浅谈模具制造中数控加工技术的应用及其发展趋势

发表时间:2020/7/23   来源:《科学与技术》2020年第6期   作者:蔡正强
[导读] 新世纪以来,科学技术发展显著。一个国家的机械化和工业化发展水平能够通过制造业中数控技术规模化体现出来

         摘 要:新世纪以来,科学技术发展显著。一个国家的机械化和工业化发展水平能够通过制造业中数控技术规模化体现出来。对于我国模具制造业来说,在模具制造中有了数控技术的融入运用,不仅使模具生产效率提升,还能够保证产品质量,从而更好的促进我国在该行业上的发展。数控技术普遍运用,为模具加工实现过程自动化,产品集成化和工艺智能化奠定了基础。
         关键词:模具制造;数控技术;自动化
        
         模具,指工业制造中利用注塑、或者吹塑等工艺方法而获得目标产品所使用的工具。 简单来说,模具属于一种工具,主要用来生产成型产品。在产品形状的塑造上,大多是依靠材料物理形态来实现的,从实质上看属于材料的物理变化。因此模具生产工艺水平的高低、模具质量的好坏,对产品的质量有着重要的影响,对国家制造业的发展和国际竞争力的提升起着决定性的作用。当前,制造业全球化竞争日益激烈,国际竞争形势对模具加工的水平进一步提高,集成化、智能化和自动化将成为模具加工工艺的发展趋势,大型化、精密化、标准化将成为模具产品的发展方向。模具制造涉及到的工艺较多,其中最重要一环要属模具加工。与传统机械加工技术相比,数控加工技术所生产的产品在工艺性能上要更为优异。数控技术是通过利用数字化信息对机床运动及产品加工过程进行控制的一种方,是模具制造的方法之一[1]。不论在生产效率或是产品加工质量方面,数控加工技术都有着较为明显的优点。数控技术在模具制造中的应用越来越广,并将成为模具制造的主流方法。数控技术加工方式种类众多,为模具的加工提供了更多的可选择性。
         1 模具制造中数控加工技术的应用
         1.1数控车加工
         数控车床所加工出的产品优势显著,不仅质量可靠,在尺寸精度方面也很让人放心。对于尺寸精度,数控车加工最大可达到七级尺寸等级的精度加工要求,选用控车加工技术能够更好地满足产品的生产要求。在多数情况下,模具加工时,常以车加工代磨削加工。在数控车削过程中,切割道具能够正常工作主要通过插补运动来完成的,因此对于部分要求较高,特别是轮廓直线度和曲线度上严格的产品,就能够采取数控车加工方式。机床在进行车加工时,可通过使用程序修正来补偿位置精确度不够的问题,以此进一步提高加工精度。
         1.2数控铣加工
         数控铣床是一种传统的数控加工设备,该技术的诞生为模具加工方式的发展指引新的方向。过去一些复杂的模具加工,采用传统加工技术较难实现,而拥有了该项技术就能够轻易完成目标。同时,模具的制造精度也有了大幅的提高,有效的避免了手工操作的误差。数控铣加工技术在模具制造中的应用较广:
         加工模具轮廓:对模具轮廓进行加工时,若使用传统的铣床加工技术,其生产效率较低。若改用数控铣床加工,除了可以大幅降低人工劳动强度外,还能够提高生产效率,提升产品质量;
         加工模具曲面:在模具的生产制造中,大部分通过注塑模制造的模具表面都是由几个的曲面合成的。数控铣加工的特点之一为可进行曲面加工,辅以计算机辅助技术软件编程,使用数控铣床对种类繁多的复杂曲面进行加工,其成型模具质量高,缺陷少;
         加工模具孔:钻孔、扩孔、去毛刺等一系工序是模具孔加工的必要工序。在对模具进行孔加工时,使用数控加工技术,全部工序均可在一台机床上完成。这样可大幅度的缩短加工时间[2]
         1.3 数控加工对刀技术
         在数控加工程序启动前,首先要确保机床上工件定位准确。

工件的精准定位是保证工件与机床坐标系建立联系的充分条件。利用该坐标系来进行接下来的工件编程坐标系的确立,因为对刀能够完成工件定位,所以对刀也是很重要的环节。在模具图纸上进行工件坐标系的建立,以确定模具图纸上所有相关元素的相对位置。首先利用模具图纸上一点来确定坐标系原点,然后在完成变成坐标系的建立。而数控技术自带编程功能,其编程方式有手工编程和自动编程两种。当前,由于自动编程更加智能,便捷,故自动编程方式是使用率较高[3]。
         2 模具加工中数控加工技术的应用趋势
         2.1结构体系的发展趋势
         着眼未来,数控技术在模具制造中的应用将会更加趋于集成化、模块化和网络化。数控系统集成化能够实现,关键一点就是保持硬件模块化。想要获取更高的数控系统运行速度,就应选择高集成化特性芯片,并且保证集成电路是带有编程功能的。而机床的网络互连功能,则使远程控制操作过程成为可能。数控机床实现网络化的管理,可通过在数台联网机床中任一一台上进行编程,程序运行等操作,实现对网内其他机床的远程控制。
         2.2 功能的发展趋势
         机床使用者同机床完成交流的桥梁就是机床用户界面。由于不同的用户对界面有着不同的需求,因此界面的设计开发工作难度也在逐渐加大,用户界面的图形化将是数控技术功能的发展趋势之一。计算机视觉是指以计算机输出的图像作为基础,对某一物体或某一动作进行识别,数控技术功能的也将逐步实现可视化。数控机床的通信功能将进一步完善,系统更具开放性。运用在模具制造领域中的特定软件将快速升级优化。更多的产品建模、设计分析、加工管理、信息管理软件将会陆续问世。偏差自动调节及补偿、偏移自动修正在加工过程中会完成,故障自我诊断和智能化处理功能也会更新升级。模具制造相关的数控设备将会向厚度超薄、体积小型化发展。随着科技发展,计算机、多媒体自动化等技术也开始同数控系统结合起来,也更多的开始在模具制造中运用[4]。
         2.3性能的发展趋势
         模具制造水平的有两个关键评价指标,一是机床加工效率;二是产品质量。从未来发展看,模具制造中的数控加工技术应始终保持高精度、高速度的特点。数控多轴加工技术加工模具将成为主流趋势。在装备数字化的潮流下,对模具产品的加精度、生产效率的要求越来越高,多轴加工模具的使用将逐渐普及。如今,数控技术较为先进的芯片以及控制系统,促进了机床加工的精度和效度的提升。控制系统在未来将会有两个发展方向,性能柔性化和智能化。其中控制系统自身柔性以及群控系统柔性是柔性化的两个主要内容。设计模块化将是未来数控系统进行设计的主流趋势,机床功能更多元,以满足更多用户的不同需求。在未来,模具加工将最大限度的简化工艺,缩减加工工序,向多功能的方向发展。当然智能化也是一种大趋势,数控系统和人工智能技术的结合,可完成更为复杂的过程操作,实现对整个制造过程实时控制,达到最终的控制目标。
         3 结语
         综上所述,数控技术的不断发展及其在现代模具制造过程中运用的不断深化,都使模具的加工质量、加工精度、生产效率得到大幅度提高。同时,模具制造过程中数控技术的应用还可以有效缩短模具的生产周期,降低人工劳动强度、生产成本,降低报废率,从而提高了模具产品的市场竞争力。模具制造行业中,数字加工技术起到的作用越来重要,已经成为模具先进制造技术关键组成部分。数控技术的出现,为模具制造行业更好发展打下基础,不仅使企业生产效率得到提升,产品质量也有了更好的保证,从而提高企业经济效益,使企业在行业中的竞争力更强。
        
参考文献:
[1] 戴复之. 实用数控加工技术[M]. 北京: 兵器工业出版社,2015.
[2] 眭润舟. 数控编程与加工技术[M]. 北京: 机械工业出版社,2014.
[3] 成百辆. 模具制造技能[M]. 北京: 清华大学出版社,2015.
[4] 张曙. 数控加工技术的现状和发展趋势[J]. 金属加工: 冷加工,2010(20).
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