淺析影響模具數(shù)控加工質(zhì)量的因素
更新時間：2008-9-1 16:00:40 文章來源：互聯(lián)網(wǎng) 點擊：
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)計者、機床操作者。
數(shù)控編程一般可分為 4 個階段：準備工作階段、技術(shù)方案階段、數(shù)控編程階段和程序定型階段。
1 ．準備工作階段：根據(jù)生產(chǎn)任務書，按要求接收技術(shù)數(shù)據(jù)，檢查數(shù)據(jù)的準確性、時效性。明確生產(chǎn)計劃，能否按時完成。
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)計合并由程序設(shè)計員一人負責。技術(shù)方案階段主要任務是根據(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、預加工）等，還要對零件的技術(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)計是有難度的，因為要處理的信息量大，各種信息之間的關(guān)系又極為錯綜復雜，這主要靠程序設(shè)計員的工作經(jīng)驗來進行。因此，工藝方案的設(shè)計質(zhì)量完全取決于技術(shù)人員的水平和經(jīng)驗。
在高速銑技術(shù)廣泛應用的今天，數(shù)控工藝方案的設(shè)計重要性被提到了更高的地位。高速銑要求對加工的全過程進行控制，任何疏忽都會引起嚴重的后果，因此，高速銑的工藝方案的編制好壞，將會對高速銑成敗起到?jīng)Q定性的作用。
3 ．數(shù)控編程階段：在編程準備期間，主要的依據(jù)是三維數(shù)據(jù)和工藝文件。程序設(shè)計員要分析零件的幾何特征，構(gòu)思加工過程，結(jié)合機床具體情況，考慮工件的定位，選用夾具。數(shù)控編程的第一步要正確定義加工坐標系，選擇好對刀點。選擇的編程原點應方便編程、便于測量檢查、便于操作，同時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算機上編制刀具軌跡。第三步是驗證程序的正確性，可行性。可以通過計算機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，繪制加工簡圖。到現(xiàn)場了解程序執(zhí)行情況，總結(jié)程序編制經(jīng)驗。
數(shù)控工藝的特點和數(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)工藝中可以簡化。
（ 2 ）數(shù)控工藝設(shè)計主要用于指導數(shù)控編程，我公司把數(shù)控工藝員和編程員的職責和二為一，由程序設(shè)計員負責整套模具的數(shù)控加工過程，提高了工作效率。
（ 3 ）數(shù)控加工的自動化程度高，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密的條理性。數(shù)控工藝復雜，影響因素多，需要對數(shù)控加工的全過程深思熟慮，要有很好的條理性，才能編好數(shù)控工藝。加上數(shù)控加工的自動化程度高，它的自適應能力就低，一旦出現(xiàn)問題，工人很難現(xiàn)場糾正，輕者造成加工缺陷，重者引起安全事故，因此要預先有條理的做好數(shù)控工藝的設(shè)計。
（ 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，在以后加工同類零件時調(diào)用，可以節(jié)約時間，保證質(zhì)量。
數(shù)控加工工藝規(guī)劃可以認為是由零件初始狀態(tài)（毛坯）到最終狀態(tài)（零件）間的一系列工藝過程的狀態(tài)空間。數(shù)控工序的排序應滿足如下的一般規(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安排在一起做完，減少重復裝夾與 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。
一個好的數(shù)控加工工藝規(guī)劃還要考慮以下幾個方面：
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。
因此，通常一份完整的數(shù)控加工工藝規(guī)劃，大概包括如下內(nèi)容：
• 數(shù)控機床選擇。
• 加工方法選擇。
• 確定零件的裝夾方式并選擇夾具。
• 定位方法。
• 檢驗要求及檢驗方法。
• 選擇刀具。
• 加工中的誤差控制和公差控制。
• 定義數(shù)控工序。
• 數(shù)控工序排序。
• 切削參數(shù)選擇。
• 編制數(shù)控工藝程序單。
模塑公司通過在模具行業(yè)中的比較，購買了國際一流的數(shù)控加工軟件： UG NX4.0 和 POWERMILL6.0 ，通過多年的使用表明是非常適合模具加工行業(yè)的，尤其是兩種軟件豐富實用的加工策略各不相同，互相補充使數(shù)控加工的質(zhì)量和效率得到了很大的提高。 POWERMILL 在偏置區(qū)域清除粗加工時可以加入螺旋功能，進行實際切削時更加平穩(wěn)，消除了相鄰刀路之間連接的進刀方向突變，減少切削進給的加速和減速，保持更穩(wěn)定的切削負荷，延長了刀具壽命，對機床也起到了保護作用。
主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度來計算，其計算公式為： n = 1000 V c / π d ，式中 d 為刀具直徑（ mm ）， Vc 為切削速度 (m/min) 。切削速度的選擇與刀具的耐用度密切相關(guān)，過低或過高的切削速度都會使刀具耐用度急劇下降。模具精加工時，應盡量避免中途換刀，以得到較高的加工質(zhì)量，因此應結(jié)合刀具耐用度認真選擇切削速度。
進給速度的選擇直接影響著模具零件的加工精度和表面粗糙度，其計算公式為 F=nzf ，式中 n 為主軸轉(zhuǎn)速（ r/min ）， z 為銑刀齒數(shù)， f 為每齒進給量 (mm/ 齒 ) 。每齒進給量的選取取決于工件材料的力學性能、刀具材料和銑刀結(jié)構(gòu)。工件的硬度和強度越高，每齒進給量越��；當加工精度和表面粗糙度要求較高時，應選擇較低的進給量；刀具切入進給速度應小于切削進給速度。
吃刀量的大小主要受機床、工件和刀具剛度的限制，其選擇原則是在滿足工藝要求和工藝系統(tǒng)剛度許可的條件下，選用盡可能大的吃刀量，以提高加工效率。為保證加工精度和表面粗糙度，應留 0.1~0.3mm 的精加工余量。
在精加工時，吃刀量的選擇與表面粗糙度有關(guān)， CAM 軟件中通常提供有兩種參數(shù)控制表面粗糙度：步距寬度（ Stepover ）和殘留高度 (Scallop) 。采用步距寬度控制表面粗糙度時，步距寬度越小，表面粗糙度越小；采用殘留高度控制表面粗糙度時，步距寬度會依據(jù)工件形狀自動調(diào)整。
好的軟件確實可以提高模具的加工質(zhì)量和效率，但它也只是一個工具，我們需要的是有豐富的現(xiàn)場機械加工經(jīng)驗和理論知識，同時熟練掌握軟件功能的數(shù)控程序設(shè)計者，因為人才是模具數(shù)控加工中的決定因素，對數(shù)控加工的質(zhì)量和效率起到關(guān)鍵作用。為此， 模塑公司建立了完善的 程序設(shè)計員培養(yǎng)體系。所有的設(shè)計員都要先在數(shù)控操作的崗位上實習一段時間，經(jīng)過嚴格操作考核合格后方能進行數(shù)控程序的設(shè)計培訓。程序設(shè)計員必須會用公 司所購買的所有正版 數(shù)控加工軟件，并且熟練掌握至少一種后才能編制程序。為了保證模具的數(shù)控加工質(zhì)量，就必須有好的數(shù)控程序，為了便于管理和控制加工質(zhì)量，我們根據(jù)多年的經(jīng)驗總結(jié)編寫了多種的程序編制規(guī)范，為公司的模具質(zhì)量的穩(wěn)定和不斷提高打下了堅實的基礎(chǔ)。
機床操作者是數(shù)控加工的執(zhí)行人，他們對數(shù)控加工質(zhì)量的控制也是很明顯的。他們在執(zhí)行加工任務的過程中對機床、刀柄、刀具、加工工藝、軟件和切削參數(shù)的實時狀態(tài)最了解，他們的各項操作對數(shù)控加工影響最直接，所以機床操作者的技能和責任心也是提高數(shù)控加工質(zhì)量關(guān)鍵因素！
經(jīng)過多年的模具加工分析，雖然機床等硬件設(shè)備是很關(guān)鍵的，但人才是影響數(shù)控加工質(zhì)量的決定性因素，因為程序設(shè)計員和機床操作者的職業(yè)道德、技能水平、崗位責任心確定了各種先進設(shè)備能夠發(fā)揮出多大的效能！所以我們一定要重視人才的培養(yǎng)和引進，為模具質(zhì)量的持續(xù)提高打下堅實的基礎(chǔ)！
作者簡介： 雷 濤 （ 1976 ——），男，四川渠縣人，現(xiàn)供職于成都航天模塑股份有限公司模具中心，主要負責模具造型和數(shù)控程序的設(shè)計。
地址：四川省成都市龍泉驛區(qū)航天北路 818 信箱 2 分箱
成都航天模塑股份有限公司 模具中心 。 610100
電話：（ 028 ） 84805405
文章地址：http://shoneher.cn/Article/mjjs/200809/211.html
數(shù)控編程一般可分為 4 個階段：準備工作階段、技術(shù)方案階段、數(shù)控編程階段和程序定型階段。
1 ．準備工作階段：根據(jù)生產(chǎn)任務書，按要求接收技術(shù)數(shù)據(jù)，檢查數(shù)據(jù)的準確性、時效性。明確生產(chǎn)計劃，能否按時完成。
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)計合并由程序設(shè)計員一人負責。技術(shù)方案階段主要任務是根據(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、預加工）等，還要對零件的技術(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)計是有難度的，因為要處理的信息量大，各種信息之間的關(guān)系又極為錯綜復雜，這主要靠程序設(shè)計員的工作經(jīng)驗來進行。因此，工藝方案的設(shè)計質(zhì)量完全取決于技術(shù)人員的水平和經(jīng)驗。
在高速銑技術(shù)廣泛應用的今天，數(shù)控工藝方案的設(shè)計重要性被提到了更高的地位。高速銑要求對加工的全過程進行控制，任何疏忽都會引起嚴重的后果，因此，高速銑的工藝方案的編制好壞，將會對高速銑成敗起到?jīng)Q定性的作用。
3 ．數(shù)控編程階段：在編程準備期間，主要的依據(jù)是三維數(shù)據(jù)和工藝文件。程序設(shè)計員要分析零件的幾何特征，構(gòu)思加工過程，結(jié)合機床具體情況，考慮工件的定位，選用夾具。數(shù)控編程的第一步要正確定義加工坐標系，選擇好對刀點。選擇的編程原點應方便編程、便于測量檢查、便于操作，同時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算機上編制刀具軌跡。第三步是驗證程序的正確性，可行性。可以通過計算機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，繪制加工簡圖。到現(xiàn)場了解程序執(zhí)行情況，總結(jié)程序編制經(jīng)驗。
數(shù)控工藝的特點和數(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)工藝中可以簡化。
（ 2 ）數(shù)控工藝設(shè)計主要用于指導數(shù)控編程，我公司把數(shù)控工藝員和編程員的職責和二為一，由程序設(shè)計員負責整套模具的數(shù)控加工過程，提高了工作效率。
（ 3 ）數(shù)控加工的自動化程度高，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密的條理性。數(shù)控工藝復雜，影響因素多，需要對數(shù)控加工的全過程深思熟慮，要有很好的條理性，才能編好數(shù)控工藝。加上數(shù)控加工的自動化程度高，它的自適應能力就低，一旦出現(xiàn)問題，工人很難現(xiàn)場糾正，輕者造成加工缺陷，重者引起安全事故，因此要預先有條理的做好數(shù)控工藝的設(shè)計。
（ 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，在以后加工同類零件時調(diào)用，可以節(jié)約時間，保證質(zhì)量。
數(shù)控加工工藝規(guī)劃可以認為是由零件初始狀態(tài)（毛坯）到最終狀態(tài)（零件）間的一系列工藝過程的狀態(tài)空間。數(shù)控工序的排序應滿足如下的一般規(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安排在一起做完，減少重復裝夾與 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。
一個好的數(shù)控加工工藝規(guī)劃還要考慮以下幾個方面：
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。
因此，通常一份完整的數(shù)控加工工藝規(guī)劃，大概包括如下內(nèi)容：
• 數(shù)控機床選擇。
• 加工方法選擇。
• 確定零件的裝夾方式并選擇夾具。
• 定位方法。
• 檢驗要求及檢驗方法。
• 選擇刀具。
• 加工中的誤差控制和公差控制。
• 定義數(shù)控工序。
• 數(shù)控工序排序。
• 切削參數(shù)選擇。
• 編制數(shù)控工藝程序單。
模塑公司通過在模具行業(yè)中的比較，購買了國際一流的數(shù)控加工軟件： UG NX4.0 和 POWERMILL6.0 ，通過多年的使用表明是非常適合模具加工行業(yè)的，尤其是兩種軟件豐富實用的加工策略各不相同，互相補充使數(shù)控加工的質(zhì)量和效率得到了很大的提高。 POWERMILL 在偏置區(qū)域清除粗加工時可以加入螺旋功能，進行實際切削時更加平穩(wěn)，消除了相鄰刀路之間連接的進刀方向突變，減少切削進給的加速和減速，保持更穩(wěn)定的切削負荷，延長了刀具壽命，對機床也起到了保護作用。
主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度來計算，其計算公式為： n = 1000 V c / π d ，式中 d 為刀具直徑（ mm ）， Vc 為切削速度 (m/min) 。切削速度的選擇與刀具的耐用度密切相關(guān)，過低或過高的切削速度都會使刀具耐用度急劇下降。模具精加工時，應盡量避免中途換刀，以得到較高的加工質(zhì)量，因此應結(jié)合刀具耐用度認真選擇切削速度。
進給速度的選擇直接影響著模具零件的加工精度和表面粗糙度，其計算公式為 F=nzf ，式中 n 為主軸轉(zhuǎn)速（ r/min ）， z 為銑刀齒數(shù)， f 為每齒進給量 (mm/ 齒 ) 。每齒進給量的選取取決于工件材料的力學性能、刀具材料和銑刀結(jié)構(gòu)。工件的硬度和強度越高，每齒進給量越��；當加工精度和表面粗糙度要求較高時，應選擇較低的進給量；刀具切入進給速度應小于切削進給速度。
吃刀量的大小主要受機床、工件和刀具剛度的限制，其選擇原則是在滿足工藝要求和工藝系統(tǒng)剛度許可的條件下，選用盡可能大的吃刀量，以提高加工效率。為保證加工精度和表面粗糙度，應留 0.1~0.3mm 的精加工余量。
在精加工時，吃刀量的選擇與表面粗糙度有關(guān)， CAM 軟件中通常提供有兩種參數(shù)控制表面粗糙度：步距寬度（ Stepover ）和殘留高度 (Scallop) 。采用步距寬度控制表面粗糙度時，步距寬度越小，表面粗糙度越小；采用殘留高度控制表面粗糙度時，步距寬度會依據(jù)工件形狀自動調(diào)整。
好的軟件確實可以提高模具的加工質(zhì)量和效率，但它也只是一個工具，我們需要的是有豐富的現(xiàn)場機械加工經(jīng)驗和理論知識，同時熟練掌握軟件功能的數(shù)控程序設(shè)計者，因為人才是模具數(shù)控加工中的決定因素，對數(shù)控加工的質(zhì)量和效率起到關(guān)鍵作用。為此， 模塑公司建立了完善的 程序設(shè)計員培養(yǎng)體系。所有的設(shè)計員都要先在數(shù)控操作的崗位上實習一段時間，經(jīng)過嚴格操作考核合格后方能進行數(shù)控程序的設(shè)計培訓。程序設(shè)計員必須會用公 司所購買的所有正版 數(shù)控加工軟件，并且熟練掌握至少一種后才能編制程序。為了保證模具的數(shù)控加工質(zhì)量，就必須有好的數(shù)控程序，為了便于管理和控制加工質(zhì)量，我們根據(jù)多年的經(jīng)驗總結(jié)編寫了多種的程序編制規(guī)范，為公司的模具質(zhì)量的穩(wěn)定和不斷提高打下了堅實的基礎(chǔ)。
機床操作者是數(shù)控加工的執(zhí)行人，他們對數(shù)控加工質(zhì)量的控制也是很明顯的。他們在執(zhí)行加工任務的過程中對機床、刀柄、刀具、加工工藝、軟件和切削參數(shù)的實時狀態(tài)最了解，他們的各項操作對數(shù)控加工影響最直接，所以機床操作者的技能和責任心也是提高數(shù)控加工質(zhì)量關(guān)鍵因素！
經(jīng)過多年的模具加工分析，雖然機床等硬件設(shè)備是很關(guān)鍵的，但人才是影響數(shù)控加工質(zhì)量的決定性因素，因為程序設(shè)計員和機床操作者的職業(yè)道德、技能水平、崗位責任心確定了各種先進設(shè)備能夠發(fā)揮出多大的效能！所以我們一定要重視人才的培養(yǎng)和引進，為模具質(zhì)量的持續(xù)提高打下堅實的基礎(chǔ)！
作者簡介： 雷 濤 （ 1976 ——），男，四川渠縣人，現(xiàn)供職于成都航天模塑股份有限公司模具中心，主要負責模具造型和數(shù)控程序的設(shè)計。
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