淺析影響模具數(shù)控加工質(zhì)量的因素 
        汽車模具中自由曲面所占比例不斷增加及產(chǎn)品質(zhì)量要求不斷提高,，都對(duì)曲面的制造精度提出了更高的要求,， 通過(guò)對(duì)模具數(shù)控加工經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),，分析了影響數(shù)控加工質(zhì)量的相關(guān)因素；從機(jī)床,、刀柄,、刀具、加工工藝,、軟件和切削參數(shù)等方面介紹了提高數(shù)控加工質(zhì)量所采取措施,。
關(guān)鍵詞：模塑公司；模具,；加工質(zhì)量,；工藝；軟件

成都航天模塑股份有限公司是從事模具及汽車內(nèi)外飾件制造的專業(yè)化公司,，公司擁有一支高素質(zhì)的研發(fā),、設(shè)計(jì)隊(duì)伍，以的軟件將六十余臺(tái)工作站相連接,，以 cad/cam/cae 技術(shù)及數(shù)十臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備和數(shù)控注塑設(shè)備組成具有的產(chǎn)品研發(fā)體系和強(qiáng)模具制造、注塑能力,。公司從引進(jìn)數(shù)控加工中心至今,，已有了近二十年的數(shù)控設(shè)備使用經(jīng)驗(yàn)，深刻體會(huì)到模具制造發(fā)展到現(xiàn)階段已經(jīng)越來(lái)越離不開數(shù)控設(shè)備，數(shù)控加工向著高精度,、高質(zhì)量,、高速度、高自動(dòng)化方向發(fā)展,！數(shù)控加工已經(jīng)成為模具制造不可缺少的工藝方法,，并且將越來(lái)越重要，數(shù)控設(shè)備的多少和數(shù)控設(shè)備性程度已經(jīng)成為一個(gè)模具制造企業(yè)贏得市場(chǎng),、贏得競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵性因素之一,。
現(xiàn)代模具制造業(yè)中，型腔型面設(shè)計(jì)日趨復(fù)雜,，尤其是汽車模具中自由曲面所占比例不斷增加及產(chǎn)品質(zhì)量要求不斷提高,，都對(duì)曲面的制造精度提出了更高的要求。因此,，模具制造工藝系統(tǒng)的精度,、數(shù)控系統(tǒng)的精度和模具制造的 cam 技術(shù)都會(huì)對(duì)曲面加工質(zhì)量產(chǎn)生影響。而包含自由曲面模具基本上都是借助各種 cam 軟件進(jìn)行自動(dòng)編程,，利用數(shù)控機(jī)床加工完成的,。
模塑公司大部分?jǐn)?shù)控加工中心已經(jīng)有了較長(zhǎng)的使用時(shí)間，雖然有嚴(yán)格的數(shù)控機(jī)床操作規(guī)范,，良好的機(jī)床維護(hù)保養(yǎng),，但是其本身的精度損失是不可避免的。為了控制產(chǎn)品的加工質(zhì)量,，我們定期對(duì)數(shù)控設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)維修,，明確每臺(tái)設(shè)備的加工精度，明確每臺(tái)設(shè)備的加工任務(wù),。嚴(yán)格區(qū)分粗,、精加工的設(shè)備使用，因?yàn)榇旨庸r(shí)追求的是高速度,、高的去除率,、低的加工精度，而粗加工時(shí)對(duì)設(shè)備的精度損害是嚴(yán)重的,，因此我們將使用年限較長(zhǎng)精度差的設(shè)備定為專用的粗加工設(shè)備,，新設(shè)備和精度好的設(shè)備定為精加工設(shè)備，做到了對(duì)現(xiàn)有設(shè)備資源的合理搭配,、明確分工,，將機(jī)床對(duì)加工質(zhì)量的影響降到了低，同時(shí)又保護(hù)了昂貴的數(shù)控設(shè)備,，延長(zhǎng)了設(shè)備的壽命,。當(dāng)我們的機(jī)床不可改變時(shí),，與機(jī)床相關(guān)的刀柄、刀具對(duì)數(shù)控加工質(zhì)量的影響又變得突出了,。在任何旋轉(zhuǎn)刀具加工系統(tǒng)中,，主軸與夾頭 ( 或其組合體 ) 的聯(lián)結(jié)才是刀具加工性能實(shí)現(xiàn)的真正基石！我們公司常用刀柄與機(jī)床的接口有 bt 柄和 hsk 柄,。 bt 柄與機(jī)床主軸的接口錐柄錐度為 7 ： 24 ,，這種方式的刀柄只適合于傳統(tǒng)的低速加工，因?yàn)?bt 刀柄與主軸只是錐面配合,，當(dāng)轉(zhuǎn)速太高時(shí),，由于離心力的作用會(huì)使錐面配合間隙增大，從而影響數(shù)控加工質(zhì)量,。當(dāng)機(jī)床高轉(zhuǎn)速達(dá)到 15000 轉(zhuǎn) / 分時(shí),，通常需要采用 hsk 型刀柄，hsk 刀桿為過(guò)定位結(jié)構(gòu),，提供與機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié),，在機(jī)床拉力作用下，保證刀桿短錐和端面與機(jī)床緊密配合,。

刀柄對(duì)刀桿,、刀具的夾緊方式主要有側(cè)固式、彈性?shī)A緊式,、液壓夾緊式和熱膨脹式等,。側(cè)固式精度較低并且難以保證刀具動(dòng)平衡，在高速銑削式不宜采用,，下圖為彈性?shī)A緊式,、液壓夾緊式和熱膨脹式刀桿示意圖，熱膨脹式刀桿夾頭的刀孔與刀柄為過(guò)盈配合,，須采用專用熱膨脹裝置裝卸刀具,，一般使用電感加熱或熱空氣加熱刀桿，使刀孔直徑膨脹,，然后將刀柄插入刀,，冷卻后孔徑收縮將刀柄緊緊夾住。

模塑公司通過(guò)多年的應(yīng)用,、比較,、總結(jié)，現(xiàn)在采取的刀柄使用方案為：粗加工或大進(jìn)給加工時(shí)采用 bt 彈簧夾頭刀柄,，普通機(jī)床上的半精和精加工采用的 bt 液壓夾頭刀柄,，在高速銑和石墨加工機(jī)上采用的是 hsk 型熱脹刀柄或液壓夾頭刀柄。因?yàn)閺椈蓨A頭刀柄在刀具裝夾麻煩費(fèi)時(shí),，重復(fù)精度較差,，加工吸振性能不好,，所以用于粗加工或大進(jìn)給加工 ；而 精加工時(shí)采用的液壓夾頭刀柄具有極高的夾持回轉(zhuǎn)精度,，非常方便的刀具裝夾方式深受操作者喜愛(ài)，并且為全密封結(jié)構(gòu)型式,，有效防止冷卻液,、鐵屑特別是石墨粉塵對(duì)刀柄的損害，而液壓夾頭刀柄又具有優(yōu)良的阻尼減振性能,，可以抑制加工中產(chǎn)生的振動(dòng),，從而明顯改善了模具的表面加工質(zhì)量和表面光潔度。在高速銑上做模具加工所采用的 hsk 型熱脹刀柄具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，夾緊可靠,、同心度高，傳遞扭矩和徑向力大,，特別是在模具的深型腔加工中,，熱脹刀柄的刀具夾持端可以很長(zhǎng)、外徑可以做得很小而廣泛應(yīng)用與模具的深型腔加工中,，但是通過(guò)高速銑的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)熱脹刀柄為全剛性的結(jié)構(gòu)使阻尼減振性能很差而難以抑制加工中產(chǎn)生的振動(dòng),，從而在程序編制不好時(shí)對(duì)模具的加工質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響，大幅降低刀具的使用壽命,，因此建議在小批量的使用高速機(jī)床時(shí)不要配置熱脹刀柄,，因?yàn)殡m然熱脹刀柄很便宜，但一般一臺(tái)電感加熱裝置的價(jià)錢可以購(gòu)買幾十個(gè)其它類型的刀柄了,。
刀具的正確選擇和使用是 影響數(shù)控加工質(zhì)量 的重要因素,。硬質(zhì)合金刀具應(yīng)用范圍在公司越來(lái)越廣，硬質(zhì)合金將代替大部分高速鋼刀具,，包括鉆頭,、立銑刀、絲錐等簡(jiǎn)單通用刀具,，使這一類刀具的切削速度有很大的提高,，硬質(zhì)合金將在刀具材料中占主導(dǎo)地位，覆蓋大部分常規(guī)的加工領(lǐng)域,。我公司在 粗加工中 盡可能采用大直徑 的牛鼻刀,，使用 r2 、 r6 的 硬質(zhì)合金刀片 ,，做到粗加工排屑“多”,；半精加工選用高轉(zhuǎn)速高進(jìn)給 r0.8 的鑲片立銑刀，做到半精加工走刀“快”,； 精加工時(shí)盡量選用硬質(zhì)合金刀桿和高精度球頭鏡面刀片,，這樣可在保正 加工質(zhì)量的同時(shí)節(jié)省選用整體 合金刀具的高昂費(fèi)用,，模具 精加工中 所用小刀具的半徑應(yīng)小于或等于被加工零件上的內(nèi)輪廓圓角半徑，尤其是在拐角加工時(shí),，應(yīng)選用半徑小于拐角處圓角半徑的刀具并以圓弧插補(bǔ)的方式進(jìn)行加工,，這樣可以避免采用直線插補(bǔ)而出現(xiàn)過(guò)切現(xiàn)象， 做到精加工質(zhì)量“好”,。
高速加工技術(shù)的發(fā)展日益成熟,，極大的提高了模具加工速度、減少了加工工序,、縮短甚至消除了耗時(shí)的鉗工修復(fù)工作,，從而極大地提高了模具數(shù)控加工質(zhì)量，縮短了模具的生產(chǎn)周期,。因此模具的高速加工技術(shù)逐漸成為 模塑公司 技術(shù)改造主要的內(nèi)容之一,，高速加工取代傳統(tǒng)低速加工已成為必然，誰(shuí)將高速加工上得快,、用得好就必將贏得市場(chǎng),！
通過(guò)前面的分析可以得出機(jī)床設(shè)備在模具的加工中是非常重要的，但是影響 模具數(shù)控加工質(zhì)量的另外的 重要 因素是加工工藝 ,、 軟件 ,、數(shù)控程序設(shè)計(jì)者、機(jī)床操作者,。
數(shù)控編程一般可分為 4 個(gè)階段：準(zhǔn)備工作階段,、技術(shù)方案階段、數(shù)控編程階段和程序定型階段,。
1 ．準(zhǔn)備工作階段：根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)書,，按要求接收技術(shù)數(shù)據(jù)，檢查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,、時(shí)效性,。明確生產(chǎn)計(jì)劃，能否按時(shí)完成,。
2 ．技術(shù)方案階段：數(shù)控編程前的首要工作是制定技術(shù)方案,。公司把數(shù)控工藝和刀路程序設(shè)計(jì)合并由程序設(shè)計(jì)員一人負(fù)責(zé)。技術(shù)方案階段主要任務(wù)是根據(jù)車間的制造資源,，編制數(shù)控加工的工藝方案,。為了做好技術(shù)方案,，必須了解加工環(huán)境和制造資源,，包括：機(jī)床、刀具,、夾具,、軟件,、工藝資源、毛坯（如毛料,、鍛件,、鑄件、熱處理,、切削性能,、預(yù)加工）等，還要對(duì)零件的技術(shù)要求弄清楚,，如公差要求、光潔度,、薄壁件的允許變形,、裝配關(guān)系等。
數(shù)控工藝方案的設(shè)計(jì)是有難度的,，因?yàn)橐幚淼男畔⒘看?，各種信息之間的關(guān)系又極為錯(cuò)綜復(fù)雜，這主要靠程序設(shè)計(jì)員的工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行,。因此,，工藝方案的設(shè)計(jì)質(zhì)量完全取決于技術(shù)人員的水平和經(jīng)驗(yàn)。
在高速銑技術(shù)廣泛應(yīng)用的今天,，數(shù)控工藝方案的設(shè)計(jì)重要性被提到了更高的地位,。高速銑要求對(duì)加工的全過(guò)程進(jìn)行控制，任何疏忽都會(huì)引起嚴(yán)重的后果,，因此,，高速銑的工藝方案的編制好壞，將會(huì)對(duì)高速銑成敗起到?jīng)Q定性的作用,。
3 ．?dāng)?shù)控編程階段：在編程準(zhǔn)備期間,，主要的依據(jù)是三維數(shù)據(jù)和工藝文件。程序設(shè)計(jì)員要分析零件的幾何特征,，構(gòu)思加工過(guò)程,，結(jié)合機(jī)床具體情況，考慮工件的定位,，選用夾具,。數(shù)控編程的一步要正確定義加工坐標(biāo)系，選擇好對(duì)刀點(diǎn),。選擇的編程原點(diǎn)應(yīng)方便編程,、便于測(cè)量檢查、便于操作,，同時(shí)考慮引起的加工誤差較小,。第二步是按照數(shù)控工藝方案一步一步地在計(jì)算機(jī)上編制刀具軌跡,。第三步是驗(yàn)證程序的正確性，可行性,?？梢酝ㄟ^(guò)計(jì)算機(jī)仿真模擬或試切削樣件。第四步是優(yōu)化程序,。
4 ．程序定型階段：由主管領(lǐng)導(dǎo)審核數(shù)控編程刀路,，合格后填寫數(shù)控加工程序單，繪制加工簡(jiǎn)圖,。到現(xiàn)場(chǎng)了解程序執(zhí)行情況,，總結(jié)程序編制經(jīng)驗(yàn)。
數(shù)控工藝的特點(diǎn)和數(shù)控加工工藝規(guī)劃的編制：
（ 1 ）數(shù)控工藝要考慮加工零件的工藝性,，確定加工零件的裝夾與定位,，選擇刀具，制定工藝路線,、切削方法及工藝參數(shù)等,，而這些在常規(guī)工藝中可以簡(jiǎn)化。
（ 2 ）數(shù)控工藝設(shè)計(jì)主要用于指導(dǎo)數(shù)控編程,，我公司把數(shù)控工藝員和編程員的職責(zé)和二為一,，由程序設(shè)計(jì)員負(fù)責(zé)整套模具的數(shù)控加工過(guò)程，提高了工作效率,。
（ 3 ）數(shù)控加工的自動(dòng)化程度高,，影響因素多，在數(shù)控加工中,，質(zhì)量和安全是自關(guān)重要的,，必須得到保證。
（ 4 ）數(shù)控工藝的編制要有嚴(yán)密的條理性,。數(shù)控工藝復(fù)雜,，影響因素多，需要對(duì)數(shù)控加工的全過(guò)程深思熟慮,，要有很好的條理性,，才能編好數(shù)控工藝。加上數(shù)控加工的自動(dòng)化程度高,，它的自適應(yīng)能力就低,，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，工人很難現(xiàn)場(chǎng)糾正,，輕者造成加工缺陷,，重者引起安全事故，因此要預(yù)先有條理的做好數(shù)控工藝的設(shè)計(jì)。
（ 5 ）數(shù)控工藝的繼承性好,。凡是在生產(chǎn)中證明是好的數(shù)控工藝,，可以做成模板，作為檔案保存起來(lái),，在以后加工同類零件時(shí)調(diào)用,，可以節(jié)約時(shí)間，保證質(zhì)量,。
數(shù)控加工工藝規(guī)劃可以認(rèn)為是由零件初始狀態(tài)（毛坯）到終狀態(tài)（零件）間的一系列工藝過(guò)程的狀態(tài)空間,。數(shù)控工序的排序應(yīng)滿足如下的一般規(guī)則：
1. 先主后次。 2. 先面后孔,，先銑后鉆,。 3. 先粗后精。 4. 先做內(nèi)腔加工后做外形加工,。 5. 按工序的順序,，刀具直徑由大到小。 6. 上道工序的加工不能影響下道工序的裝夾與定位,。 7. 用相同的工裝和夾具應(yīng)安排在一起做完，減少重復(fù)裝夾與 定位,。 8. 數(shù)控工序要集中,。 9. 不要把削弱零件剛性的工序排在前面。
一個(gè)好的數(shù)控加工工藝規(guī)劃還要考慮以下幾個(gè)方面：
是否能滿足零件的技術(shù)要求,，是否能提高數(shù)控加工的效率,，低的加工成本，好的質(zhì)量控制,。