数控加工技术在模具制造中的应用

章建胜

（嘉兴职业技术学院， 浙江 嘉兴 314006）

引言

数控加工技术是以信息技术为支撑的使用数字技术进行加工设备控制的一种先进加工技术[1]。多年来，由于数控加工技术在加工精度、加工效率、加工工序切换等方面存在其他加工技术无法比拟的优势，因此得到了国内外制造企业的广泛推广和应用[2]。

由于模具的使用场所以及使用功能的特殊性，在加工类型、加工精度、表面粗糙度等方面的加工要求都比较高，传统的机械加工很难满足精度和表面质量要求较高的模具的生产和制造[3]。随着数控技术的不断应用，以及数控加工技术独特的优势，近年来数控加工技术被广泛应用于模具的生产和制造过程中。

1 模具加工基本特点

模具的质量严重影响所形成产品的质量，为了充分保证所诚信产品的精度要求，就要求模具加工的误差必须精度更高，否则模具的误差会在所成型产品上被放大[4]。另外，常见模具大部分为注塑模具或压铸模具，以上两种模具都是向其内部浇灌液体，使液体在内部流动而形成模型，为了充分保证融化的金属液体在模具型腔内部能够快速流畅的运动，这就要求模具具有很高的表面光洁度，即很小的表面粗糙度值[5]。

2 模具加工技术要求

有些模具结构较为复杂，如模具含有复杂的型腔、模架、电极等，数控编程的难度较大，加工的量也比较大。由于模具的表面型腔外观结构复杂，并且对成型产品的要求比较高，这就使得模具表面要达到足够的质量要求。要求尽量一次加工完成，避免数控加工中途换刀而导致产生定位误差等情况产生，同时也避免钳工抛光和修整等[6]。

因此，要想提升模具加工质量，主要从提高模具的加工精度以及降低模具的表面粗糙度两方面着手。

3 数控加工技术在优化模具加工表面质量中的应用

提升数控编程人员的编程质量和程序的可执行能力，可以从程序自身角度来消除零件表面的阶差并提升模具加工表面的质量。

1）工艺人员在详细掌握图纸要求的前提下，准确满足阶差要求，保证表面质量。图1为某模具的主视图，模具对于加工的残留高度和宽度均有要求，通过对要求的分析A主要用来控制残留宽度，B主要用来控制残余高度。这就要求在铣削地面时应该按照A预留残余量，在利用侧任铣削时，刀具直径应该小于或者等于C。在实际加工过程中，考虑到生产效率的影响，首先选择加工精度较低的机床，使得加工余量值远大于A值，但在粗加工完毕后，可以再利用三坐标程序进行二次加工，进而可以控制加工的余量满足图纸要求。因此通过程序的控制可以满足图纸的价差要求，避免钳工二次加工造成阶差过大而影响表面质量的情况。

2）增加加工系统的刚性，避免加工震颤系统震颤会导致在加工时被加工材料的不稳定和颤动，从而影响整体加工平面的粗糙度。首先，我们可以增加被加工零件的总体结构和刚性，从源头上解决震颤的源头。其次，可以对加工零件悬空面积较大的悬臂梁采用支撑，最大限度地减小悬空面积，减少震颤的可能性。最后，从加工刀具的方面考虑，要合理选择刀具直径和长度的比例，避免刀具震颤而引起加工震颤。通过以上三方面的方式可减少产生震颤的根源，从而降低系统加工过程中的阶差，提升加工表面的加工质量。悬臂梁加工示意图如图2所示。

图1 典型模具主视图及加工余量要求示意图

图2 悬臂梁加工示意图

4 数控加工技术在优化模具加工精度中的应用

影响加工精度的因素较多，一方面是由于加工过程中频繁的换刀，对刀等操作会使得不断产生误差，误差会在加工过程中不断被放大，最终影响零件的加工精度。另一方面，由于现阶段对零件的加工精度要求越来越高，现如今许多机械化的数控加工设备其加工精度达不到加工要求。

针对以上两种情况，一方面可以优化数控程序的编制，尽量减少换刀和对刀的次数。另一方面可以采用数控电火花加工技术等快速成型技术来提升加工精度。

5 结论

1）通过对加工零件悬空面积较大的悬臂梁进行支撑，可最大限度减小悬空面积，同时减少震颤幅度，从而优化其表面质量。

2）采用数控电火花加工技术等快速成型技术能够提升加工质量以及加工精度，实现数据加工技术在模具制造中的质量优化。