模具數(shù)控加工質(zhì)量的主要影響因素分析

許旭飛（寧波工程學(xué)院機(jī)械學(xué)院,浙江　寧波　315000　）

模具數(shù)控加工質(zhì)量的主要影響因素分析

許旭飛
（寧波工程學(xué)院機(jī)械學(xué)院,浙江寧波315000）

摘要：模具數(shù)控加工作為機(jī)械加工制造中重要的環(huán)節(jié)，其加工質(zhì)量的好壞直接影響著機(jī)械產(chǎn)品的制造精度，現(xiàn)階段更是日益成為決定企業(yè)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期是否存在優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵因素，這就要求嚴(yán)格分析影響模具數(shù)控加工精度的關(guān)鍵因素，以不斷提升模具數(shù)控的加工質(zhì)量。文章在全面總結(jié)模具特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了影響模具數(shù)控加工質(zhì)量的一系列因素，并結(jié)合各方面因素綜合性地提出了加強(qiáng)模具數(shù)控加工質(zhì)量的思路和對(duì)策。

關(guān)鍵詞：模塑公司；模具數(shù)控；加工質(zhì)量；影響因素

在現(xiàn)代模具制造中，影響模具數(shù)控加工質(zhì)量的因素眾多，主要包括機(jī)床、刀具、加工工藝、軟件和數(shù)控編程及執(zhí)行人員等，這些因素會(huì)直接影響到模具數(shù)控工件的加工精度和加工效率。因此，如何采取積極措施提升模具數(shù)控加工的質(zhì)量成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

1　合理選用機(jī)床的影響

數(shù)控機(jī)床本身雖有嚴(yán)格的操作規(guī)范、維護(hù)保養(yǎng)方法，但自身仍會(huì)出現(xiàn)不可避免的精度損失。因此為了進(jìn)一步提升模具數(shù)控產(chǎn)品加工質(zhì)量，就應(yīng)該定期對(duì)數(shù)控設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)維修，以充分確保各設(shè)備的精度和加工任務(wù)；嚴(yán)格區(qū)分大批量零件生產(chǎn)中粗、精加工的設(shè)備使用。其中粗加工設(shè)備是指使用年限長(zhǎng)、精度差的設(shè)備，將精加工設(shè)備定為新設(shè)備和精度好的設(shè)備。對(duì)現(xiàn)有設(shè)備資源進(jìn)行合理搭配，確保其分工明確，已使得機(jī)床對(duì)數(shù)控加工質(zhì)量的影響程度降到最低。同時(shí)，對(duì)較昂貴的數(shù)控設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)，以增加壽命，延長(zhǎng)使用年限。

2　合理選用刀具的影響

刀具的合理選用與否直接影響數(shù)控加工質(zhì)量。當(dāng)前，相對(duì)于鉆頭、立銑刀、絲錐等較為簡(jiǎn)便通用的刀具，應(yīng)用更為廣泛且能提升刀具切削速度的硬質(zhì)合金刀具已在數(shù)控加工選用的刀具材料中逐漸占主導(dǎo)地位，并且在很大程度上覆蓋了大部分常規(guī)的加工領(lǐng)域，甚至?xí)M(jìn)一步取代上述簡(jiǎn)便通用的刀具。事實(shí)上，在模具數(shù)控加工中，所使用的最小刀具應(yīng)該是半徑小于或等于被加工零件上的內(nèi)輪廓圓角半徑。特別是在對(duì)拐角進(jìn)行加工時(shí)，應(yīng)使用半徑小于拐角處圓角半徑的刀具，在加工方式上則是應(yīng)用圓弧插補(bǔ)法，以最大限度避免使用直線(xiàn)插補(bǔ)的形式造成的過(guò)切現(xiàn)象，確保加工質(zhì)量。可以說(shuō)，高品質(zhì)硬質(zhì)合金刀具在模具數(shù)控加工中的應(yīng)用，進(jìn)一步促進(jìn)了高速加工技術(shù)的發(fā)展，促使模具數(shù)控加工速度的提升，縮減了原本繁雜的加工工序，尤其是對(duì)以往需要耗費(fèi)大量時(shí)間和勞動(dòng)力的鉗工修復(fù)工作帶來(lái)極大便利，縮短甚至消除了其耗費(fèi)的時(shí)間和勞力，這些影響都大大增加模具數(shù)控加工的質(zhì)量，減少模具生產(chǎn)周期，極大提升模具數(shù)控加工質(zhì)量。另外，這同時(shí)也促使模塑公司將對(duì)模具的高速加工技術(shù)發(fā)展成為自身技術(shù)改造的重點(diǎn)內(nèi)容。

3　選擇加工工藝的影響

數(shù)控加工工藝是在傳統(tǒng)的加工工藝基礎(chǔ)上形成和發(fā)展起來(lái)的，它創(chuàng)造性地將傳統(tǒng)加工工藝、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)及輔助制造技術(shù)等有機(jī)地結(jié)合在一起。并且，作為數(shù)控編程的基礎(chǔ)，數(shù)控加工工藝基于周密、細(xì)致的技術(shù)可行性分析、總體工藝規(guī)劃及數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)，使數(shù)控編程擁有高質(zhì)量的數(shù)控加工程序。具體表現(xiàn)為：對(duì)于模具毛坯可通過(guò)等高層加工方法及殘留毛坯加工方法進(jìn)行加工，前者是基于原始毛坯而言的，后者則是基于中間工序來(lái)說(shuō)。基于毛坯的刀具軌跡工藝能確保刀具在加工過(guò)程中均量的切削深度、寬度等，實(shí)現(xiàn)加工的平穩(wěn)性，進(jìn)而提升數(shù)控加工質(zhì)量和效果。現(xiàn)階段常用的UGNX和Cimatron、PowerMill等CAM軟件均提供完善的基于毛坯加工編程的工藝。在加工型面較大、呈現(xiàn)空間三維曲面的模具型腔和型芯時(shí)，對(duì)曲面的銑削加工需嚴(yán)格注重曲面的光順性、表面粗糙度等，因其能直接對(duì)產(chǎn)品的成型質(zhì)量造成影響。當(dāng)前大多使用三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床，常見(jiàn)的刀具軌跡工藝為X、Z或Y、Z兩軸聯(lián)動(dòng)，在模具的半精加工和精加工上，則使用450行切實(shí)現(xiàn)X、Y、Z三軸聯(lián)動(dòng)加工工藝，這能改善模具表面的質(zhì)量、粗糙等。針對(duì)大深度模具型腔的粗加工，通常采用鉆削排量、鉆銑排量、挖槽等高分層加工方式。在加工效率上以鉆削排量為最，但其后續(xù)加工可能存在孔與孔之間尖銳區(qū)加工難點(diǎn)，這些尖銳區(qū)的存在和加工都不利于后續(xù)的精加工。而相對(duì)于單純的鉆削排量，其缺點(diǎn)可能在使用鉆銑到鉆銑排量時(shí)進(jìn)行消除，但是因?yàn)殂@銑刀低刃加工效率比鉆削排量要低。因此將鉆削排量和鉆銑排量有機(jī)結(jié)合起來(lái)才是更為完善的加工方式，在余量部分使用鉆削排量，在尖銳區(qū)則使用鉆銑排量。

4　軟件和數(shù)控程序設(shè)計(jì)者的影響

設(shè)計(jì)較為完善的軟件能夠在很大程度上提升模具的加工質(zhì)量和效果，但軟件本身只是一個(gè)工具，更為重要的是擁有豐富現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械加工經(jīng)驗(yàn)和理論知識(shí)、并能熟悉掌握軟件功能的數(shù)控程序設(shè)計(jì)人員。數(shù)控程序設(shè)計(jì)人員在模具數(shù)控加工質(zhì)量提升中起著至關(guān)重要的決定性作用，這就要求模具企業(yè)建立系統(tǒng)、完善的程序設(shè)計(jì)員培養(yǎng)體系。要求所有的數(shù)控程序設(shè)計(jì)員均需要經(jīng)過(guò)一段數(shù)據(jù)操作崗位實(shí)踐，從而掌握大量的數(shù)據(jù)操作理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并經(jīng)由嚴(yán)格的操作考核合格后轉(zhuǎn)而進(jìn)行綜合培訓(xùn)。要求所有的數(shù)控程序設(shè)計(jì)員均熟悉模具公司用于的正版數(shù)控加工軟件，至少熟練掌握其中一種，此后才能正式進(jìn)行程序編制。而數(shù)控程序的系統(tǒng)完善是為了進(jìn)一步確保模具數(shù)控加工質(zhì)量的提升。

通常情況下，數(shù)控編程包括四個(gè)階段：準(zhǔn)備工作、技術(shù)方案、數(shù)控編程、程序定型。在準(zhǔn)備工作階段主要是依據(jù)生產(chǎn)任務(wù)書(shū)對(duì)技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、檢查，以明確生產(chǎn)計(jì)劃完成順利性；技術(shù)方案階段要求對(duì)技術(shù)方案進(jìn)行制定，其主要任務(wù)是基于車(chē)間制造資源來(lái)編制數(shù)控加工的工藝方案，過(guò)程中要求對(duì)加工環(huán)境和制造資源進(jìn)行全面了解；數(shù)控編程階段中，在編程準(zhǔn)備期間程序設(shè)計(jì)員要依據(jù)三維數(shù)據(jù)和工藝文件對(duì)零件進(jìn)行分析，考慮工件定位，選用夾具。在編程過(guò)程中，首先要對(duì)加工坐標(biāo)系進(jìn)行正確定義，選好對(duì)刀點(diǎn)。其次依據(jù)數(shù)據(jù)工藝方案在計(jì)算機(jī)上對(duì)刀具軌跡進(jìn)行編制。再次對(duì)程序進(jìn)行驗(yàn)證，確保其正確性、可行性；最后是對(duì)程序進(jìn)行優(yōu)化；程序定型階段應(yīng)該由主管領(lǐng)導(dǎo)對(duì)數(shù)控編程刀路進(jìn)行審核，審核合格后確認(rèn)數(shù)控加工程序單，對(duì)加工簡(jiǎn)圖進(jìn)行繪制。并隨時(shí)對(duì)程序執(zhí)行情況進(jìn)行監(jiān)督了解，對(duì)程序編制經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。

5　機(jī)床操作者的影響

機(jī)床操作者在影響模具數(shù)控加工質(zhì)量的提升上也發(fā)揮著重要的作用，這主要是因?yàn)樽鳛閿?shù)控加工的關(guān)鍵執(zhí)行人，機(jī)床操作者直接控制著數(shù)控加工的質(zhì)量。機(jī)床操作者在實(shí)施加工任務(wù)的過(guò)程中，直觀性地面對(duì)數(shù)控加工中機(jī)床、刀具、加工工藝、軟件和切削參數(shù)，他們的具體操作行為會(huì)直接影響到數(shù)控加工質(zhì)量和效率，這就要求積極培養(yǎng)和提升機(jī)床操作者的專(zhuān)業(yè)技能和責(zé)任心。從客觀上來(lái)說(shuō)，雖然在模具數(shù)控加工過(guò)程中，機(jī)床等硬件設(shè)備有著至關(guān)重要的地位，但人才才是直接影響數(shù)控加工質(zhì)量高低與否的決定性因素，所以模塑公司應(yīng)該注重人才的培養(yǎng)和引進(jìn)，以便在最大程度上為模具質(zhì)量的不斷提升打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

6　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在模具數(shù)控加工過(guò)程中，機(jī)床、刀具、加工工藝、軟件和程序編程及機(jī)床操作者都是影響模具數(shù)控加工質(zhì)量提升與否的重要因素，本研究對(duì)這些因素的分析為今后合理有效提升模具數(shù)控加工質(zhì)量提供了可行依據(jù)，通過(guò)完善這些影響因素，能更好地保證數(shù)控機(jī)床的加工精度和效果，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)提升加工質(zhì)量的目的。

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作者簡(jiǎn)介：許旭飛(1992-),男,浙江杭州建德人,本科，研究方向：機(jī)械模具。