模具是目前應(yīng)用數(shù)控加工*為廣泛的行業(yè)之一。隨著市場對模具產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，將有*多的企業(yè)選用數(shù)控加工中心。數(shù)控加工中心的性能將直接影響模具的加工工藝、加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。本文主要探討模具數(shù)控加工中心的具體選型要求。
一、數(shù)控加工中心的選用原則與程序
數(shù)控加工中心的初期投資及維修等費(fèi)用較昂貴，要求管理及操作人員的索質(zhì)較高。用戶要根據(jù)自身的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和技術(shù)實(shí)力，以滿足需要為前提進(jìn)行選用。
1.1確定典型加工工件的形狀尺寸
根據(jù)企業(yè)在模具市場的定位.確定模具生產(chǎn)的種類、結(jié)構(gòu)和形狀尺寸范圍.然后采用成組技術(shù)把典型模板進(jìn)行歸類，再來選擇合適的數(shù)控加工中心。
1.2機(jī)床市場調(diào)研與訂貨
數(shù)控加工中心的種類繁多，價(jià)格較昂貴。加工中心的選用不僅是以數(shù)控機(jī)床技術(shù)、加工工藝技術(shù)為基礎(chǔ)的綜合應(yīng)用技術(shù)，而且是一種受自身經(jīng)濟(jì)實(shí)力和技術(shù)實(shí)力約束的綜合管理技術(shù)。在加工中心初選技術(shù)方案出臺后，要貨比三家，與機(jī)床生產(chǎn)廠家深人溝通，要詢問并調(diào)研機(jī)床廠家提供的典型用戶，兼顧眼前需要與長遠(yuǎn)規(guī)劃，結(jié)合用戶CAM編程能力、數(shù)控機(jī)床操作和管理維修水平，*終敲定性能價(jià)格比*好的加工中心型號與生產(chǎn)廠家。訂貨合同中要明確加工中心的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、程序和驗(yàn)收期限.編程操作維修培訓(xùn)要求，機(jī)床專用檢具、刀具、特殊附件和關(guān)鍵配件的供應(yīng)，是否要作綜合性試件的切削精度檢查，付軟方式及質(zhì)量保證金等。
二、數(shù)控加工中心的選型
2.1 數(shù)控加工中心類型與規(guī)格的確定
現(xiàn)代模具制造，都采用專業(yè)化協(xié)作的生產(chǎn)方式，模架、頂針等零件外購，模具數(shù)控加工的零件，通常有定模型腔、動(dòng)模型芯、電極、鑲塊、滑塊等。一般選立式加工中心加工定模型腔、鋼電極、鑲塊、滑塊等零件，動(dòng)模型芯既可選用立式加工中心加工也可考慮選擇臥式加工中心加工。臥式加工中心的工藝性比較廣泛，但臥式加工中心比立式加工中心的價(jià)格要貴，所需加工費(fèi)也高，用戶要根據(jù)自身經(jīng)濟(jì)實(shí)力選配。加工模具型面若有空間曲面，要考慮選擇多軸聯(lián)動(dòng)的加工中心。如果是用于大型模具加工，往往要選擇龍門加工中心。
在確定加工中心規(guī)格時(shí)，應(yīng)根據(jù)模具模板大小考慮工作臺尺寸及各坐標(biāo)行程。首先按模板尺寸，初定加工中心工作臺尺寸，再考慮模具的裝夾方式以便留出安裝夾具所需的空間，然后再核算加工中心x軸、Y軸行程，以滿足模具的實(shí)際加工范圍。對大型模具還要考慮工作臺的*大承載重量。立式加工中心要考慮主軸端面到工作臺面的距離。臥式加工中心要考慮主軸端面到工作臺中心的距離。
鑒于模具材料硬度較高，模具粗加工工作益大，在考慮主軸功率及扭矩時(shí)，在同等規(guī)格尺寸時(shí)一定要選用主軸功率、扭矩都較大的機(jī)床，以提高切削效率。
有實(shí)力的企業(yè)可考慮選用主軸轉(zhuǎn)速6000r/min以上的高速加工中心，以提升加工中心對模具材料硬度的適應(yīng)性，擴(kuò)大加工中心的加工工藝范圍，進(jìn)一步提高加工效率和加工質(zhì)量。
模具電極常用材料為純鋼或石墨，如要加工石墨電極舊，優(yōu)選防塵性能好的高速加工中心。
2.2 數(shù)控加工中心精度的選擇
模具按制品材料可粗分為五金模和塑料模。一般地說，五金模具的零件加工精度高于塑料模具的零件加工精度。
根據(jù)模具定模型腔和動(dòng)模型芯關(guān)鍵部位的配合精度考慮加工中心的精度等級。國產(chǎn)加工中心分為普通型和精密型，由于數(shù)控技術(shù)的飛速發(fā)展，普通型加工中心已可加工6-7級精度零件。精密級加工中心可加工5-6級精度零件。
2.3 數(shù)控加工中心的剛性與精度保持性
由于模具材料均較硬，而加工中心技術(shù)參數(shù)說明中標(biāo)出的精度，是加工中心在無負(fù)載下的技術(shù)參數(shù)。在實(shí)際加工狀態(tài)下的精度還與加工中心的剛性等因素有關(guān)。所以應(yīng)對模具工業(yè)用加工中心的剛性予以特別關(guān)注。剛性是加工中心質(zhì)量的一個(gè)重要特征，但目前尚無對加工中心剛性評價(jià)的客觀標(biāo)準(zhǔn)，必要時(shí)選擇相對模板尺寸大一檔規(guī)格的加工中心。
在選擇加工中心時(shí)，還要考慮機(jī)床的精度保持性。要分析機(jī)床的布局、機(jī)床剛性、導(dǎo)軌跨距及結(jié)構(gòu)形式;要優(yōu)選鑄鐵材料導(dǎo)軌、優(yōu)選混凝土材料床身;主軸要帶有循環(huán)冷卻裝置等等。剛性和精度保待性好的加工中心，在機(jī)床“磨合”后.會越用越好。筆者就見過不少模具加工企業(yè)，有的因加工中心選型不當(dāng)，加工過程中機(jī)床振動(dòng)和噪聲較大，使用一兩年后機(jī)床精度已喪失;有的加工中心用了十年，機(jī)床精度仍然保持。
2.4 數(shù)控系統(tǒng)的選擇
所選數(shù)控系統(tǒng)的檔次要與加工中心的檔次相匹配。由于模具型面單工序加工的程序容址可達(dá)1GB以上，加工時(shí)間可達(dá)幾十小時(shí)以上，一般要求數(shù)控系統(tǒng)的平均無故障時(shí)間(MTBF)大于10000h，運(yùn)算速度快，存儲容量大于1MB，系統(tǒng)快進(jìn)速度大于24m/min，插補(bǔ)單位小，插補(bǔ)功能較豐富,網(wǎng)絡(luò)通信能力強(qiáng),故障自診斷功能強(qiáng),具有在線診斷功能，帶交流驅(qū)動(dòng)單元。如模具型面復(fù)雜，數(shù)控系統(tǒng)*好具備進(jìn)給速度前瞻控制和NURBS曲面插補(bǔ)功能。
現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)具有許多功能，有的屬于基本功能，有的屬于選擇功能。選擇時(shí)一定要根據(jù)加工中心的具體用途而定。應(yīng)對數(shù)控系統(tǒng)的性能和價(jià)格等作一個(gè)綜合分析，既不要求全，也不要遺漏。
模具數(shù)控加工基本上都是使用CAM軟件自動(dòng)編程，數(shù)控系統(tǒng)的選擇還要考慮與流行CAM軟件的數(shù)據(jù)交換，*好是CAM軟件能直接支持該數(shù)控系統(tǒng)的后置處理。在多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)的選擇上，必須同時(shí)考慮多軸加工CAM軟件的匹配。
2.5 數(shù)控加工中心臺數(shù)估算
對睡個(gè)典型加工零件，按照工藝分析可以初步確定工藝路線.確定凸模、凹模、電極等的加工工序內(nèi)容。用CAM模擬加工得到每道工序的切削時(shí)間:，再考慮相應(yīng)輔助時(shí)間(一般為10%-20%t）與每次換刀時(shí)間(約為10-20s),就可算出每道工序的加工工時(shí)。按一年300個(gè)工作日，兩班制，一天有效工作時(shí)間14-15h計(jì)算，可初估加工中心的年生產(chǎn)能力。根據(jù)生產(chǎn)要求或工序平衡要求.決定加工中心的臺數(shù)。
選購加工中心要注意上下工序間的節(jié)拍協(xié)調(diào)一致，還要注意外部設(shè)備的配置，與編程、操作、維修等環(huán)節(jié)的匹配。在模具加工行業(yè)，因等待加工程序而導(dǎo)致加工中心停機(jī)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。
2.6 自動(dòng)換刀裝置及刀柄的選擇
自動(dòng)換刀裝置(ATC)是加工中心的基本特征。模具數(shù)控加工所需刀具不多，對換刀時(shí)間也沒有過高要求.盡量選用結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、維修容易的自動(dòng)換刀裝置，加工中心刀庫容量一般選4-16把。加工中心所用的刀具是由通用刀具和與主軸前端錐孔配套的刀柄等組成。各標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)柄部直徑又有各種大小的尺寸，*常用的是40號及50號刀柄。但這類刀柄不適用于高速加工，高速加工中心上要選用HSK系列短錐刀柄。
可根據(jù)加工中心主軸前端錐孔直徑選定刀柄號，根據(jù)模具加工工藝方案選定刀柄的數(shù)量和適量的刀具。要注意查看加工中心所用的拉釘標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)械手夾持部位標(biāo)準(zhǔn)。此外，還需選配刀具預(yù)調(diào)儀。
2.7 其他選擇
自動(dòng)交換工作臺的選擇:由于模具的制造是單件生產(chǎn)，一般毋須考慮選用多工作臺。
冷卻裝置、排屑裝置、安全防護(hù)裝置:由于模具加工余量大，加工時(shí)間長，要選用帶有全防護(hù)罩的大流量的冷卻裝置，快速可靠的排屑裝置，安全防護(hù)裝置保護(hù)功能全面、可靠。
加工中心附件的選擇:選用加工中心，除了認(rèn)真考慮其基本功能及基本件外，還要選用一些選擇功能及附件，如刀具狀態(tài)監(jiān)測儀等。要選擇與生產(chǎn)要求相應(yīng)的高可靠性的附件。
加工中心的選用，還要考慮品牌、可靠性(大于600小時(shí))，關(guān)鍵配套件質(zhì)量、維修服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)、環(huán)保與安全認(rèn)證等因素。
三、總結(jié)
根據(jù)模具加工的具體要求，選擇適用的數(shù)控加工中心，將提高用戶的投資效益，提升模具加工能力和加工質(zhì)量。
