目前在我國模具制造領域中應用的時間較長，已經形成了成熟的加工機制，近年來，在科學技術快速發展的進程中，模具制造加工期間使用數控銑削技術，不僅能夠增強復雜性零部件的加工效果，保證不規則類型、曲面類型零部件的加工質量還能增強準確度，和傳統的機械加工技術相比，制造的精確度更高，因此，在模具制造的過程中，應重點運用數控銑削技術，降低難度的同時，精確性的進行復雜零部件批量生產，在短時間之內保質并且保量的完成任務[5]。

4.3 在模具加工精度提升中的應用

數控機床的程序化控制對加工精度和效率的提升起到較好的幫助。在一般的模具加工制造中，通常使用人工操作方式，這樣人為因素就會對加工品質造成一定的影響，操作的偏差難以保證為零，而數控加工技術的應用，可以替代人工操作的加工形式，降低人為操作因素對加工生產的影響。一般人為操作時機械模具的表面容易出現不平整的缺陷，而在加工制造中使用數控加工技術，可以通過控制程序來提高數控機床加工的精準性，模具加工生產可以更好的實現標準化。例如，數控加工技術應用后，模具懸空時可以利用懸臂梁支撐，懸空的面積可以得到降低，出現震顫的情況就會減少。同樣在選擇加工的刀具時，對其直徑和長度尺寸需要進行綜合的考量，盡可能的避免出現震顫，這樣模具加工生產的品質會得到更好的保證[6]。

4.4 數據電火花加工技術的應用

加工模具的核心要求之一就是不斷提高加工速度和效率，而想要實現此目的就是要看到數據電火花加工技術的重要性。但是在應用時應該注意到在制造特殊材料模具時，此技術會受到很強的局限性。根據此情況，技術人員的應該采用周期控制方法，同時要關注間歇與脈寬。在使用該技術時，應該先了解和掌握其制造的具體要求和情況，然后選擇更為合適的放電時間。如果發現脈寬數據與其最高電流都比較固定，那么間歇時間在發生變化的過程中電流也會隨之發生改變，但是在此階段如果電火花能力比較平穩，那么即使間歇時間發生較大變化也不會讓金屬表面產生比較嚴重的影響，從而模具質量也不會大幅降低。除此之外，在應用過程中還應該把控加工速率和模具表面的粗糙性，這樣就能讓機械模具加工符合要求。例如在處理其效時，將其周期控制在100us，脈沖值控制在40us，間歇值控制在60us，峰值為50A，那么就可以利用這些數值評估其頻率等數據，然后掌握其具體加工速度，從而提高控制效果。

4.5 數控優化軟件的使用

數控優化軟件的使用，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定性。通過數控優化軟件，能夠避免數控加工中機床出現碰撞、工件過切及刀具折斷等現象，且通過加工仿真、程序驗證及程序進給優化等，能夠降低在數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，通過對整個數控加工過程的檢查，避免加工失誤的發生。在使用優化軟件進行數控加工的過程中，優化軟件能夠根據模具的質量標準自行判定軌跡及數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。在以往的數控加工中，都是通過手動控制的方式來調節進給速度，在使用優化軟件后，可在數控程序代碼中實現進給速度調節，在自動設定進給速度的同時完成刀路優化[7]。

4.6 數控車床加工技術

數控車床加工之前確定選擇刀具的合理性，排除因為刀具而存在的誤差。普通情況下刀具誤差在10～15%范圍內。同時根據工藝系統的鋼性、零件特征、技術要求等進行綜合分析確定刀具與切削量，從而滿足不同加工要求，提高加工精度。選擇的刀具要保證強度與壽命，而且能夠具備良好的耐磨性與耐沖擊性等特征。在具體加工過程中采取合適方式來控制施工工藝，如統一外形、零件內孔等。同時需要注意基準的統一性，對工件進行精準定位，將工藝孔作為定位孔的基準來保證加工質量。數控車床的加工重點是要做好編程的技術控制，確定刀具前進路線的準確性來實現高精度加工，從而滿足市場需求。以實際加工生產為基礎，借助計算機軟件來構建加工結構的三維模型，采取數字化方式展示加工的各項參數。編程之間控制加工材質的質量，重視刀具外形控制、生產工藝控制等，為加工創造更好的條件。數控車床加工還需要合理控制加工路線，具體加工過程中應該做好各方面控制。

4.7 CBN數控球頭銑刀在外覆蓋件模具中的應用

數控加工技術在機械模具加工制造中的應用，還表現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數控球頭銑刀具有很高的硬度和耐磨性，且具有很高的熱穩定性、高溫硬度、化學穩定性，以及良好的導熱性和較低的摩擦系數，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，雖然表現為正常磨損，但是已無法再次使用。使用CBN數控球頭銑刀，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，既節省了換刀時間，又降低了因為換刀而引起的誤差。

5 優化數控加工技術在機械模具制造中應用的對策

5.1 優化生產程序，提高生產效率

在生產和制造模具時應該動態性改善與優化其程序，避免出現傳統僵化的生產制造觀念。但是其工作人員應該注意，雖然創新其程序非常重要，但是不能過于脫離實際，要根據其具體要求和真實情況進行調整。詳細來講就是，如今我國工業逐漸開始走上創新改革之路，不僅改變了傳統生產觀念、模式與技術，還看到了智能化、自動化的時代發展趨勢。所以其技術人員既應該掌握先進的發展理念，激流勇進、堅持創新進取，也應該堅持化繁為簡原則，在簡化且精致其程序的基礎上縮短生產周期，提高相關企業的經濟效益。

5.2 幾何誤差的精度控制技術

在機械模具加工的過程當中主要是采用程序來進行控制的，所以程序化也是數控加工工藝中的重要特點，而當將機械模具設計出來時就需要對其進行制造，而在制造的過程當中，數控機床是會對機械模具的加工造成一定的影響，而這些影響都是不可避免的。而這些因素主要是通過影響數控機床的主軸旋轉，來影響機械模具的精度，這個原因也是機械模具加工過程當中的最主要的原因。并且數控機床的主軸還會影響整個工作位置，當將機械模具放到相應機床上進行加工的時候，主軸的旋轉會影響整個機械模具的放置的位置。

6 結語

總而言之，在現如今的社會發展形勢下，科技水平的快速提升推動我國機械加工制造行業得到良好的發展。將數控加工技術應用到機械制造生產中，能夠使模具加工制造的效率和品質得到更好的保證。因此需要對數控加工技術進行不斷的升級優化，更好的提升數控加工技術在機械模具加工中的應用成效。未來數控加工技術的發展會朝著高效化、柔性化、集成化以及智能化方向發展，數控加工技術在機械加工制造中的應用效果會更加突出。