模具數控加工質量的主要影響因素分析

許旭飛（寧波工程學院機械學院,浙江　寧波　315000　）

模具數控加工質量的主要影響因素分析

許旭飛
（寧波工程學院機械學院,浙江寧波315000）

摘要：模具數控加工作為機械加工制造中重要的環節，其加工質量的好壞直接影響著機械產品的制造精度，現階段更是日益成為決定企業新產品開發周期是否存在優勢的關鍵因素，這就要求嚴格分析影響模具數控加工精度的關鍵因素，以不斷提升模具數控的加工質量。文章在全面總結模具特點的基礎上，重點分析了影響模具數控加工質量的一系列因素，并結合各方面因素綜合性地提出了加強模具數控加工質量的思路和對策。

關鍵詞：模塑公司；模具數控；加工質量；影響因素

在現代模具制造中，影響模具數控加工質量的因素眾多，主要包括機床、刀具、加工工藝、軟件和數控編程及執行人員等，這些因素會直接影響到模具數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控加工的質量成為一個亟待解決的問題。

1　合理選用機床的影響

數控機床本身雖有嚴格的操作規范、維護保養方法，但自身仍會出現不可避免的精度損失。因此為了進一步提升模具數控產品加工質量，就應該定期對數控設備進行檢測維修，以充分確保各設備的精度和加工任務；嚴格區分大批量零件生產中粗、精加工的設備使用。其中粗加工設備是指使用年限長、精度差的設備，將精加工設備定為新設備和精度好的設備。對現有設備資源進行合理搭配，確保其分工明確，已使得機床對數控加工質量的影響程度降到最低。同時，對較昂貴的數控設備進行重點保護，以增加壽命，延長使用年限。

2　合理選用刀具的影響

刀具的合理選用與否直接影響數控加工質量。當前，相對于鉆頭、立銑刀、絲錐等較為簡便通用的刀具，應用更為廣泛且能提升刀具切削速度的硬質合金刀具已在數控加工選用的刀具材料中逐漸占主導地位，并且在很大程度上覆蓋了大部分常規的加工領域，甚至會進一步取代上述簡便通用的刀具。事實上，在模具數控加工中，所使用的最小刀具應該是半徑小于或等于被加工零件上的內輪廓圓角半徑。特別是在對拐角進行加工時，應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用圓弧插補法，以最大限度避免使用直線插補的形式造成的過切現象，確保加工質量。可以說，高品質硬質合金刀具在模具數控加工中的應用，進一步促進了高速加工技術的發展，促使模具數控加工速度的提升，縮減了原本繁雜的加工工序，尤其是對以往需要耗費大量時間和勞動力的鉗工修復工作帶來極大便利，縮短甚至消除了其耗費的時間和勞力，這些影響都大大增加模具數控加工的質量，減少模具生產周期，極大提升模具數控加工質量。另外，這同時也促使模塑公司將對模具的高速加工技術發展成為自身技術改造的重點內容。

3　選擇加工工藝的影響

數控加工工藝是在傳統的加工工藝基礎上形成和發展起來的，它創造性地將傳統加工工藝、計算機數控技術、計算機輔助技術及輔助制造技術等有機地結合在一起。并且，作為數控編程的基礎，數控加工工藝基于周密、細致的技術可行性分析、總體工藝規劃及數控加工工藝設計，使數控編程擁有高質量的數控加工程序。具體表現為：對于模具毛坯可通過等高層加工方法及殘留毛坯加工方法進行加工，前者是基于原始毛坯而言的，后者則是基于中間工序來說。基于毛坯的刀具軌跡工藝能確保刀具在加工過程中均量的切削深度、寬度等，實現加工的平穩性，進而提升數控加工質量和效果。現階段常用的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、呈現空間三維曲面的模具型腔和型芯時，對曲面的銑削加工需嚴格注重曲面的光順性、表面粗糙度等，因其能直接對產品的成型質量造成影響。當前大多使用三軸聯動數控機床，常見的刀具軌跡工藝為X、Z或Y、Z兩軸聯動，在模具的半精加工和精加工上，則使用450行切實現X、Y、Z三軸聯動加工工藝，這能改善模具表面的質量、粗糙等。針對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，但其后續加工可能存在孔與孔之間尖銳區加工難點，這些尖銳區的存在和加工都不利于后續的精加工。而相對于單純的鉆削排量，其缺點可能在使用鉆銑到鉆銑排量時進行消除，但是因為鉆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結合起來才是更為完善的加工方式，在余量部分使用鉆削排量，在尖銳區則使用鉆銑排量。

4　軟件和數控程序設計者的影響

設計較為完善的軟件能夠在很大程度上提升模具的加工質量和效果，但軟件本身只是一個工具，更為重要的是擁有豐富現場機械加工經驗和理論知識、并能熟悉掌握軟件功能的數控程序設計人員。數控程序設計人員在模具數控加工質量提升中起著至關重要的決定性作用，這就要求模具企業建立系統、完善的程序設計員培養體系。要求所有的數控程序設計員均需要經過一段數據操作崗位實踐，從而掌握大量的數據操作理論和實踐經驗，并經由嚴格的操作考核合格后轉而進行綜合培訓。要求所有的數控程序設計員均熟悉模具公司用于的正版數控加工軟件，至少熟練掌握其中一種，此后才能正式進行程序編制。而數控程序的系統完善是為了進一步確保模具數控加工質量的提升。

通常情況下，數控編程包括四個階段：準備工作、技術方案、數控編程、程序定型。在準備工作階段主要是依據生產任務書對技術數據進行接收、檢查，以明確生產計劃完成順利性；技術方案階段要求對技術方案進行制定，其主要任務是基于車間制造資源來編制數控加工的工藝方案，過程中要求對加工環境和制造資源進行全面了解；數控編程階段中，在編程準備期間程序設計員要依據三維數據和工藝文件對零件進行分析，考慮工件定位，選用夾具。在編程過程中，首先要對加工坐標系進行正確定義，選好對刀點。其次依據數據工藝方案在計算機上對刀具軌跡進行編制。再次對程序進行驗證，確保其正確性、可行性；最后是對程序進行優化；程序定型階段應該由主管領導對數控編程刀路進行審核，審核合格后確認數控加工程序單，對加工簡圖進行繪制。并隨時對程序執行情況進行監督了解，對程序編制經驗進行總結。

5　機床操作者的影響

機床操作者在影響模具數控加工質量的提升上也發揮著重要的作用，這主要是因為作為數控加工的關鍵執行人，機床操作者直接控制著數控加工的質量。機床操作者在實施加工任務的過程中，直觀性地面對數控加工中機床、刀具、加工工藝、軟件和切削參數，他們的具體操作行為會直接影響到數控加工質量和效率，這就要求積極培養和提升機床操作者的專業技能和責任心。從客觀上來說，雖然在模具數控加工過程中，機床等硬件設備有著至關重要的地位，但人才才是直接影響數控加工質量高低與否的決定性因素，所以模塑公司應該注重人才的培養和引進，以便在最大程度上為模具質量的不斷提升打下堅實基礎。

6　結語

綜上所述，在模具數控加工過程中，機床、刀具、加工工藝、軟件和程序編程及機床操作者都是影響模具數控加工質量提升與否的重要因素，本研究對這些因素的分析為今后合理有效提升模具數控加工質量提供了可行依據，通過完善這些影響因素，能更好地保證數控機床的加工精度和效果，進而實現提升加工質量的目的。

參考文獻：

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