数控加工技术在机械模具加工制造中的应用

于 萍

（南京技师学院，210046，江苏南京）

模具是机械加工生产中重要的组成部分，通过模具能够塑造各种形状和型号的产品，所以模具本身的质量及精度会直接影响到产品的加工质量和精度。不同的产品会对应不同种类的模具，在机械加工过程中，模具会承受坯料的胀力，对模具自身的结构强度、刚度、表面硬度、表面粗糙度和加工精度都有较高的要求，所以模具生产是衡量机械制造水平的重要标志之一。模具一般为单件、小批量生产，如果采用传统制造工艺，不仅会增加生产成本，还会降低生产效率和生产质量。随着数控加工技术水平的大幅提升，利用数控加工技术进行机械模具的加工制造，加工程序较为简便，具有较强的柔性化特点，自动化程度和加工精度都能够达到设计标准，可有效提升模具加工精度和生产效率。

1 数控加工技术在机械模具加工制造中应用的优势

数控加工技术在机械模具加工制造中的应用，解决了传统加工技术中耗时、耗力和低质等问题，有效提升了模具的加工精度和规格，为企业创造了巨大的经济效益。在数控加工过程中，实现了机械制造的自动化生产，只需要按照加工对象的特征调取相应的工艺程序，机床就能够按照程序中设定的轨迹路线执行操作，大部分环节都是由机械自动化完成的，进一步提升了机械加工制造的自动化水平。对于机械模具加工而言，在编程之前，工艺设计人员先要选择并确定进行数控加工的模具和相关内容，然后对模具图纸进行数控加工工艺分析，分析后进行工艺设计，再对模具图纸进行数学处理后编写加工程序单，按照程序单制作控制介质，再次对程序进行校验和修改。程序员会根据模具的材质、加工要求、机床的特性和系统所规定的指令格式进行程序的编写。在加工时数控系统根据程序指令向伺服装置和其他功能部件发出运行或中断信息来控制机床的各种运动，数控机床的运行都是由数控系统的程序指令所控制的。数控加工技术在机械模具加工制造中的应用，不仅体现在程序和加工工序的优化方面，同时对于生产机床的功能也有很大的改进。通过对生产机床在外观及机械内部结构方面的调整，在融合数控加工技术后，可大幅提升机械模具制造的精度和稳定性。

2 数控加工技术在机械模具加工制造中的应用

在模具数控加工制造过程中，任何一个环节都非常重要，所以为了保证模具加工制造的生产效率和加工精度，需要做好全过程的管理和控制。数控加工技术是根据数控系统发出的指令来控制机床的动作的，在编写程序时，各项工艺参数及工序的设计都是根据相关的工艺规范和以往经验制定的，而在实际加工过程中，加工效率和精度还会受到各种因素的影响。为了提升模具加工质量，就需要不断地优化加工工艺，对各项参数和工序进行相应的调整，以达到最佳的生产效果。为了对数控加工技术在机械模具加工制造中的应用有较为详细的阐述，下面以数控加工技术在汽车外覆盖件模具制造中的应用为例进行分析，为进一步研究数控加工技术的优化提供参考。

2.1 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。

2.2 自动控制数控加工进给速度优化调整

在外覆盖件模具数控加工过程中，加工余量及刀具切削面积在不同阶段会发生一定的变化，而切削力的大小和进给速度之间存在协调配合的关系，在合适的配比关系下，既能够提升加工效率，又能够改善模具表面的加工质量。但是在以往的数控加工参数设定中，进给速度是恒定的，不能根据切削力的大小而自动调整进给速度，还需要人工控制进给速度，切削力的频繁变动会增加刀具破损的几率，直接影响到加工效率和模具质量，无法满足外覆盖件模具的自动化生产和对加工精度的需求。

2.3 自动控制数控加工进给的数控编程优化

为了解决外覆盖件模具数控加工中进给速度的控制问题，可通过数控编程来控制切削力与进给速度的协调性，在提升生产效率的同时还可提高加工精度。可以根据外覆盖件模具数控加工的实际状况，确定数控机床的最佳转速和进给参数，然后建立刀路优化数据库，为以后制订数控切削工艺提供相应的参数。为了促进数控代码的优化，可以在程序代码中加入刀具类型、直径、长度及余量等信息，同时在软件中进行接受相应信息的设置，确保刀具和余量信息能够自动读入优化软件中，既可避免手工输入的错误，又能够为数控代码优化提供必要的信息条件。

2.4 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。

2.5 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。

3 结语

随着我国机械加工制造业的快速发展，加工产品的数量和种类都在不断地增加，由此提升了加工制造技术的难度。模具是进行产品加工的基础保障，为了满足产品在数量和种类方面的生产需求，需要对模具在生产效率和加工精度方面进行控制。数控加工技术是根据加工需求，预先编写好生产工艺所需的程序，在需要使用时调用相关程序，各机械构件即可按照程序中设定的行动轨迹进行加工生产，操作较为灵活，尤其适用于生产量小、对加工精度要求高的产品。所以将数控加工技术应用于机械模具加工制造，具有较强的技术优势，是促进我国机械制造业进一步发展的技术保障。