摘 要：在機械模具制造領(lǐng)域中，數(shù)控加工技術(shù)作為一種先進(jìn)制造手段，以其高精度、高效率和自動化的特點，已經(jīng)成為現(xiàn)代模具制造的核心技術(shù)之一。合理應(yīng)用這項技術(shù)不僅能夠提升機械模具制作效率，還可以切實推動智能化制造的發(fā)展?；诖?，本文首先闡述了數(shù)控加工技術(shù)的基本原理，并分析了機械模具制造中數(shù)控加工的要求，最后闡述了數(shù)控加工技術(shù)的實際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機械模具制造 數(shù)控加工技術(shù) 金屬材料

數(shù)控加工技術(shù)自20世紀(jì)50年代問世以來，已經(jīng)經(jīng)歷了從簡單的數(shù)控車床到多軸聯(lián)動數(shù)控機床的發(fā)展歷程。傳統(tǒng)的模具制造方法在精度和效率上存在一定的局限性，而數(shù)控技術(shù)的引入，使得復(fù)雜曲面、高精度零件的加工成為現(xiàn)實。特別是在模具制造中，數(shù)控加工技術(shù)通過自動化操作減少了人為誤差，顯著提高了整體加工質(zhì)量和一致性。因此深入研究機械模具制造中的數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 數(shù)控加工技術(shù)的基本原理

數(shù)控加工技術(shù)（Computer Numerical Control，簡稱CNC）是一種借助計算機控制程序?qū)C床的運動和機械加工過程進(jìn)行精密控制的技術(shù)，CNC的核心就在于自動化和高精度特性。一般情況下數(shù)控加工系統(tǒng)主要包含以下幾個部分。（1）數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)由計算機、控制軟件以及相應(yīng)的硬件接口組成，通過計算機向各個端口下發(fā)指令，因此數(shù)控系統(tǒng)也可以看作是機床的大腦。計算機在運行過程中會對輸入的加工指令進(jìn)行接受和處理，并將操作指令轉(zhuǎn)化為可以指揮機床運動的操作指令。硬件接口則是傳輸指令的主要通道。（2）加工軟件。這部分是數(shù)控加工技術(shù)的語言，通常采用CNC代碼指令。（3）伺服系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)中的伺服系統(tǒng)包含伺服電機和伺服驅(qū)動器。伺服電機負(fù)責(zé)驅(qū)動機床各個運動部件，如主軸、刀具和工作臺等。伺服驅(qū)動器則根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的控制指令，調(diào)節(jié)伺服電機的速度和位置，確保機床各個部件按預(yù)定軌跡運動[1]。

在應(yīng)用數(shù)控加工技術(shù)時其主要內(nèi)容為數(shù)控程序的設(shè)計，這可以分為人工程序以及計算機程序設(shè)計，數(shù)控程序需要工作人員嚴(yán)格按照加工設(shè)計圖紙進(jìn)行設(shè)計，在程序試運行過程中工作人員還需要對程序進(jìn)行不斷優(yōu)化，以規(guī)避正式加工中可能出現(xiàn)的問題。

2 機械模具制造中數(shù)控加工要求

2.1 確定加工技術(shù)

機械模具的制造需要對加工技術(shù)進(jìn)行合理選擇，以確保數(shù)控加工能夠滿足機械模具的制作精度。同時，不同的金屬材料切削的工藝也有所不同，因此需要結(jié)合材料的基礎(chǔ)屬性選擇合適的刀具和切削工藝，比如當(dāng)材料的強度大、硬度高，則需要采用硬質(zhì)合金刀具和高速切削工藝。此外，在工業(yè)發(fā)展過程中，機械模具的復(fù)雜程度也在不斷提升，模具加工過程中遇到復(fù)雜輪廓和曲面的情況越來越多，在這種情況下如果依然采用傳統(tǒng)的切削工藝就無法滿足生產(chǎn)精度，因此需要采用更加先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)，比如五軸加工工藝來滿足機械模具復(fù)雜情況下的加工需要，并且根據(jù)模具的形狀選擇電火花、車削、銑削等加工方法。

2.2 模具加工參數(shù)設(shè)置

機械模具由于使用環(huán)境和工作條件的不同，在加工過程中模具的參數(shù)設(shè)置也有所不同，合理設(shè)置參數(shù)不僅能夠提高加工精度，還可以避免材料的浪費。因此在加工過程中相關(guān)人員可以采用CAD/CAM等技術(shù)，對機械模具的三維模型進(jìn)行確認(rèn)，為后續(xù)的加工程序編寫提供準(zhǔn)確的加工依據(jù)。并且在模具參數(shù)設(shè)置中工作人員還需要對材料的熱穩(wěn)定性和耐磨性進(jìn)行考慮，盡可能結(jié)合材料屬性選擇合適的加工方法，以提升模具的使用壽命[2]。

2.3 機械模具的制作原則

在機械模具制作時通常以單件制作為主，并且每個模具都有著特殊要求，這就需要在數(shù)控加工過程中對數(shù)控機床程序進(jìn)行嚴(yán)格確定，避免出現(xiàn)反復(fù)開模的情況。并且在加工過程中為了降低加工誤差、提高生產(chǎn)效率，工作人員要對加工程序和具體步驟進(jìn)行明確，通過對切削深度、進(jìn)給速度以及切削速度進(jìn)行合理控制，能夠有效規(guī)避加工過程中可能出現(xiàn)的刀具磨損過快、切削過深等問題。同時，在實際加工過程中工作人員還要對夾持方式進(jìn)行選擇，這需要根據(jù)機械模具的材料性質(zhì)和形狀進(jìn)行確定，避免加工過程中工件穩(wěn)定性受到影響。

3 不同數(shù)控技術(shù)在機械模具加工中的應(yīng)用

3.1 數(shù)控電火花技術(shù)

在數(shù)控加工技術(shù)中數(shù)控電火花技術(shù)是通過控制電火花放電實現(xiàn)對金屬材料加工的技術(shù)，其主要應(yīng)用在一些較為復(fù)雜的模具加工中，比如精密零件以及機械模具的制作。在實際加工過程中該技術(shù)可以實現(xiàn)對硬質(zhì)材質(zhì)的精密加工，工作人員通過對電火花的放電電流、放電電壓、脈沖寬度和間隔、電極等進(jìn)行控制，能夠?qū)Σ牧线M(jìn)行蝕除，最終達(dá)到加工要求。以汽車發(fā)動機模具制作為例，工作人員借助數(shù)控電火花技術(shù)能夠?qū)δ＞叩男颓缓彤愋慰走M(jìn)行加工，利用這種技術(shù)能夠幫助工作人員加工出滿足復(fù)雜模具結(jié)構(gòu)的模具，并且能夠方便后期對機械零件進(jìn)行加工、裝配等操作。同時，目前汽車配件制作過程中經(jīng)常出現(xiàn)需要凹凸面、孔洞等條件的零件，傳統(tǒng)的加工技術(shù)在這方面的制作存在局限，而應(yīng)用數(shù)控電火花技術(shù)則能夠使機械模具更加精密[3]。

3.2 數(shù)控銑削加工技術(shù)的應(yīng)用

銑削加工通過數(shù)控加工技術(shù)進(jìn)行切削加工，這種加工方式是由傳統(tǒng)的加工方式實現(xiàn)的，能夠應(yīng)用在各個金屬材料的加工中，能夠?qū)C械模具加工成各種復(fù)雜的形狀。具有靈活、高效、高精度等優(yōu)勢，在機械模具制作中廣泛應(yīng)用。比如在汽車制造領(lǐng)域中，工作人員借助數(shù)控銑削加工技術(shù)能夠?qū)Φ毒叩穆窂竭M(jìn)行控制，嚴(yán)格按照汽車模具加工需要對模具零件的平面、型腔等進(jìn)行切削，進(jìn)而提高加工精度。

3.3 車削加工技術(shù)

數(shù)控加工技術(shù)中的車削加工技術(shù)是一種利用數(shù)控機床進(jìn)行切削加工的技術(shù)，這種技術(shù)最大的優(yōu)勢就是可以同時實現(xiàn)對機械零件的外圓（錐度）、內(nèi)孔（錐度）、內(nèi)外螺紋的加工，具有高效、穩(wěn)定、高精度等優(yōu)勢，在機械模具制造中應(yīng)用十分廣泛，包含汽車制造、航空航天等技術(shù)。以航空發(fā)動機制作為例，工作人員通過對切削參數(shù)進(jìn)行確定，能夠?qū)Πl(fā)動機部件進(jìn)行內(nèi)外圓加工，并且可以在加工過程中同時進(jìn)行螺紋加工，提升整體加工效率。同時，在航空加工領(lǐng)域中，傳動系統(tǒng)中的軸承、齒輪、軸承座等零部件對于加工精度要求較高，而通過車削加工技術(shù)則能夠?qū)崿F(xiàn)對機械零件的高精度加工，確保機械模具具有較高的精密度和配合性能。

3.4 電解技術(shù)

數(shù)控加工過程中電解技術(shù)是利用電化學(xué)原理進(jìn)行加工的技術(shù)，在實際應(yīng)用過程中可以通過電解技術(shù)將金屬材料表面的雜質(zhì)、氧化層以及油污進(jìn)行清理，進(jìn)而提升技術(shù)的整體精度。同時，在金屬材料加工過程中為了提升金屬材料表面效果，需要進(jìn)行電刷、電蝕以及電鍍加工，這也可以通過電解技術(shù)進(jìn)行呈現(xiàn)，工作人員通過在電解液中添加相應(yīng)物質(zhì)，在通電之后可以使材料與電解液發(fā)生陰極和陽極的反應(yīng)，進(jìn)而對表面的污染物進(jìn)行去除，提升加工精度。同時，在電鍍工藝中，數(shù)控加工技術(shù)通過對電流進(jìn)行引導(dǎo)，可以在金屬材料表面形成特殊的防腐材料，并對技術(shù)材料進(jìn)行精密加工，使其形成特定的圖案和紋路[4]。

3.5 超聲波技術(shù)

這項技術(shù)采用超聲波振動的方式對材料進(jìn)行加工和處理，這項技術(shù)在機械模具制作過程中通常是對刀具進(jìn)行除塵和清洗，以提升加工效率。在實際應(yīng)用過程中工作人員會將加工完成的刀具放入超聲波波浴中，并通過波浴的高頻率震，利用細(xì)小氣泡爆破對金屬刀具表面進(jìn)行清理，提升刀具使用壽命。而在汽車機械模具制作過程中，工作人員還可以利用超聲波技術(shù)對金屬進(jìn)行焊接，工作人員通過對金屬表面進(jìn)行高頻振動，能夠促進(jìn)金屬之間進(jìn)行碰撞，進(jìn)而實現(xiàn)冷焊接，在汽車模具的組裝和修復(fù)中有著廣泛應(yīng)用前景。同時，汽車機械模具制作過程中還存在需要塑料焊接情形，通過超聲波的振動產(chǎn)生摩擦和熱量，實現(xiàn)釬料和金屬或塑料材料之間的微觸碰，實現(xiàn)高效、高質(zhì)量的釬焊和塑料焊接效果。

4 數(shù)控加工技術(shù)在機械模具制作中的應(yīng)用要點

4.1 加工數(shù)據(jù)庫的建立

在數(shù)控加工過程中加工數(shù)據(jù)庫的持續(xù)完善能夠有效提升加工效率。工作人員在每次進(jìn)行機械模具加工中都要將使用的刀具選型進(jìn)行記錄，通過對刀具種類、型號以及切削條件等參數(shù)的匯總，可以對同一種材料的加工刀具選擇進(jìn)行明確，進(jìn)而提升數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用效率。同時，將數(shù)控加工每次加工的時間進(jìn)行匯總之后，工作人員能夠有效明確加工過程中可能出現(xiàn)的問題，進(jìn)而尋找解決方案。最后，在加工數(shù)據(jù)庫中包含了每次數(shù)控加工操作記錄以及最后的解決方案，通過對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)分析，能夠幫助工作人員在后續(xù)加工中避免同樣問題的出現(xiàn)。

4.2 對幾何誤差的控制

機械模具制作作為一個復(fù)雜的精密性工作，在實際加工過程中即使存在細(xì)小誤差也會對最后加工結(jié)果產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。因此加工人員需要對幾何誤差進(jìn)行合理控制。首先，在加工過程中工作人員要采用先進(jìn)的數(shù)控機床調(diào)控手段以及測量技術(shù)，對幾何誤差進(jìn)行全面監(jiān)控和調(diào)控，確保加工過程中幾何誤差滿足加工需要。在實際測量過程中工作人員需要采用精密測量儀器比如三坐標(biāo)測量儀對模具的坐標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)測量，確保模具的幾何參數(shù)和形狀精準(zhǔn)。同時，在策略過程中發(fā)現(xiàn)存在偏差則需要對加工參數(shù)進(jìn)行及時確定。其次，為了降低刀具移動過程中出現(xiàn)的誤差，還可以借助補償技術(shù)，對刀具的運行軌跡進(jìn)行不斷微調(diào)，進(jìn)而實現(xiàn)對幾何誤差的自動修正。這就需要在程序編寫過程中注重調(diào)整機制和實施反饋機制的完善，通過對加工過程中的精度進(jìn)行合理控制，能夠?qū)φ`差進(jìn)行合理修正，確保在加工過程中能夠?qū)δ＞哌M(jìn)行精準(zhǔn)加工。在程序編寫過程中對補償技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用能夠確保在復(fù)雜模具加工過程中避免機床運動、刀具磨損產(chǎn)生的誤差。最后，為了避免實際加工過程中對誤差無法修正，需要借助仿真技術(shù)對實際加工技術(shù)進(jìn)行模擬，通過在仿真環(huán)境中模擬實際加工場景，能夠幫助工作人員對潛在的風(fēng)險進(jìn)行修正，以提升加工效率[5]。

4.3 對模具信息的采集

機械模具加工作為一項精密的加工技術(shù)，在實際操作過程中需要重視對模具信息的采集。首先，工作人員需要對機械模具的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，這可以通過在機床中安裝溫度傳感器，對加工過程中刀具的摩擦溫度進(jìn)行實時檢測，避免切削過程中溫度異常上升導(dǎo)致工件變形。為了提升模具加工的成功率，在對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行全面收集的基礎(chǔ)上，還需要通過軟件根據(jù)溫度上升趨勢對切削速度、冷卻系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行實時調(diào)整，以便實現(xiàn)對溫度的有效控制。其次，在加工過程中如果設(shè)備出現(xiàn)異常振動，也會導(dǎo)致模具加工精度不符合需要，因此需要對加工過程中的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，避免刀具的過度振動導(dǎo)致加工誤差，并且通過對振動數(shù)據(jù)的全面收集還可以幫助工作人員對設(shè)備的異常故障進(jìn)行分析，避免加工過程中設(shè)備突然發(fā)生故障導(dǎo)致機械模具加工精度下降。

4.4 對走刀路線的確定

數(shù)控加工技術(shù)中最為重要的就是對走刀路線的控制，工作人員在編程過程中需要對刀具的運動軌跡進(jìn)行精確規(guī)定，包括空轉(zhuǎn)、退刀、切削等動作，在走刀過程中要結(jié)合加工模具的實際形狀和刀具特性對刀具的運動路徑進(jìn)行合理規(guī)劃。在計算過程中工作人員可以借助人工智能學(xué)習(xí)技術(shù)，通過對不同加工情況的模擬，利用人工智能的持續(xù)學(xué)習(xí)幫助工作人員找到最佳的走刀路徑，進(jìn)而實現(xiàn)對機械模具的高效加工。同時，在施工過程中工作人員可以利用計算機模擬軟件對設(shè)備的走刀路徑進(jìn)行仿真，并通過對加工過程中刀具可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行判斷，實現(xiàn)對走刀路徑的優(yōu)化。最后，在對走刀路線確定過程中，工作人員還需要對夾具的形狀和結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定，如果機械模具形狀比較復(fù)雜，為了不影響走刀的路線，需要在選擇夾具時考慮足夠的固定點位，避免加工過程中模具出現(xiàn)移動情況，影響走刀的精準(zhǔn)性。

5 結(jié)語

綜上所述，在機械模具加工過程中數(shù)控加工技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景，本文通過對不同數(shù)控加工技術(shù)在機械模具加工中的實際應(yīng)用進(jìn)行分析，闡述了數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用要點，研究表明合理應(yīng)用數(shù)控加工技術(shù)不僅能夠提升機械模具加工精度，還可以降低加工成本，提升加工效率。希望通過本文的分析能夠為我國機械模具加工行業(yè)提供有效借鑒。

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