数控加工技术在机械模具制造中的应用分析

朱佳敏

信阳技师学院 河南信阳 464000

机械模具在加工制造一些机械产品时能够发挥出重要的作用，但是模具的加工制造过程却是较为繁琐复杂的，需要对多项加工工序的细节点进行优化处理。一旦加工人员没有处理好机械模具的加工细节，不仅会影响机械模具的加工效率，甚至还会造成机械模具的损坏。随着数控加工技术的出现和应用，传统的机械模具的加工处理模式得到良好的改善，不仅进一步提高了机械模具的加工精度，同时还可以有效控制模具加工的柔韧性，从而大大优化了机械模具的加工效率。为了使机械模具的加工制造水平得到进一步的提升，深入研究机械模具数控加工制造技术的实际应用是一项极为必要的措施[1]。

1 数控加工技术概述

数控加工技术主要是在制造生产中，通过计算机技术对机床加工的部件进行控制，以使制造生产的自动化水平得到良好的提升。数控加工技术可以从软件和硬件两部分进行介绍，针对软件部分来讲，主要是指数控加工技术中的程序编码系统和计算机系统等。机械制造生产的过程中，需要通过程序编码将系统的程序设置好，对部件制作的尺寸大小进行明确，使用适合的制造材料，完成自动化机械产品制造过程。在整体制造生产中，会产生大量的数据信息，在柔性制造系统中可以通过收集这些数据进行有效应用。另外，针对硬件部分来讲，主要是指机械制造生产中使用的有关机床设备、其他设施等，是机械制造生产中的主要设施用具。在以往的机床加工制造中，主要是通过人工进行操作，从而完成机械加工，而数控加工技术的使用，替代了部分人工操作，借助于传感器和数据参数，就能够进行自动化生产[2]。

2 机械模具的加工要求

为了更好的研究机械模具数控加工制造技术的应用情况，我们必须对机械模具的加工工艺有一定的了解，尤其要掌握机械模具加工时的各项要求，只有在掌握应用数控加工制造技术时，机械模具加工才能使该项加工技术发挥出最大的效率。首先，从机械模具的生产角度看，多数的机械模具加工制造，主要是为了满足单一零件的生产需求。因此，在加工此类模具时容易浪费大量的资源，同时还会引发其他的生产经营问题。为了解决机械模具加工制造过程中的相关问题，加工人员必须在正式加工前，做好模具参数的记录工作，有效利用采集的模具数据，通过相关的设计软件，核实关键的数控加工参数，从而有效减少模具数控加工中出现的误差问题和资源浪费问题。其次，为了确保机械模具的数控加工质量，加工操作人员必须做好模具的加工设计工作，在加工前对模具的加工设计方案进行不断的优化和改进，要尽量避免加工方案中存在较大的误差问题，确保加工方案是最优化的。最后，在加工精度和模具加工质量问题上，加工人员需要做好数据信息的调控工作，要以高效便捷的方式获取模具的各种数据信息，以实现对加工误差的有效控制。此外，为了提高机械模具数控加工制造的质量，加工设计人员应当在模具设计中熟练掌握不同的设计理念及其作用，并对加工方案的设计细节进行有效探索[3]。

3 数控加工技术在机械模具制造中的应用优势

首先就是可以提高生产效率，数控加工技术是如今非常先进的技术，此技术在以数字化中心控制系统为核心的基础上，对制造机械模具的设备进行高效控制，以此完成生产活动，这样不仅可以提高生产效率，还能保证其制造愈发精准。和传统加工技术相比，此技术的应用范围更加广泛，对人力和相关物质资源的要求更低，能够最大程度实现精准控制，规避传统加工的弊端，缩短加工时长。其次就是自动化生产，其实智能化和自动化生产是工业生产的必然发展趋势，而数控加工技术可以提高其自动化水平。此技术可以在掌握生产机械模具真实情况的基础上进行管控，其数字化中心系统更加便捷高效，在管控其生产设备时完全可以根据其提前设定的生产指令与程序进行生产。虽然传统生产模式可以充分发挥其技术人员的经验优势，但是也会出现很多人为失误，严重时还会造成无法挽回的损失，提高了生产成本。但是此技术可以取代部分人工，既保证生产具有稳定性，还能降低人力成本。最后就是可以提高产品的功能性，在制造机械模具容易受到多种因素影响，不仅增加突发风险，还提高了生产难度，导致很多生产资源被浪费。但是数控加工技术在实现自动化生产的过程中，可以最大程度优化其资源利用率，同时还能有效控制突发因素，保证模具质量，以此提升制造企业的经济利润[4]。

4 数控加工技术在机械模具加工制造中的应用

4.1 外覆盖件模具数控加工切削参数库的建立

汽车外覆盖件作为构成汽车空间形状的表面零件，不仅要具有足够的刚性和尺寸的稳定性，同时对外观还有较高的要求。外覆盖件的外观要求表面平滑、棱线清晰，不允许有皱纹、划伤、拉毛等表面缺陷，要保证有较高的尺寸精度，所以对外覆盖件模具的加工质量有较高的要求。对于外覆盖件模具的数控加工，在粗加工工序，要尽量避免过切和欠切现象的发生。过切无法满足产品的质量要求，而欠切则会对后期加工的稳定性、刀具的使用数量及加工效率产生一定的影响。在建立数控加工切削参数库时，需要对产品的质量、生产使用的机床参数及加工刀具的参数进行分析，进而整理成数据包。在粗加工阶段，为了提升加工效率，可采用高进给刀的形式，常会使用刀盘类铣刀或牛鼻刀。而在第二次粗加工时，多会使用整体硬质合金刀具刀片式球头铣刀。在确定刀具材料性能、加工参数及标准后，编程人员即可选择刀具，具体使用哪种参数，会在数据库中将相关参数赋值到程序代码中。

4.2 数控铣削技术的合理应用

数控铣削加工技术属于整体数控加工领域中常见的方式，目前在我国模具制造领域中应用的时间较长，已经形成了成熟的加工机制，近年来，在科学技术快速发展的进程中，模具制造加工期间使用数控铣削技术，不仅能够增强复杂性零部件的加工效果，保证不规则类型、曲面类型零部件的加工质量还能增强准确度，和传统的机械加工技术相比，制造的精确度更高，因此，在模具制造的过程中，应重点运用数控铣削技术，降低难度的同时，精确性的进行复杂零部件批量生产，在短时间之内保质并且保量的完成任务[5]。

4.3 在模具加工精度提升中的应用

数控机床的程序化控制对加工精度和效率的提升起到较好的帮助。在一般的模具加工制造中，通常使用人工操作方式，这样人为因素就会对加工品质造成一定的影响，操作的偏差难以保证为零，而数控加工技术的应用，可以替代人工操作的加工形式，降低人为操作因素对加工生产的影响。一般人为操作时机械模具的表面容易出现不平整的缺陷，而在加工制造中使用数控加工技术，可以通过控制程序来提高数控机床加工的精准性，模具加工生产可以更好的实现标准化。例如，数控加工技术应用后，模具悬空时可以利用悬臂梁支撑，悬空的面积可以得到降低，出现震颤的情况就会减少。同样在选择加工的刀具时，对其直径和长度尺寸需要进行综合的考量，尽可能的避免出现震颤，这样模具加工生产的品质会得到更好的保证[6]。

4.4 数据电火花加工技术的应用

加工模具的核心要求之一就是不断提高加工速度和效率，而想要实现此目的就是要看到数据电火花加工技术的重要性。但是在应用时应该注意到在制造特殊材料模具时，此技术会受到很强的局限性。根据此情况，技术人员的应该采用周期控制方法，同时要关注间歇与脉宽。在使用该技术时，应该先了解和掌握其制造的具体要求和情况，然后选择更为合适的放电时间。如果发现脉宽数据与其最高电流都比较固定，那么间歇时间在发生变化的过程中电流也会随之发生改变，但是在此阶段如果电火花能力比较平稳，那么即使间歇时间发生较大变化也不会让金属表面产生比较严重的影响，从而模具质量也不会大幅降低。除此之外，在应用过程中还应该把控加工速率和模具表面的粗糙性，这样就能让机械模具加工符合要求。例如在处理其效时，将其周期控制在100us，脉冲值控制在40us，间歇值控制在60us，峰值为50A，那么就可以利用这些数值评估其频率等数据，然后掌握其具体加工速度，从而提高控制效果。

4.5 数控优化软件的使用

数控优化软件的使用，可有效提升外覆盖件模具加工中对切削力及加工残留高度控制的稳定性。通过数控优化软件，能够避免数控加工中机床出现碰撞、工件过切及刀具折断等现象，且通过加工仿真、程序验证及程序进给优化等，能够降低在数控机床上进行程序验证的繁琐程度，有效提升机床加工效率。模具零件的加工尺寸能够得到有效检验，通过对整个数控加工过程的检查，避免加工失误的发生。在使用优化软件进行数控加工的过程中，优化软件能够根据模具的质量标准自行判定轨迹及数模之间的切削残留量，通过增加刀路的方式来控制切削力及残留高度。在以往的数控加工中，都是通过手动控制的方式来调节进给速度，在使用优化软件后，可在数控程序代码中实现进给速度调节，在自动设定进给速度的同时完成刀路优化[7]。

4.6 数控车床加工技术

数控车床加工之前确定选择刀具的合理性，排除因为刀具而存在的误差。普通情况下刀具误差在10～15%范围内。同时根据工艺系统的钢性、零件特征、技术要求等进行综合分析确定刀具与切削量，从而满足不同加工要求，提高加工精度。选择的刀具要保证强度与寿命，而且能够具备良好的耐磨性与耐冲击性等特征。在具体加工过程中采取合适方式来控制施工工艺，如统一外形、零件内孔等。同时需要注意基准的统一性，对工件进行精准定位，将工艺孔作为定位孔的基准来保证加工质量。数控车床的加工重点是要做好编程的技术控制，确定刀具前进路线的准确性来实现高精度加工，从而满足市场需求。以实际加工生产为基础，借助计算机软件来构建加工结构的三维模型，采取数字化方式展示加工的各项参数。编程之间控制加工材质的质量，重视刀具外形控制、生产工艺控制等，为加工创造更好的条件。数控车床加工还需要合理控制加工路线，具体加工过程中应该做好各方面控制。

4.7 CBN数控球头铣刀在外覆盖件模具中的应用

数控加工技术在机械模具加工制造中的应用，还表现在刀具的种类和型号的使用方面。对于外覆盖件模具的拉延模和整形模，可使用CBN数控球头铣刀，因为外覆盖件模具成形零件的材料大多使用合金铸铁，而CBN数控球头铣刀具有很高的硬度和耐磨性，且具有很高的热稳定性、高温硬度、化学稳定性，以及良好的导热性和较低的摩擦系数，所以适合应用于拉延模和整形模。在精加工完成后，刀具的磨损状况正常，对于部分存在刃口和刀尖崩刃的刀片，虽然表现为正常磨损，但是已无法再次使用。使用CBN数控球头铣刀，模具型面的精加工效率较高，且在转速和进给速度方面能够达到机床允许的上限值。型面精加工的表面更加光亮，加工质量较高。在型面精加工中不需要换刀操作，既节省了换刀时间，又降低了因为换刀而引起的误差。

5 优化数控加工技术在机械模具制造中应用的对策

5.1 优化生产程序，提高生产效率

在生产和制造模具时应该动态性改善与优化其程序，避免出现传统僵化的生产制造观念。但是其工作人员应该注意，虽然创新其程序非常重要，但是不能过于脱离实际，要根据其具体要求和真实情况进行调整。详细来讲就是，如今我国工业逐渐开始走上创新改革之路，不仅改变了传统生产观念、模式与技术，还看到了智能化、自动化的时代发展趋势。所以其技术人员既应该掌握先进的发展理念，激流勇进、坚持创新进取，也应该坚持化繁为简原则，在简化且精致其程序的基础上缩短生产周期，提高相关企业的经济效益。

5.2 几何误差的精度控制技术

在机械模具加工的过程当中主要是采用程序来进行控制的，所以程序化也是数控加工工艺中的重要特点，而当将机械模具设计出来时就需要对其进行制造，而在制造的过程当中，数控机床是会对机械模具的加工造成一定的影响，而这些影响都是不可避免的。而这些因素主要是通过影响数控机床的主轴旋转，来影响机械模具的精度，这个原因也是机械模具加工过程当中的最主要的原因。并且数控机床的主轴还会影响整个工作位置，当将机械模具放到相应机床上进行加工的时候，主轴的旋转会影响整个机械模具的放置的位置。

6 结语

总而言之，在现如今的社会发展形势下，科技水平的快速提升推动我国机械加工制造行业得到良好的发展。将数控加工技术应用到机械制造生产中，能够使模具加工制造的效率和品质得到更好的保证。因此需要对数控加工技术进行不断的升级优化，更好的提升数控加工技术在机械模具加工中的应用成效。未来数控加工技术的发展会朝着高效化、柔性化、集成化以及智能化方向发展，数控加工技术在机械加工制造中的应用效果会更加突出。