數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用

章建勝

（嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 浙江 嘉興 314006）

引言

數(shù)控加工技術(shù)是以信息技術(shù)為支撐的使用數(shù)字技術(shù)進行加工設(shè)備控制的一種先進加工技術(shù)[1]。多年來，由于數(shù)控加工技術(shù)在加工精度、加工效率、加工工序切換等方面存在其他加工技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢，因此得到了國內(nèi)外制造企業(yè)的廣泛推廣和應(yīng)用[2]。

由于模具的使用場所以及使用功能的特殊性，在加工類型、加工精度、表面粗糙度等方面的加工要求都比較高，傳統(tǒng)的機械加工很難滿足精度和表面質(zhì)量要求較高的模具的生產(chǎn)和制造[3]。隨著數(shù)控技術(shù)的不斷應(yīng)用，以及數(shù)控加工技術(shù)獨特的優(yōu)勢，近年來數(shù)控加工技術(shù)被廣泛應(yīng)用于模具的生產(chǎn)和制造過程中。

1 模具加工基本特點

模具的質(zhì)量嚴(yán)重影響所形成產(chǎn)品的質(zhì)量，為了充分保證所誠信產(chǎn)品的精度要求，就要求模具加工的誤差必須精度更高，否則模具的誤差會在所成型產(chǎn)品上被放大[4]。另外，常見模具大部分為注塑模具或壓鑄模具，以上兩種模具都是向其內(nèi)部澆灌液體，使液體在內(nèi)部流動而形成模型，為了充分保證融化的金屬液體在模具型腔內(nèi)部能夠快速流暢的運動，這就要求模具具有很高的表面光潔度，即很小的表面粗糙度值[5]。

2 模具加工技術(shù)要求

有些模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，如模具含有復(fù)雜的型腔、模架、電極等，數(shù)控編程的難度較大，加工的量也比較大。由于模具的表面型腔外觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且對成型產(chǎn)品的要求比較高，這就使得模具表面要達(dá)到足夠的質(zhì)量要求。要求盡量一次加工完成，避免數(shù)控加工中途換刀而導(dǎo)致產(chǎn)生定位誤差等情況產(chǎn)生，同時也避免鉗工拋光和修整等[6]。

因此，要想提升模具加工質(zhì)量，主要從提高模具的加工精度以及降低模具的表面粗糙度兩方面著手。

3 數(shù)控加工技術(shù)在優(yōu)化模具加工表面質(zhì)量中的應(yīng)用

提升數(shù)控編程人員的編程質(zhì)量和程序的可執(zhí)行能力，可以從程序自身角度來消除零件表面的階差并提升模具加工表面的質(zhì)量。

1）工藝人員在詳細(xì)掌握圖紙要求的前提下，準(zhǔn)確滿足階差要求，保證表面質(zhì)量。圖1為某模具的主視圖，模具對于加工的殘留高度和寬度均有要求，通過對要求的分析A主要用來控制殘留寬度，B主要用來控制殘余高度。這就要求在銑削地面時應(yīng)該按照A預(yù)留殘余量，在利用側(cè)任銑削時，刀具直徑應(yīng)該小于或者等于C。在實際加工過程中，考慮到生產(chǎn)效率的影響，首先選擇加工精度較低的機床，使得加工余量值遠(yuǎn)大于A值，但在粗加工完畢后，可以再利用三坐標(biāo)程序進行二次加工，進而可以控制加工的余量滿足圖紙要求。因此通過程序的控制可以滿足圖紙的價差要求，避免鉗工二次加工造成階差過大而影響表面質(zhì)量的情況。

2）增加加工系統(tǒng)的剛性，避免加工震顫系統(tǒng)震顫會導(dǎo)致在加工時被加工材料的不穩(wěn)定和顫動，從而影響整體加工平面的粗糙度。首先，我們可以增加被加工零件的總體結(jié)構(gòu)和剛性，從源頭上解決震顫的源頭。其次，可以對加工零件懸空面積較大的懸臂梁采用支撐，最大限度地減小懸空面積，減少震顫的可能性。最后，從加工刀具的方面考慮，要合理選擇刀具直徑和長度的比例，避免刀具震顫而引起加工震顫。通過以上三方面的方式可減少產(chǎn)生震顫的根源，從而降低系統(tǒng)加工過程中的階差，提升加工表面的加工質(zhì)量。懸臂梁加工示意圖如圖2所示。

圖1 典型模具主視圖及加工余量要求示意圖

圖2 懸臂梁加工示意圖

4 數(shù)控加工技術(shù)在優(yōu)化模具加工精度中的應(yīng)用

影響加工精度的因素較多，一方面是由于加工過程中頻繁的換刀，對刀等操作會使得不斷產(chǎn)生誤差，誤差會在加工過程中不斷被放大，最終影響零件的加工精度。另一方面，由于現(xiàn)階段對零件的加工精度要求越來越高，現(xiàn)如今許多機械化的數(shù)控加工設(shè)備其加工精度達(dá)不到加工要求。

針對以上兩種情況，一方面可以優(yōu)化數(shù)控程序的編制，盡量減少換刀和對刀的次數(shù)。另一方面可以采用數(shù)控電火花加工技術(shù)等快速成型技術(shù)來提升加工精度。

5 結(jié)論

1）通過對加工零件懸空面積較大的懸臂梁進行支撐，可最大限度減小懸空面積，同時減少震顫幅度，從而優(yōu)化其表面質(zhì)量。

2）采用數(shù)控電火花加工技術(shù)等快速成型技術(shù)能夠提升加工質(zhì)量以及加工精度，實現(xiàn)數(shù)據(jù)加工技術(shù)在模具制造中的質(zhì)量優(yōu)化。