數控加工技術在機械模具加工制造中的應用

于 萍

（南京技師學院，210046，江蘇南京）

模具是機械加工生產中重要的組成部分，通過模具能夠塑造各種形狀和型號的產品，所以模具本身的質量及精度會直接影響到產品的加工質量和精度。不同的產品會對應不同種類的模具，在機械加工過程中，模具會承受坯料的脹力，對模具自身的結構強度、剛度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有較高的要求，所以模具生產是衡量機械制造水平的重要標志之一。模具一般為單件、小批量生產，如果采用傳統制造工藝，不僅會增加生產成本，還會降低生產效率和生產質量。隨著數控加工技術水平的大幅提升，利用數控加工技術進行機械模具的加工制造，加工程序較為簡便，具有較強的柔性化特點，自動化程度和加工精度都能夠達到設計標準，可有效提升模具加工精度和生產效率。

1 數控加工技術在機械模具加工制造中應用的優勢

數控加工技術在機械模具加工制造中的應用，解決了傳統加工技術中耗時、耗力和低質等問題，有效提升了模具的加工精度和規格，為企業創造了巨大的經濟效益。在數控加工過程中，實現了機械制造的自動化生產，只需要按照加工對象的特征調取相應的工藝程序，機床就能夠按照程序中設定的軌跡路線執行操作，大部分環節都是由機械自動化完成的，進一步提升了機械加工制造的自動化水平。對于機械模具加工而言，在編程之前，工藝設計人員先要選擇并確定進行數控加工的模具和相關內容，然后對模具圖紙進行數控加工工藝分析，分析后進行工藝設計，再對模具圖紙進行數學處理后編寫加工程序單，按照程序單制作控制介質，再次對程序進行校驗和修改。程序員會根據模具的材質、加工要求、機床的特性和系統所規定的指令格式進行程序的編寫。在加工時數控系統根據程序指令向伺服裝置和其他功能部件發出運行或中斷信息來控制機床的各種運動，數控機床的運行都是由數控系統的程序指令所控制的。數控加工技術在機械模具加工制造中的應用，不僅體現在程序和加工工序的優化方面，同時對于生產機床的功能也有很大的改進。通過對生產機床在外觀及機械內部結構方面的調整，在融合數控加工技術后，可大幅提升機械模具制造的精度和穩定性。

2 數控加工技術在機械模具加工制造中的應用

在模具數控加工制造過程中，任何一個環節都非常重要，所以為了保證模具加工制造的生產效率和加工精度，需要做好全過程的管理和控制。數控加工技術是根據數控系統發出的指令來控制機床的動作的，在編寫程序時，各項工藝參數及工序的設計都是根據相關的工藝規范和以往經驗制定的，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量，就需要不斷地優化加工工藝，對各項參數和工序進行相應的調整，以達到最佳的生產效果。為了對數控加工技術在機械模具加工制造中的應用有較為詳細的闡述，下面以數控加工技術在汽車外覆蓋件模具制造中的應用為例進行分析，為進一步研究數控加工技術的優化提供參考。

2.1 外覆蓋件模具數控加工切削參數庫的建立

汽車外覆蓋件作為構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量有較高的要求。對于外覆蓋件模具的數控加工，在粗加工工序，要盡量避免過切和欠切現象的發生。過切無法滿足產品的質量要求，而欠切則會對后期加工的穩定性、刀具的使用數量及加工效率產生一定的影響。在建立數控加工切削參數庫時，需要對產品的質量、生產使用的機床參數及加工刀具的參數進行分析，進而整理成數據包。在粗加工階段，為了提升加工效率，可采用高進給刀的形式，常會使用刀盤類銑刀或牛鼻刀。而在第二次粗加工時，多會使用整體硬質合金刀具刀片式球頭銑刀。在確定刀具材料性能、加工參數及標準后，編程人員即可選擇刀具，具體使用哪種參數，會在數據庫中將相關參數賦值到程序代碼中。

2.2 自動控制數控加工進給速度優化調整

在外覆蓋件模具數控加工過程中，加工余量及刀具切削面積在不同階段會發生一定的變化，而切削力的大小和進給速度之間存在協調配合的關系，在合適的配比關系下，既能夠提升加工效率，又能夠改善模具表面的加工質量。但是在以往的數控加工參數設定中，進給速度是恒定的，不能根據切削力的大小而自動調整進給速度，還需要人工控制進給速度，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量，無法滿足外覆蓋件模具的自動化生產和對加工精度的需求。

2.3 自動控制數控加工進給的數控編程優化

為了解決外覆蓋件模具數控加工中進給速度的控制問題，可通過數控編程來控制切削力與進給速度的協調性，在提升生產效率的同時還可提高加工精度?？梢愿鶕飧采w件模具數控加工的實際狀況，確定數控機床的最佳轉速和進給參數，然后建立刀路優化數據庫，為以后制訂數控切削工藝提供相應的參數。為了促進數控代碼的優化，可以在程序代碼中加入刀具類型、直徑、長度及余量等信息，同時在軟件中進行接受相應信息的設置，確保刀具和余量信息能夠自動讀入優化軟件中，既可避免手工輸入的錯誤，又能夠為數控代碼優化提供必要的信息條件。

2.4 數控優化軟件的使用

數控優化軟件的使用，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定性。通過數控優化軟件，能夠避免數控加工中機床出現碰撞、工件過切及刀具折斷等現象，且通過加工仿真、程序驗證及程序進給優化等，能夠降低在數控機床上進行程序驗證的繁瑣程度，有效提升機床加工效率。模具零件的加工尺寸能夠得到有效檢驗，通過對整個數控加工過程的檢查，避免加工失誤的發生。在使用優化軟件進行數控加工的過程中，優化軟件能夠根據模具的質量標準自行判定軌跡及數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。在以往的數控加工中，都是通過手動控制的方式來調節進給速度，在使用優化軟件后，可在數控程序代碼中實現進給速度調節，在自動設定進給速度的同時完成刀路優化。

2.5 CBN 數控球頭銑刀在外覆蓋件模具中的應用

數控加工技術在機械模具加工制造中的應用，還表現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 數控球頭銑刀具有很高的硬度和耐磨性，且具有很高的熱穩定性、高溫硬度、化學穩定性，以及良好的導熱性和較低的摩擦系數，所以適合應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，雖然表現為正常磨損，但是已無法再次使用。使用CBN 數控球頭銑刀，模具型面的精加工效率較高，且在轉速和進給速度方面能夠達到機床允許的上限值。型面精加工的表面更加光亮，加工質量較高。在型面精加工中不需要換刀操作，既節省了換刀時間，又降低了因為換刀而引起的誤差。

3 結語

隨著我國機械加工制造業的快速發展，加工產品的數量和種類都在不斷地增加，由此提升了加工制造技術的難度。模具是進行產品加工的基礎保障，為了滿足產品在數量和種類方面的生產需求，需要對模具在生產效率和加工精度方面進行控制。數控加工技術是根據加工需求，預先編寫好生產工藝所需的程序，在需要使用時調用相關程序，各機械構件即可按照程序中設定的行動軌跡進行加工生產，操作較為靈活，尤其適用于生產量小、對加工精度要求高的產品。所以將數控加工技術應用于機械模具加工制造，具有較強的技術優勢，是促進我國機械制造業進一步發展的技術保障。