浅析模具精度的数控加工的影响因素

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　　【摘 要】随着工业设计能力的不断提高，对模具制造能力也提出了更高的要求，模具中自由曲面所占比例不断增加及产品质量要求不断提高，对模具提出了更高的曲面的制造精度要求。通过对模具数控加工经验的总结，分析数控加工质量的相关影响因素，从机床、加工工艺、刀柄、刀具、软件和切削参数等方面介绍了提高数控加工质量所采取措施。
　　【关键词】模具；质量保证；工艺方案；操作者素质
　　现代模具制造业中，型腔型面设计日趋复杂，尤其是汽车、手机、电脑等模具中自由曲面所占比例不断增加及产品质量要求不断提高，这对曲面提出了更高的制造精度要求。因此数控系统的精度、模具制造的 CAM 技术和模具制造工艺系统的精度都将对曲面的加工质量造成重要影响。现代生产中曲面模具的加工一般使用各种 CAM 造型加工软件进行自动编程，然后通过数控机床进行加工完成。
　　为保证模具加工质量，我们从机床的选择、刀柄的选择、刀具的选择、加工方案、程序生成、操作者要求等方面进行考虑。
　　1.选用高精度高速加工机床
　　随着产品设计要求的提高与高速高精度加工技术的发展日益成熟，从而极大地提高了模具数控加工质量与极大的提高了模具加工速度、减少了加工工序、缩短了模具的生产周期与装夹次数，有时可以消除耗时的钳工修复工作。模具的高速高精度加工逐渐成为模具生产企业技术改造的重要内容之一，高速数控加工取代传统低速加工已成为必然，并且模具制造技术的发展也将带给我们更加丰富的产品体验。
　　2.采用合适的刀柄结构
　　高速高精度机床的使用，也将带动相关工艺装备的更新。特别是刀具对数控加工质量、刀柄的影响将变得突出。在回转类刀具加工系统中，夹头与机床 （ 或其组合体 ） 的连接紧密，才能保证刀具加工性能的实现。一般经常使用的机床与刀柄的接口有HSK中空刀柄和BT型工具刀柄等两类。机床主轴与BT刀柄的锥柄接口锥度为 24 ：7，传统的低速加工适合使用这种刀柄连接方式，由于 BT 刀柄与机床主轴只是锥面配合，在高转速离心力作用下将使锥面配合间隙增大，从而影响数控加工质量。一般当主轴转速超过 16000 转 / 分，我们将需要采用 HSK 中空柄，HSK 刀杆定位结构为过定位，提供与机床标准连接，在机床拉力作用下，保证刀杆短锥和端面与机床紧密配合。
　　3.选择合适加工的刀具
　　刀具的合理使用和选择将是影响数控加工质量的重要因素。硬质合金刀具被越来越广的应用，高速加工中涂层硬质合金将代替大部分锋钢刀具，包括铰刀、球头刀、镗刀等简单刀具，涂层硬质合金将在高速加工刀具材料中起到重要作用，应用到常规大部分的加工领域中。
　　通常我们知道在粗加工中我们会选用大直径的刀具进行加工，为节约成本和降低刀具制造难度，我们会采用机夹式硬质合金刀片 ，尽量使粗加工排屑多；在半精加工中采用高转速高进给的镶片刀具，使半精加工走刀快；在精加工时尽量采用高精度圆头镜面刀片于硬质合金刀杆来保证刀具与刀杆的强度，这样将可在保正加工精度的同时节省选用整体合金刀具的昂贵费用。在加工中我们还需要注意精加工零件上的内轮廓圆角半径必须大于或等于刀具的半径，选用半径小于拐角处圆角半径的刀具以圆弧插补的方式或斜线插补的方式进行加工，这样可以避免采用直线插补而出现过切现象，保证模具精加工质量。
　　4.数控工艺方案
　　在高速高精度加工中数控工艺方案的设计重要性被提到了更高的地位，必须对加工的全过程进行控制，任何失误都会对模具质量产生严重的影响，因此工艺方案将会对加工质量起到决定性的作用。数控加工工艺设计可以认为是由零件毛坯到零件加工成型间的一系统工艺方案的状态掌控。 好的工艺方案在整个设计过程中是比较困难的，需要经过不断的实践总结与修改后才能得到，在设计过程中要考虑的大量信息，信息之间的关系又极为错综复杂，这必须通过程序设计员的实际工作经验来进行保证。因此工艺方案的设计质量主要取决于技术人员的经验和水平。
　　通常一份完整的数控加工工艺规划，大概包括如下内容：
　　1）数控机床选择。
　　2）加工方法选择。
　　3）确定零件的装夹方式并选择夹具。
　　4）定位方法。
　　5）检验要求及检验方法。
　　6）选择刀具。
　　7）加工中的误差控制和公差控制。
　　8）定义数控工序。
　　9）数控工序排序。
　　10）切削参数选择。
　　11）编制数控工艺程序单。
　　5.CAM软件
　　一款好的软件也可以提高模具的加工质量和效率，如UniGraphics 和 CIMIAMTRON ，都是很好的模具加工软件，尤其是两种软件丰富实用的不同加工策略，在数控铣加工编程、车加工编程、电火花线切割编程都被广泛使用，互相补充使数控加工的质量和效率得到了很大的提高。 CIMIAMTRON在偏置区域清除粗加工时可以加入螺旋功能，将使实际切削时变得更加平稳，消除了相邻刀路之间连接的进刀方向突变，减少切削进给的加速和减速，保持更稳定的切削负荷，延长了刀具寿命，对机床也起到了很好的保护作用。
　　软件它也只是一个工具，一个优秀的编程人员都具有丰富的现场机械加工经验和理论知识，同时熟练掌握软件功能的数控程序设计者，人才是模具数控加工中的决定因素，对数控加工的质量和效率起到关键作用。为此建立完善的程序设计员培养体系。首先设计员都要先在数控操作的岗位上实习一段时间，经过严格操作考核合格后方能进行数控程序的设计培训。为了保证模具的数控加工质量，就必须有好的数控程序。
　　6.操作者
　　机床操作者是数控加工的执行人，他们对数控加工质量的控制也是很明显的。他们在执行加工任务的过程中对机床、刀柄、刀具、加工工艺、软件和切削参数的实时状态最了解，他们的各项操作对数控加工影响最直接，所以机床操作者的技能和责任心也是提高数控加工质量关键因素！
　　虽然机床等硬件设备是很关键的，但人才是影响数控加工质量的决定性因素，因为程序设计员和机床操作者的职业道德、技能水平、岗位责任心确定了各种先进设备能够发挥出多大的效能。我们一定要重视加工的各个环节，尤其是人的要素，才能使将数控应用模具加工越来越广泛。
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