高振超，黃 偉

（四川材料與工藝研究所，四川 江油 621700）

模具制造業(yè)中多軸數(shù)控加工技術(shù)自從萌發(fā)到現(xiàn)在以來已經(jīng)取得了一定的成就，我們通常所說的多軸數(shù)控加工系統(tǒng)就是指四軸以上的數(shù)控加工，其中最具有代表性的就是5軸數(shù)控加工，一般來說，多軸數(shù)控加工系統(tǒng)基本上都可以同時控制4個坐標軸，然后高效的將數(shù)控機床的功能有機的結(jié)合在一起，這樣不僅僅可以提高加工的精度，還可以大大的縮短生產(chǎn)的周期，縮短施工的時間。并且隨著模具中應用更多和更加先進的技術(shù)，模具制造業(yè)對數(shù)控加工的效率和工作能力提出了更為嚴格的要求，所以在這種情況下多軸數(shù)控加工技術(shù)不僅僅面臨著很大的機遇也面臨著十分嚴峻的挑戰(zhàn)，所以制造行業(yè)的相關企業(yè)必須對多軸數(shù)控加工技術(shù)進行深入的研究和分析來應對這些挑戰(zhàn)和把握這些機遇。

1 多軸數(shù)控加工技術(shù)的特點

1.1 減少基準轉(zhuǎn)換，提高加工的精度

多軸數(shù)控加工技術(shù)在模具制造行業(yè)中是一種相對來說比較先進的技術(shù)，在模具行業(yè)中多軸數(shù)控加工技術(shù)的應用不僅僅可以簡化加工的步驟，還可以逐漸實現(xiàn)在加工過程中的一次性裝夾工作，做到最大限度上提高加工的精度，提高加工的效率和保證加工產(chǎn)品的質(zhì)量效果，正是基于這種特點下，多軸數(shù)控加工技術(shù)得到了十分廣泛的應用。

1.2 減少工具的裝夾量和占地面積

由上文可知在模具的制造過程中應用多軸數(shù)控加工技術(shù)可以實現(xiàn)加工過程中的一次性裝夾工作，所以就可以給其他工作節(jié)省出來大量的時間，減少經(jīng)濟成本的支出。除此之外還可以大大減少車間占地面積。設備在運行期間可能會出現(xiàn)故障，出現(xiàn)故障就需要支出很大部分的經(jīng)濟費用，在應用這種技術(shù)之后將會很大程度上減少故障維修費用的支出。

1.3 縮短新產(chǎn)品的研發(fā)難度和研發(fā)周期

正如上文所說在模具制造過程中應用多軸數(shù)控加工技術(shù)可以簡化很多的加工步驟，減少經(jīng)濟成本的支出，正是基于其相較于其他技術(shù)的這種優(yōu)勢使得新產(chǎn)品的研發(fā)周期和成功率可以得到很大的保證。整體來說雖然多軸數(shù)控加工系統(tǒng)使用比較昂貴，但是其在減少占地面積和降低生產(chǎn)成本方面有著很大的優(yōu)勢，給企業(yè)帶來了更大的經(jīng)濟效益和社會效益，由此我們也可以看出市場上很多產(chǎn)品的價格比較好，也是有一定的道理的。

2 多軸數(shù)控加工技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

2.1 缺少有力的資金支持

由于模具制造業(yè)相對來說是比較新興的一種發(fā)展行業(yè)，所以這個行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和困難相較于其他的一些老行業(yè)更有過之而不及，并且這些新興發(fā)展行業(yè)目前面臨最大的困難和挑戰(zhàn)就是缺少足夠的資金支持，目前多軸數(shù)控行業(yè)的現(xiàn)狀就是發(fā)展十分不平衡，發(fā)展較好的多軸數(shù)控技術(shù)也僅僅局限在少數(shù)資金比較雄厚的部門當中，并且在模具的制造過程中需要很大的一筆資金來進行機械和設備的引入，如果沒有足夠的資金支持，這對于模具制造的工作效率和產(chǎn)品效果都會降低很多，不利于多軸數(shù)控技術(shù)的高效應用。

2.2 編程比較復雜

除了上述面臨的巨大挑戰(zhàn)以外，多軸數(shù)控技術(shù)相較于其他的技術(shù)來說還具有一個編程比較復雜的特點，造成這種現(xiàn)象的主要原因就是其具有一個比較抽象的空間運動軌跡，所以這種情況下工作人員對其方向感將不會有一個準確的把握，如果方向感長期間的缺失將會造成靈敏度下降，另外再加上模具制造行業(yè)中相較于其他行業(yè)來說工作人員必須投入更多的時間和精力來完成這些工作，所以這也是阻礙模具多軸數(shù)控加工技術(shù)很好的應用的一個很不利的因素。

2.3 起步比較晚，面臨很大的挑戰(zhàn)

雖然我國的多軸數(shù)控技術(shù)起步的比較晚，但是其發(fā)展十分迅速，并且從其最初的發(fā)展到現(xiàn)在就已經(jīng)吸引了社會上各界的目光和關注度，即便到現(xiàn)在這些好奇的眼光和期待的眼光也始終存在著，這也給這個行業(yè)帶來了很大的壓力，需要去不斷突破不斷創(chuàng)新和發(fā)展完善去使得多軸數(shù)控加工技術(shù)取得更大的成就。但是我國目前模具制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀還是十分可觀的，雖然起步比較晚但是也已經(jīng)取得了許多的成就，并且正在不斷努力地避免進口而全靠自己進行自力更生，只有這樣才能保證我國模具制造行業(yè)的利潤和社會效益。并且我們也可以從多軸數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀看出其具有十分光明的發(fā)展趨勢和發(fā)展的前景，所以我國必須也要制定相關的政策和制度來鼓勵模具制造行業(yè)的發(fā)展，給予它們更多的福利和扶持，給予更多資金上的支持來對技術(shù)進行不斷地改進和創(chuàng)新，這樣才能避免由于其起步比較晚而導致技術(shù)比較落后的現(xiàn)狀。但是我國模具制造行業(yè)中很多核心技術(shù)仍然必須依賴進口，假如說國外對于這些先進的技術(shù)進行限制出口那么帶來的后果將是不可設想的，所以必須鼓勵我國的技術(shù)人員發(fā)展自主創(chuàng)新的精神和能力走自力更生的研發(fā)道路，只有這樣才能讓我國的模具制造行業(yè)走上世界的頂端取得更大的成就。

3 數(shù)控加工切削參數(shù)優(yōu)化

多軸數(shù)控加工技術(shù)在切削過程中首要的操作步驟就是找到可以切削的點位，然后對該點切削后的最低位置進行設計，進行這個操作步驟的前提就是對數(shù)控加工過程中的切削參數(shù)進行優(yōu)化，其中涉及到的流程有參數(shù)設計、優(yōu)化目標函數(shù)、約束目標函數(shù)、優(yōu)化問題求解和優(yōu)化反復等多個方面。但是在模具多軸數(shù)控加工過程中模具的切削環(huán)境處于隨時的變化之中，所以這就給工作人員提出了更為嚴格的要求，需要工作人員對數(shù)控機床進行更好的操作，并且控制操作機床要根據(jù)刀具點位的不同對參數(shù)進行隨時的選擇和優(yōu)化，但是在模具多軸數(shù)控的實際加工過程中卻不能很好地實現(xiàn)對加工參數(shù)地隨時調(diào)整，針對這種情況工作人員往往采取地解決辦法就是找出相鄰點位的切削情況的替代品，經(jīng)常選擇的就是用工件的某一點位的切削情況來替代，然后用離線切削條件來對原本連續(xù)的切削條件進行替代，用離散的問題來替代連續(xù)的問題。這樣的解決辦法將會是十分高效的。

在實際多軸數(shù)控加工過程中存在著很多的路段，并且每一個路段的刀具吃入量都會有一個專門的字母進行表示，工作人員要對進給量和切削線速度進行及時的選擇和優(yōu)化，對進給量、切削線速度和路段長度進行參數(shù)的設定。整個工件的加工過程中實質(zhì)上就是將多少個路段連接在一起。除此之外還需要對目標函數(shù)進行不斷地優(yōu)化，如今在模具多軸數(shù)控加工過程中對目標函數(shù)的優(yōu)化的方法又具有很多種，如今選用的一般都是目標函數(shù)主要從生產(chǎn)率的方面進行，換句話說就是單個零件的最少生產(chǎn)周期。多軸數(shù)控機床的功率、進給量和進給速度等參數(shù)是目標函數(shù)的約束過程中主要涉及到的。在多軸數(shù)控加工的實際過程中剛才提到的參數(shù)都會受到一定程度上的約束，具體受到的約束就是對應材料去除量大小和單位時間內(nèi)的機床進給量大小、切削件的寬度和切削速度等等。除此之外刀具的使用時間和刀具材料、零件材料有著很大的關系，也是一個時刻處于變化的數(shù)值。其次工作人員還應該根據(jù)相關公式然后來對機床的效率系數(shù)和機床的最大輸出功率等各種參數(shù)進行擇優(yōu)選擇。

總而言之，多軸數(shù)控加工技術(shù)在我國雖然起步比較晚但是到如今也已經(jīng)得到了很大的成就，取得了很大的進步，多軸數(shù)控加工技術(shù)相較于其他技術(shù)來說具有很大的優(yōu)點和優(yōu)勢，在模具制造行業(yè)種應用多軸數(shù)控加工技術(shù)不僅僅可以提高工件加工的精度，還可以很大程度上節(jié)約廠房的占地面積和提高加工的效率。但是由于我國的技術(shù)起步比較晚所以相較于發(fā)達國家來說還存在著很大的差距，在這種情況下很多的技術(shù)必須要依賴進口才可以實現(xiàn)，這就給我國的模具制造行業(yè)提出了更加嚴格的要求，需要技術(shù)人員發(fā)揚自主創(chuàng)新的精神去不斷努力做到自力更生，對新技術(shù)進行不斷地研究和開發(fā)，只有這樣才能提高我國企業(yè)在市場上的競爭力。