黃學(xué)輝 鄭麗 劉仲彪

摘 要： 在現(xiàn)代模具的成形制造中， 不僅要求保證高的制造精度和表面質(zhì)量， 而且要追求加工效率及表面的美觀。在PC機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展和應(yīng)用的推動(dòng)下， 高速加工技術(shù)已越來越多地應(yīng)用于模具的制造加工。PC機(jī)正逐漸取代普通數(shù)控機(jī)床的加工， 成為數(shù)控技術(shù)發(fā)展的主流， 模具高速加工逐漸成為我國模具工業(yè)技術(shù)改造最主要的內(nèi)容之一。

1 引言

高速加工（ HSM） 通常是指高的主軸轉(zhuǎn)速（ 10， 000- 100， 000r min） 、高的進(jìn)給速度（ 40m - 180m min） 下的銑削加工。高速加工一般采用銑削速度和快速多次走刀提升效率， 小直徑刀具， 一定的進(jìn)給量， 較細(xì)的徑向和軸向切削深度， 即切削出來的體積。高速加工在實(shí)際應(yīng)用中能解決新材料的表面處理問題， 適應(yīng)表面質(zhì)量、精度、形狀都要要求的三維曲面加工， 減少和避免效率低的傳統(tǒng)技術(shù)加工， 解決薄壁零件的處理問題， PC機(jī)加工還可以減少運(yùn)輸與裝夾次數(shù)， 破除重復(fù)定位帶來的加工誤差難題， 既提高了加工質(zhì)量， 又提高了加工效率。

2 CNC系統(tǒng)通信

目前塑料模具越來越精巧、結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，要求的合模次數(shù)接近和超過 80 萬次， 采用的模具鋼材的硬度越來越高， 有的甚至超過 HRC 58 以上， 而模具的交貨期卻要求越來越短。這些市場特點(diǎn)給模具制造商帶來了生產(chǎn)加工能力的更高要求。CNC系統(tǒng)通信的出現(xiàn)為模具制造帶來了新的發(fā)展機(jī)會(huì)， 尤其在中小型精密塑料模具加工中發(fā)揮了一定的價(jià)值。

用高速銑削加工模具， 不僅可用高轉(zhuǎn)速、大進(jìn)給， 且粗、精加工一次完成， 大大提高了生產(chǎn)效率。采用高速切削加工淬硬鋼模具， 硬度 60HRC 以上， 表面粗糙度 Ra0. 6 m， 達(dá)到了磨削加工的水平， 效率比電加工高數(shù)倍， 不僅節(jié)省了大量的修光時(shí)間， 還可代替絕大部分的電加工工序。大多數(shù)模具材料都是高硬度、耐磨性能好， 其加工難度大。傳統(tǒng)工藝廣泛采用電火花（ EDM） 微切削加工成形， 生產(chǎn)效率極低。CNC系統(tǒng)通信對(duì)模具加工工藝產(chǎn)生了巨大影響， 它改變了傳統(tǒng)模具加工所采用的電火花、拋光等耗費(fèi)人力的工藝流程， 甚至可用高速切削加工取代原來的工序。在模具的高淬硬鋼件（ HRC45～ 65）加工過程中， 采用高速切削可以替代電加工和磨削拋光的工序， 避免了電極的制造和費(fèi)時(shí)的電加工。

3 對(duì) CNC 數(shù)控系統(tǒng)的PC要求

先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)是保證模具全維度高速加工質(zhì)量和效率的關(guān)鍵因素， 其特點(diǎn)表現(xiàn)在加減預(yù)差補(bǔ)、全端控制、最佳拐角減速、安全防護(hù)與實(shí)時(shí)監(jiān)控等方面。模具高速切削加工對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的基本要求為：

高速的數(shù)字控制回路， 如采用 64 位并行處理器、極短的直線電機(jī)采樣時(shí)間。

速度和加速度的全端控制、數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的爬行控制。

先進(jìn)的基于NURBS 的樣條插補(bǔ)計(jì)算方法， 以獲得良好的表面質(zhì)量、精確的尺寸和高的幾何精度。

預(yù)處理功能。要求 CNC 具有大容量緩沖寄存器， 可預(yù)先預(yù)覽和檢查多個(gè)程序段（ 如 1000～ 2000 個(gè)程序段） ， 以便在被加工表面形狀（ 曲率） 發(fā)生變化時(shí)可及時(shí)使用改變進(jìn)給速度等措施以避免過切等。

誤差補(bǔ)償功能。包括因直線電機(jī)、主軸等發(fā)熱導(dǎo)致的熱誤差補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、測(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償?shù)裙δ堋?/p>

4 結(jié)語

模具作為新產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵工裝， 其設(shè)計(jì)與生產(chǎn)日益成為新產(chǎn)品開發(fā)周期的決定因素。隨著PC機(jī)與數(shù)控機(jī)床CNC系統(tǒng)通信的日益成熟， 高速加工技術(shù)應(yīng)用到模具制造中， 能極大地提高模具加工速度， 減少加工工序， 縮短甚至消除了鉗工修復(fù)工作， 從而大大地縮短了模具的生產(chǎn)周期。模具高速加工技術(shù)目前已在發(fā)達(dá)國家的模具制造業(yè)中普遍應(yīng)用， 而在我國的應(yīng)用范圍及應(yīng)用水平仍有待提高。隨著我國模具工業(yè)的發(fā)展，采用高速切削生產(chǎn)模具已經(jīng)成為模具制造的大趨勢(shì)。高速切削逐漸取代電火花精加工模具在國外的模具制造企業(yè)已經(jīng)普遍采用， 高速切削生產(chǎn)模具已經(jīng)成為模具制造的大趨勢(shì)， 大大提高了模具生產(chǎn)效率和質(zhì)量。在德國用HSC 技術(shù)生產(chǎn)模具以來， 實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)成本和加工時(shí)間的大幅下降， 相對(duì)以前用的電火花方法， 生產(chǎn)鍛模的成本下降了 50% - 60%， 而加工時(shí)間下降了約 70%， 已經(jīng)顯示了其為模具制造企業(yè)帶來的巨大利益。尤其在廣東大力發(fā)展和推廣應(yīng)用模具高速加工技術(shù)， 這對(duì)促進(jìn)東莞市模具制造業(yè)整體技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益的提高具有重要意義。