數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械模具加工制造中的應(yīng)用

于 萍

（南京技師學(xué)院，210046，江蘇南京）

模具是機(jī)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(zhì)量及精度會直接影響到產(chǎn)品的加工質(zhì)量和精度。不同的產(chǎn)品會對應(yīng)不同種類的模具，在機(jī)械加工過程中，模具會承受坯料的脹力，對模具自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(jī)械制造水平的重要標(biāo)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(zhì)量。隨著數(shù)控加工技術(shù)水平的大幅提升，利用數(shù)控加工技術(shù)進(jìn)行機(jī)械模具的加工制造，加工程序較為簡便，具有較強(qiáng)的柔性化特點，自動化程度和加工精度都能夠達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，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(shù)在機(jī)械模具加工制造中應(yīng)用的優(yōu)勢

數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械模具加工制造中的應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)加工技術(shù)中耗時、耗力和低質(zhì)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(jì)效益。在數(shù)控加工過程中，實現(xiàn)了機(jī)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(yīng)的工藝程序，機(jī)床就能夠按照程序中設(shè)定的軌跡路線執(zhí)行操作，大部分環(huán)節(jié)都是由機(jī)械自動化完成的，進(jìn)一步提升了機(jī)械加工制造的自動化水平。對于機(jī)械模具加工而言，在編程之前，工藝設(shè)計人員先要選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的模具和相關(guān)內(nèi)容，然后對模具圖紙進(jìn)行數(shù)控加工工藝分析，分析后進(jìn)行工藝設(shè)計，再對模具圖紙進(jìn)行數(shù)學(xué)處理后編寫加工程序單，按照程序單制作控制介質(zhì)，再次對程序進(jìn)行校驗和修改。程序員會根據(jù)模具的材質(zhì)、加工要求、機(jī)床的特性和系統(tǒng)所規(guī)定的指令格式進(jìn)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(jī)床的各種運動，數(shù)控機(jī)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(shù)在機(jī)械模具加工制造中的應(yīng)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(jī)床的功能也有很大的改進(jìn)。通過對生產(chǎn)機(jī)床在外觀及機(jī)械內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面的調(diào)整，在融合數(shù)控加工技術(shù)后，可大幅提升機(jī)械模具制造的精度和穩(wěn)定性。

2 數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械模具加工制造中的應(yīng)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(shù)是根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令來控制機(jī)床的動作的，在編寫程序時，各項工藝參數(shù)及工序的設(shè)計都是根據(jù)相關(guān)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(zhì)量，就需要不斷地優(yōu)化加工工藝，對各項參數(shù)和工序進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以達(dá)到最佳的生產(chǎn)效果。為了對數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械模具加工制造中的應(yīng)用有較為詳細(xì)的闡述，下面以數(shù)控加工技術(shù)在汽車外覆蓋件模具制造中的應(yīng)用為例進(jìn)行分析，為進(jìn)一步研究數(shù)控加工技術(shù)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(gòu)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(zhì)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(zhì)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(zhì)量、生產(chǎn)使用的機(jī)床參數(shù)及加工刀具的參數(shù)進(jìn)行分析，進(jìn)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(jìn)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(zhì)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(biāo)準(zhǔn)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(guān)參數(shù)賦值到程序代碼中。

2.2 自動控制數(shù)控加工進(jìn)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(jìn)給速度之間存在協(xié)調(diào)配合的關(guān)系，在合適的配比關(guān)系下，既能夠提升加工效率，又能夠改善模具表面的加工質(zhì)量。但是在以往的數(shù)控加工參數(shù)設(shè)定中，進(jìn)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(jìn)給速度，還需要人工控制進(jìn)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(zhì)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(jìn)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(jìn)給速度的控制問題，可通過數(shù)控編程來控制切削力與進(jìn)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。可以根據(jù)外覆蓋件模具數(shù)控加工的實際狀況，確定數(shù)控機(jī)床的最佳轉(zhuǎn)速和進(jìn)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(yīng)的參數(shù)。為了促進(jìn)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(jìn)行接受相應(yīng)信息的設(shè)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(jī)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(jìn)給優(yōu)化等，能夠降低在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行程序驗證的繁瑣程度，有效提升機(jī)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(jìn)行數(shù)控加工的過程中，優(yōu)化軟件能夠根據(jù)模具的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(jìn)給速度調(diào)節(jié)，在自動設(shè)定進(jìn)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(yīng)用

數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械模具加工制造中的應(yīng)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(xué)穩(wěn)定性，以及良好的導(dǎo)熱性和較低的摩擦系數(shù)，所以適合應(yīng)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(zhuǎn)速和進(jìn)給速度方面能夠達(dá)到機(jī)床允許的上限值。型面精加工的表面更加光亮，加工質(zhì)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(jié)語

隨著我國機(jī)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(shù)的難度。模具是進(jìn)行產(chǎn)品加工的基礎(chǔ)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(jìn)行控制。數(shù)控加工技術(shù)是根據(jù)加工需求，預(yù)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(guān)程序，各機(jī)械構(gòu)件即可按照程序中設(shè)定的行動軌跡進(jìn)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(shù)應(yīng)用于機(jī)械模具加工制造，具有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢，是促進(jìn)我國機(jī)械制造業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的技術(shù)保障。