數控銑加工模具零件工藝優化策略研究

摘 要：當前的模具加工技術存在著較多的不足，如加工路徑的選擇、刀具的選擇及切削參數的設置等，文章對數控銑加工模具零件工藝的優化進行探討，介紹了數控技術的發展及特點表現、模具數控編程基本流程的優化，對數控銑加工模具成型面模塊的優化設計及數控銑加工模具零件工藝的優化方法展開了討論。

關鍵詞：數控銑；模具零件；加工

機械加工目前正處于高速發展的階段，機械加工過程對數控機床的應用較為普遍。作為工業技術的核心產品，模具本身是現代工業生產技術和科研技術的精華，各種模具在現實生活中的應用日益廣泛。

1 數控技術的發展及特點表現

1.1 數控技術的發展

在當前科學技術飛速發展的時代環境下，社會生產生活對于模具產品的多樣化要求也日益強烈，由于產品更新的速度越來越快，市場上多品種小批量生產的比重有了較為明顯的增加。另一方面，隨著現代航空運輸以及輕工消費品生產的速度逐漸加快，各種復雜形式的零件類型和數量也在逐漸增多，對模具零件加工的精密度也有了更高的要求。以上環境條件為數控技術的自動化、柔性化、網絡化以及數字化制造指明了方向。

1.2 數控銑技術的特點

1.2.1 復雜形狀加工能力強

數控銑加工具有較強的復雜加工能力，例如數控銑加工飛機、輪船以及國防軍工制造中都有著重要的應用，其加工質量對整機產品的性能也有著較為直接的影響作用。數控銑加工工藝的任意可控性使其能夠完成一般加工方法所不能完成的復雜型面加工任務。

1.2.2 加工質量高

數控銑加工技術是在數字程序控制下進行的自動化加工，有效避免了人為加工中可能出現的加工誤差，并且對于存在的誤差參數可以通過數控系統中的軟件技術進行補償校正。

1.2.3 加工效率高

同普通模具零件加工方法相比，數控銑加工模具零件工藝技術方法能有效地提升生產率，尤其是對于五面體加工中心以及柔性單元等設備來說，在進行零件一次裝夾后就幾乎可以完成大多數部位的加工，能有效地消除由于多次裝夾引起的定位誤差，并在減少輔助操作的同時，使得模具零件的加工效率能有進一步的提高。

1.2.4 柔性高

高柔性主要體現在進行不同種模具零件的加工時，只需要改變零件程序就能良好地適應不同品種的加工，一般情況下不需要制定專用的工裝夾具，由此一來就在很大程度上使模具產品的研制和生產周期得到了縮短，能更好地適應現代化生產中多品種、小批量生產的需要。

2 模具數控編程基本流程優化

模具零件生產過程中的數控銑加工工藝是一種在數控床基礎上產生并發展完善的一種應用技術，在本質上是采用數控床進行零件加工的技術手段及方法的總和。作為數控銑加工中的重要環節，數控編程的基本流程可以分為準備階段、方案階段、編程階段以及定型階段。

2.1 準備階段

在模具數控編程的準備階段，編程者在獲得了相應的技術文件以及工程資料后，例如各個零件基礎模型和鑄件毛坯圖，隨后開始相應地數控編程處理制作。

2.2 方案階段

在數控編程的技術方案階段，主要是根據車間制造資源--機床、刀具、工裝設備、夾具以及車間生產能力編制出相應的模具零件生產規程。

2.3 數控編程

該階段是最為重要也是最為關鍵的環節，在編程過程中主要是在對零件的幾何特征進行分析的基礎上進行加工過程及方法的構思，同時結合車間以及機床情況進行相應的工件定位、夾具選用，并在加工方案的指導下利用計算機生成相應的到位運動軌跡。其次，運用仿真軟件對其進行功能認證，對存在的刀軌不合理現象應進行刀位軌跡調整，從而對錯誤進行修正。

2.4 定型階段

定型階段是模具數控編制流程的最終階段，同時也是重要的驗收階段。主要包含的數控程序有PRT文件以及CLS文件。

3 數控銑加工模具成型面模塊優化設計

對于模具零件加工來說，生產耗費在很大程度上是由模具的加工時間而決定的，因此，為了有效提升模具加工的效率，應對加工時間以及加工工藝進行優化控制。加工工藝的優化通常情況下包括刀具的選擇、加工參數的優化設計以及刀具軌跡的確定。

3.1 刀具的優化選擇

數控銑加工模具成型面加工刀具的選擇主要包括刀具類型以及大小的選擇，進行加工的主要刀具類型有平頭銑刀和球頭銑刀兩種，應在保證模具零件加工質量的前提下選用半徑相對較大的刀具。

3.2 刀具材料的選用原則

在進行刀具材料的選擇時，應根據工件材料以及切削情況對其進行合理選用，避免硬質合金刀片的功能不能有效發揮造成的硬質合金浪費。對于形狀較為復雜且不易鑲嵌硬質合金的刀具，應主要選用高速鋼等刀具，從而滿足切削速度以及耐磨性的要求。

4 數控銑加工模具零件工藝優化方法

4.1 加工方式的優化

在進行模具零件加工的過程中，首先應注意刀具在斜面上的平穩運行，避免出現刀具運動方向發生突然性變化的情況，同時確保在斜面與斜面之間的圓弧處銑削給進速度相對平緩。其次，在刀具和零件斜面接觸時，在零件后刀面和零件之間會產生相對較大的摩擦力，容易產生刀具共振情況，從而在銑刀的彈性作用下會出現讓刀情況，所以應對其切入角和銑削長度進行合理的控制，避免此類情況的出現。

4.2 切削量的優化選擇

在數控銑加工中，切削量能夠直接影響到模具零件的加工質量，所以應對切削量以及切削速度進行合理的控制，從而確保模具零件技工表面的加工質量。一般情況下進行切削量的選擇時應在剛度允許的情況下，設定相同的切削深度和加工深度，從而有效地減少走刀次數。

4.3 內斜面加工優化處理

在進行數控銑加工模具內斜面加工時，應注意下刀的方式，由于垂直下刀方式會相應地降低切削速度，從而使銑刀和模具之間的切削作用大幅度增加，會在造成刀具磨損的同時，增加模具加工表面的粗糙程度。反之，利用螺旋進刀的方式能夠對以上的情況進行較好的避免。需要注意的是，在運用螺旋進刀方式進行內斜面加工處理時，應對其螺旋半徑進行合理的選取，螺旋半徑過小無異于垂直下刀，不能達到良好的下刀效果。

5 結束語

通過分析數控銑加工模具零件工藝技術方法的特點、數控編程以及模塊的優化設計，提出了加工方式、切削量以及內斜面的優化處理方式，對提升模具零件的加工精密程度以及表面粗糙程度的降低有著較為明顯的改善效果，在一定程度上提升了數控銑加工模具零件的生產效率，且實現了生產成本的降低，取得了較好的經濟效益。

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