阿数控加工技术在模具制造中的应用

王世兴 钟尉

【摘 要】随着数控技术在模具制造中的应用的不断深化，不仅提高了生产效率，降低了生产成本，而且还提高了产品质量，提升了企业的竞争力。因此，数控加工工艺在模具制造中的作用越来越重要，从技术上层面上促进了模具制造业的快速发展。

【关键词】数控加工；模具制造；主导作用；具体应用

一、在模具制造中应用数控加工技术的重要意义

1、提高了模具制造的精确度

传统的模具制造都要经过一系列的铣、车、磨等加工工艺来完成。在加工过程中，对模具制造的精确度把握起来有一定的难度。随着信息技术的快速发展，数控加工技术在模具制造中发挥的作用越来越显著。很多先进的设备被引入到模具制造业中，例如数控铣床设备，数控成型机床等。这些数控加工设备的应用，不仅满足了不同外形模具对空间和曲面的要求，而且扩大了加工的材料选择范围。数控加工技术对于那些不易加工的材料、形态复杂的材料、稀有金属材料等，都能根据预先的设计进行高精确度的加工。数控加工技术不断推广应用，其优点得到广泛认可。

2、提高了模具制造的生产效率

市场经济的发展，需要有竞争力的产品拉动生产效益的提升。缩短模具制造生产周期，提高其质量，降低其生产成本，都会影响产品在市场中的竞争力。因此，在研制开发新模具产品时，要把缩短生产周期和提高成品的生产效率放在首位，只有这样才能保证企业在市场竞争中处于优势地位。数控加工技术利用其高速切削工艺，生产出来的模具产品具有稳定性好，质量高的特点，不仅能够对常见模具材料进行加工，而且还可以加工质地坚硬的材料；另外，和传统的铣削工艺相比，其加工速度更是提升了10倍左右。数控加工技术可以保证加工出来的大型模具的误差保证在0.01毫米左右，这是传统加工技术所不能比拟的，从产品质量上大大提升了市场竞争力。

二、数控加工技术在模具制造中的主导作用

模具作为模具成型品的母机，其制造精度远远高于其成型品的精度。因为模具的精度决定了成型品的最终质量，这就要求在模具制造中尽可能的提高模具的精度。构成模具的各个零件在加工过程中也要求具有很高的精度，加工时除了一些平面和回转面外，这些零件还具有很多复杂的各种各样的曲面，采用传统的加工工艺无法对这些曲面进行加工，或者加工精度达不到模具的要求，因此，数控加工技术在模具制造业的应用成了必然。

數控加工技术的优势决定了它适合加工小批量、高精度、具有复杂表面的模具，它是模具加工的主要方法之一。应用于模具制造业的数控加工技术有数控车削加工、数控加工中心加工、数控铣削加工、数控线切割、数控电火花加工等技术。目前，数控加工技术是模具制造业的关键技术，与普通机床相比它遵循许多相同的工艺原则，但是由于数控加工技术的高度自动化，使得数控加工技术工艺具有一些它独特的特点。数控加工技术由于不能的自动化程度较高导致了其不能对加工过程中出现的一些问题进行及时的自适应调整，所以在进行模具的数控加工工艺时，必须全面考虑，注重加工过程中的每一个细节，科学合理的设计工艺。在进行工艺编程之前，必须对加工零件图进行充分的工艺分析，根据数控机床的功能和实际工作经验，仔细、全面的进行加工工艺的设计，然后在进行编程。必须将所有的错误在加工前找出来，否则数控机床就可能按照错误的指令运行，导致加工错误或出现事故。在选择加工工艺时，还要根据数控加工的特点，合理的选择数控加工的方法以及加工内容，避免不必要的损失。在选择模具加工方法时，还要根据加工的模具的实际情况合理的选择数控机床的类型以及刀具，降低加工的成本，提高生产效益。

三、数控加工技术在模具制造中的应用

1、能加工模具制造所需要的高精度和复杂形状变化的产品

在大部分模具的加工中一般要通过铣削、车削、磨削等机械加工方法来实现，这些均属于模具加工的传统机械加工工艺。随着信息化技术的发展，许多高精密数控技术和机床产生也是特别为复杂型面零件加工的自动化并保证质量而产生。近年来，随着数控系统经历六代产品发展过程的同时，数控机床从第一台三坐标立式数控铣床产生开始，相继出现了数控转塔式冲床、数控转塔钻床、加工中心、DNC、FMS、CIMS等机床或系统。现代数控加工技术正向高速化、高精度化方向发展。

随着模具工业和计算机技术的发展，促进了多轴联动加工技术的进步。采用多轴回转系统与多种直线运动协调组合成多种复合运动方式，以适应不同种类工件的加工要求，提高其在精密加工方面的比较优势和技术效益。例如目前模具企业采用数控电火花加工基本采用成型电极的轴向伺服加工，而数控电火花加工机床可利用多轴联动很方便地实现传统电火花机床难以加工的复杂型腔模具或微小零件的加工，如三维螺旋面、微细齿轮、微细齿条等。通过对数控机床的运用：普通数控机床的加工精度已经由10μm提高到了5μm，精密级加工中心的加工精度从3～5μm提高到了1～1.5μm，超精密加工精度在数控技术不断提高和完善的条件下已经进入纳米级，这些都是数控技术满足模具制造过程中所对高精度制造和复杂形状变化的要求。

2、能进行高速切削，大幅提高生产效率

随着经济的迅猛发展，如何提高生产效率，是解决生产效益和产品竞争力的首要问题。生产周期的长短、产品的质量和成本最终决定了产品的竞争力。在模具制造行业中，高速切削技术的极大优势已经显现出来，为了适应模具型腔的曲面加工，刀具半径应小于型腔曲面最小圆周半径，由于刀具半径小，因此要求主轴转速非常高，国外的高速加工机床主轴转速能够达到40000～100000r/min，快速进给速度可达30000～60000mm/min。因此在数控加工技术普及到模具制造过程中时，高速切削技术被高度重视。用高速铣削机床对大中型模具进行加工的精度可以达到0.01mm，高速切削技术的进给速度和主轴转速能够保证加工模具的质量，从而提高产品的市场竞争力。

3、可实现模具制造生产的网络化和智能化

随着我国市场经济体制的改革，对数控装备进行信息化、智能化和网络化的改造，将从很大程度上解决模具制造行业对生产线、制造系统、制造企业实现信息集成的需求问题。数控加工技术的智能化发展能够满足现代工业对模具制造复杂形状的要求，如空间曲面、变斜角类零件等传统加工手段解决不了的工艺。

智能控制技术的出现把数控加工推向了新的发展高度。新型数控机床采用了智能控制技术。专家系统是数控机床智能化的重要体现，它的智能性体现在精确的检测技术和模糊控制技术两方面。专家系统采用人机对话方式，根据加工的条件、要求，合理输入设定值后便能自动创建加工程序，选用最佳加工条件组合来进行加工，在线自动监测、调整加工过程，实现加工过程的最优化控制。专家系统智能技术的应用使机床操作更容易，对操作人员的技术水平要求更低。目前智能化技术不断地升级，使得智能控制技术的应用范围更加的广泛。随着市场对电加工要求的提升，智能化技术将获得更为广阔的发展空间。对数控机床进行网络控制和调试可以使机床具有更大的柔性空间和可控度，网络化系统也可使数控机床实现异地操作，达到动态调试和监控机床正常运转的目的。随着数控机床网络化、智能化程度的日益提高，各种相关资源和先进技术得以共享，使模具制造行业达到了一个新的高度，大大促进了模具制造业的发展。

4、拓宽模具制造加工范围

模具制造过程中运用数控技术，能够解除传统加工工艺对模具加工材料和模具形状、规模的限制。精度要求高的模具使用高精度数控机床加工，还能加工较难加工的材料和复杂的成形工艺；还可以使用CAD/CAE/CAM模具技术去设计分析复杂的零部件；有些模具还需要热流道、气辅成型、氮气缸等先进工艺，都需要利用数控、电火花、线切割机床及数控仿形设备，高精度磨床、高精度三坐标测量仪、计算机设计及相关软件等辅助完成难加工的材料、形状复杂质地薄脆的材料以及贵重金属材料的模具。

结束语

总之，模具具有结构复杂、型面复杂、精度要求高、使用的材料硬度高、制造周期短等特点。应用数控加工模具可以大副度提高加工精度，减少人工操作，提高加工效率，縮短模具制造周期。同时，模具的数控加工具有一定的典型性，比普通产品的数控加工有更高的要求。因此，我国应该加快数控加工技术的相关研究，使其在各行各业得到更广泛的应用，为国民经济发展发挥重要的作用。

参考文献：

[1]王成.浅谈数控加工技术在模具制造中的应用[J].机电信息，2010（18）.

[2]周红珠.数控加工技术在模具制造中的应用探析[J].中国城市经济，2011（15）.

[3]张能武.模具工操作技法与实例[M].上海：上海科学技术出版社，2009，06.