簡析機械模具制造中數控加工技術的應用

陳 靜

（江蘇省靖江中等專業學校，江蘇 靖江 214500）

隨著我國制造業的快速發展，機械模具制造的需求不斷增長，傳統的機械模具制造方法已經難以滿足高效、高精度的加工要求。因此，數控加工技術在機械模具制造中的應用越來越廣泛。本文對機械模具制造及數控加工技術進行簡要介紹，通過分析數控加工技術在機械模具制造中的應用，展望未來的發展趨勢。

1 機械模具制造及數控加工技術的概述

1.1 機械模具制造

模具是一種用于批量生產特定產品或零件的工具，機械模具是指在機械制造過程中使用的模具[1]。在機械模具制造中，需要根據設計圖紙或模型，選擇合適的材料，經過一系列的加工工藝，如車削、銑削、磨削、鉆孔、鏜孔等[2]，制造出符合要求的模具。此類模具可以用于生產各種機械產品，如汽車、電器零部件等。

在傳統的機械模具制造中，制造者通常需要依靠經驗和技能，采用手動或半自動的方式進行加工，存在精度低、效率低、質量不穩定等問題，難以滿足現代制造業的需求。隨著科技的進步，計算機在機械模具制造中的應用越來越廣泛，并成為了機械模具工業制造改革的關鍵技術，提高了工業生產質量和效率。現階段，我國機械模具制造行業正處于快速發展階段，但也面臨著技術創新、人才缺乏、生產成本等挑戰[3]。

1.2 數控加工技術

數控加工技術是指利用數字化信息對機械模具進行自動化控制的加工技術[4]，將計算機技術、自動化技術、現代控制技術等融為一體，通過編程、處理和控制模具加工過程的相關數據，實現對模具的自動化加工。數控加工技術具有精度高、效率高、自動化程度高、加工柔性好等特點，可以更好地滿足現代制造業的需求。

數控加工技術具備多種功能：第一，多軸聯動功能，能同時控制多個軸的運動，實現復雜形狀的加工[5]。第二，刀具路徑規劃功能，可以根據模具的形狀和加工要求，自動生成最優的刀具路徑，提高加工效率和精度。第三，加工工藝優化功能，可以根據模具的材料和加工要求，自動選擇合適的加工工藝和參數，以提高加工質量和效率。第四，在線監測和控制功能，可以實時監測模具的加工狀態，并在線控制加工過程，保證加工質量和精度。第五，智能加工功能，可以根據模具的形狀和加工要求，自動選擇合適的加工策略，提高加工效率和質量。第六，加工數據管理功能，可以有效管理模具的加工數據，分析和優化加工過程[6]。

2 機械模具制造中數控加工技術的應用

2.1 模具制造中數控線切割加工技術的應用

數控線切割加工技術是基于電火花原理，利用細金屬絲作為工具電極，在金屬絲與工件之間施加脈沖電流，產生電火花放電，切割加工工件。此技術是特種加工技術的一種，屬于非接觸切割技術，相較傳統技術，具有較快的切割速度，且不會產生刀具損耗，在切割金屬坯料等硬度高、尺寸大的原料時具有顯著優勢。

在實際操作應用中，首先，應根據加工要求選擇電極絲；其次，組合安裝工件及電極絲；再次，設置脈沖寬度、脈沖間隔、電流大小等加工參數后；最后，開始加工。由于電極絲的張力和走絲速度會影響加工精度和表面質量，因此，需要合理控制，應注意根據加工材料的硬度、厚度和形狀等因素選擇電極絲和加工參數。在加工中，時刻保持工作液的清潔和充足，以避免電弧和短路等問題。同時，加工過程中產生的廢屑需要及時清理，以避免影響加工精度和表面質量。

2.2 模具加工中數控電火花技術的應用

數控電火花技術是基于電火花原理，利用電極之間的放電現象加工工件[7]。此項技術能直接利用熱能或電能去除金屬材料，對加工材料的硬度、強度等要求較低。電火花加工技術制造高精度、高硬度、形狀復雜的模具，如塑料模具、壓鑄模具、擠壓模具等，具有優異的工作效率。

應用數控電火花技術加工模具時，首先，應根據加工需求合理選擇電極；其次，保證電極及工件的安全，電極的定位和裝夾需要準確和穩定，避免加工過程中出現誤差。可使用夾具或磁力吸盤等工具來固定電極；再次，應合理設置相關加工參數，如電流、電壓、脈寬、脈間、加工速度、電極損耗等[8]；最后，啟動機床開始加工作業。在加工過程中，需要控制電極的進給速度和深度，以保證加工質量和效率。同時，注意控制加工過程中的溫度和壓力，避免出現過熱和變形等問題。加工表面質量是影響模具使用壽命和精度的重要因素，需要注意保證加工表面的光潔度和精度。

2.3 模具制造中數控車削加工技術的應用

數控車削加工技術是基于車削原理，利用刀具和工件的相對運動加工工件。此項技術主要應用在加工軸類零件模具中，如定位稍、導向桿等[9]，通過程序的設定，完成進刀、出刀操作，結合圖紙要求生產誤差范圍內的軸類零件。

應用數控車削加工技術時，首先，根據加工材料和加工要求選擇合適的刀具，以提高加工效率和質量；其次，在安裝刀具和工件的過程中，應確保工件固定牢固，避免加工過程中的振動和位移；再次，合理設置加工參數，如切削速度、進給量和切削深度等，確保加工品質；最后，開始正常加工作業。在加工過程中，關注程序編寫的正確性及合理性，確保加工路徑和加工參數的準確性。同時，應定期監測刀具磨損情況，及時更換刀具，保證加工質量。此外，應通過合理的加工工藝和檢測手段，控制加工精度，確保模具的精度和質量。

2.4 模具制造中數控銑削加工技術的應用

數控銑削加工技術是基于銑削原理，通過編程控制刀具的運動軌跡，對模具零件進行銑削加工，獲得所需的形狀和尺寸。此項技術主要完成銑削模具零件的凹槽、表面及孔洞，具有較高的精度，是應用較為廣泛的工藝之一。

應用數控銑削加工技術時，首先，根據模具材料和加工要求選擇合適的銑削刀具，以確保加工的精準性及可靠性；其次，把需要加工的模具放置于機械夾具內，確保模具被牢靠固定；再次，在完成參數設置、程序編寫完成后；最后，啟動設備，在預先編制的程序控制下，按照既定路線完成走刀作業，并控制銑刀轉速以及銑削速度，確保加工模具平面的精度。在實際加工的過程中，應時刻關注銑削過程，及時發現并處理加工過程中的異常情況，以保證加工質量和操作安全。同時，應根據模具的形狀和尺寸，規劃合理的銑削路徑，以避免加工過程中的干涉和碰撞。此外，需嚴格遵守數控銑床的安全操作規程，確保操作人員的安全。

3 數控加工技術的應用優勢及發展前景

3.1 應用優勢

3.1.1 提高機械模具制造的精度

第一，數控加工技術采用數字控制系統，能實現高精度的運動控制和位置控制，通過精確控制刀具的運動軌跡和加工參數，實現非常高的加工精度，滿足模具制造對精度的嚴格要求。第二，數控加工技術可通過刀具補償功能來補償刀具的磨損和熱變形等因素對加工精度的影響。根據刀具的實際尺寸和形狀自動調整，保證加工精度的穩定性和一致性。第三，數控加工技術能自動化加工，減少人工操作對加工精度的影響，避免人為因素引起的誤差，提高加工精度的穩定性和可靠性。第四，多軸聯動加工技術可實現復雜曲面的加工，提高加工精度和效率，通過控制多個坐標軸的運動，可實現刀具在不同方向上的精確運動，加工出更加復雜的模具形狀。第五，數控加工技術可配備在線檢測功能，實時檢測加工過程中的誤差和異常情況，在線檢測可及時發現加工中的問題并修正，保證加工精度的準確性和一致性。

3.1.2 提升機械模具制造的效率

第一，數控加工技術可實現自動化加工，通過預設的加工程序和自動化控制系統，數控機床可以自動完成加工任務，提高生產效率和加工精度。第二，數控加工技術采用高速主軸和快速進給系統，可實現高速加工，縮短加工時間，提高生產效率。同時，高速加工還可以減少刀具磨損，提高刀具壽命。第三，數控加工技術支持多任務并行加工，可同時進行多個加工任務。通過合理的任務分配和調度，提高生產效率。第四，數控加工技術可根據加工過程中的實時反饋信息自適應調整。通過監測加工參數和刀具狀態，數控系統可自動調整加工參數，提高加工效率和質量。第五，數控加工技術可實現刀具的自動化管理和更換。通過刀具庫和自動換刀裝置，快速更換刀具，提高生產效率。

3.1.3 降低機械模具制造的成本

第一，數控加工技術可實現自動化加工，減少對人工的需求，提高生產效率，降低人力成本。第二，數控加工技術可通過精確的編程和控制，實現對材料的精確加工，減少材料的浪費，同時實現多任務并行加工，提高材料的利用率，降低材料成本。第三，數控加工技術可通過編程和控制，實現對工裝夾具的精確控制，減少工裝夾具的數量和成本[10-12]。第四，數控加工技術可實現高精度的加工，減少廢品率，減少材料和人力的浪費，降低生產成本。第五，數控加工技術可實現快速編程和加工，縮短生產周期，減少庫存成本和資金占用成本。同時，數控加工技術可以實現多任務并行加工和遠程監控，提高設備利用率，降低設備的單位成本。

3.2 發展前景

隨著科技的不斷進步，模具制造對精度的要求越來越高。為了滿足市場需求，數控加工技術可通過采用更加先進的控制系統、高精度的機床和刀具，以及優化的加工工藝，不斷提高加工精度。為了提高生產效率，數控加工技術將不斷優化加工工藝和流程。例如，采用高速加工技術、多軸加工技術、自動化生產線等，可提高加工速度和效率。此外，通過合理的刀具選擇和夾具設計，可減少加工時間并提高生產效率。

隨著人工智能技術的不斷發展，數控加工技術也將向智能化的方向發展。通過采用更加智能的控制系統和算法，數控機床可以實現自動化加工和智能化監控。例如，基于機器學習的刀具壽命預測、加工過程中的自適應調整等，可提高加工質量和效率。多軸加工技術可以實現更加復雜的加工形狀和工藝，提高加工精度和效率。例如，五軸加工技術可以實現復雜曲面的加工，而多軸聯動加工技術可以實現復雜零件的一次性加工[13]。

隨著環保意識的提高，數控加工技術將向綠色制造方向發展，包括采用更加環保的加工工藝和材料，減少對環境的污染。例如，采用干式加工技術、水溶性冷卻液等，可以減少廢液和廢氣的排放。總之，數控加工技術在未來模具制造中的發展趨勢和前景非常廣闊。通過不斷提高加工精度和效率，實現智能化和自動化加工，以及采用更加環保的加工工藝和材料，數控加工技術將為模具制造行業的發展做出更大的貢獻[14-16]。

4 結語

數控加工技術在機械模具制造中的應用已經成為了提高生產效率、降低成本、提高產品精度的重要手段，隨著科技的不斷進步和市場需求的不斷增加，數控加工技術也在不斷發展和創新，在未來，數控加工技術將會更加智能化、高效化和精密化，為機械模具制造行業帶來更加廣闊的發展前景。