高速铣削加工技术在汽车模具制造中的应用（下）

　　3模具加工的自动控制

　　只有建立从产品设计、工艺规划、数控编程到铣削加工的全局观念，也即CAD/CAM技术集成一体，才能够为五轴联动铣削自由表面提供适宜的实现途径。拥有五轴联动机床的模具制造厂家，对单单只采用CAM技术的做法提出了批评。在实践中可以发现，汽车制造配套厂家有一小部分工作，是直接利用CAD数据经由数控铣削完成。而大部分的工件几何数据，还是由客户以仿型样件或设计模型的形式提供。不几年前，汽车工业开始要求完全放弃使用样件和模型来制造模具，尽管这一目标短时间内不容易实现。

　　与仿型铣削平均加工精度为0.6mm相比，数控铣削加工精度较高，可以控制在0.2mm以内。淘汰仿型加工和模具涂色配刮，还可以防止产生累积误差。例如单是温度的变化，就能够在大的样件上造成大于0.1mm的尺寸变动。再如当成品模型或其零件损坏后不可修复需要更换时，对连接表面的加工精度要求在5μm之内，只能通过直接数控铣削获得。实际经验表明，这样生成的表面，需要的人工后加工工作量可以减少50%。这些实在的优点，对于模具制造具有决定性意义。因此，越来越多厂家完全直接应用数字控制技术，来制造全部模具。

　　经过努力开发，象三轴联动数控一样，在现代模具制造中五轴联动NC系统也允许操作者通过控制台旋钮让机床超速进给，以便尽可能提高刀具的移动速度。面对用户的抱怨，即经由CAD数据、CAM处理器、NC处理器和后处理器正常生成NC加工程序时，后继编辑和补偿所需的数据在机床控制系统中已经不复存在，控制系统制造厂家正在改变方法，把全部CAD数据直接传送到CNC系统中提供利用。这样一来，尽管NC加工程序中并未包含例如同切削点法向矢量有关的信息数据，NC系统仍然能够进行三维的刀具补偿。此外，还允许直接在机床旁方便地改变例如加工策略、刀路、使用的刀具、工件位置等工艺内容。仅仅这一项技术改进，可以成倍提高数控加工整个过程的运行速度。

　　针对NC编程语言影响过程运行的速度和精度的问题，有制造厂家把改进目标放到要让NC系统能够较为直接地处理曲面的CAD描述上，也即不经过NC编程语言中间搭桥。其结果，使NC系统处理程序块的正常时间降低到2ms，最短时间可达到0.5ms。这样一来，NC系统的速度不再是瓶颈，需要拖带沉重工件即汽车模具的进给驱动系统转而变为薄弱环节。

　　由于CAD数据经常存在缺陷或不完整，还有NC系统制造厂家便想方设法方便用户介入CAM过程，去发现和修正不正确的数据，但刀具补偿还是由NC系统完成。此时除了补偿刀具长度，还可以在狭小的公差范围内补偿小的、重磨的刀具的半径，并且不需要改编刀路。以上这些制造厂家目前提供的NC系统，都可以对五轴联动铣削加工补偿刀具长度和工件位置。

　　另外，对模具制造具有重要意义的速度预控制(前瞻)功能，已经成为现代CNC系统的一个标准特征。这一功能的设立，可以使NC系统预先处理多个即将到来的程序块，以便进给加速度和刀路速度与被铣削的工件轮廓相适应，不让进给速度在每一程序块终结时降低到零。在模具制造中常见的自由表面，往往要求加工时密布中间插值点，这时利用前瞻功能可以控制机床产生平滑的轨迹运动，同时保持很高的刀路速度。有制造厂家进一步开发成功具有适应前瞻功能的NC系统，能够在运行过程中作机床误差补偿。另一方面，由于需要的计算量太大，目前机床控制系统还不能够通过在线计算发现加工干涉情况，需要在今后继续努力改进。

　　4结束语

　　五轴联动高速铣削加工技术在汽车模具制造中应用日益广泛，推动了汽车模具制造的发展。应用五轴铣削加工需要注意到适用的工件形状、有利的加工方案和合适的刀具。只有通过综合运用计算机辅助设计/计算机辅助制造技术，尤其需要努力加强机床计算机数控系统的功能，才能够充分发挥五轴高速铣削加工的优点而取得成效。

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