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模具行業(yè)高速加工機(jī)床特點(diǎn)及期望

精密零部件加工基于模具機(jī)構(gòu)的特殊性，以及產(chǎn)品質(zhì)量的高要求，雖然模具行業(yè)與其他行業(yè)都在廣泛運(yùn)用高速加工機(jī)床，但適宜模具行業(yè)的高速加工機(jī)床與其他行業(yè)有著不同的特點(diǎn)以及發(fā)展方向。

（1）大承重和高剛性。由于模具正在向大型化方向發(fā)展，如礦泉水瓶蓋多腔熱流道模具（16腔－96腔）、轎車側(cè)圍模具、汽車前后保險(xiǎn)杠模具等，都是輪廓尺寸較大的，其加工設(shè)備必須具有足夠大的臺(tái)面尺寸和工作行程。機(jī)械加工這些模具，重量由幾噸到幾十噸，而且15t以上的大噸位模具非常普遍，加之質(zhì)量的高要求，為此要求適合模具加工的高速加工機(jī)床工作臺(tái)面能承受大重量，結(jié)構(gòu)剛性要高。

（2）高轉(zhuǎn)速和大功率。近幾年來，高速銑削在模具加工中已顯示了極

（3）高動(dòng)靜剛度。模具材料的成分特殊，其強(qiáng)度和硬度都很高，加上常常采用加長的小直徑端銑刀加工模具型腔，在加工過程容易發(fā)生顫振，為了確保模具零件的加工精度和表面質(zhì)量，運(yùn)用于現(xiàn)代模具制造的高速機(jī)床必須有很高的動(dòng)、靜剛度，以提高機(jī)床的定位精度、跟蹤精度和抗振能力來確保模具的最終高精度、高質(zhì)量。

（4）多軸聯(lián)動(dòng)及良好深孔（腔）切削能力。模具型腔多為復(fù)雜的空間曲面及較深的溝槽構(gòu)成，且許多模具具有深孔腔，如汽車內(nèi)飾零件、食品包裝盒模具。為了達(dá)到對(duì)3D曲面的高精度、高速度和高穩(wěn)定性加工，希望高速加工機(jī)床能多軸聯(lián)動(dòng)，以此來實(shí)現(xiàn)一次裝夾后的多方位、高精度、高效率加工；為徹底創(chuàng)新模具加工工藝，改變傳統(tǒng)電加工、人工處理等無法實(shí)現(xiàn)高精度的工序，高速加工機(jī)床應(yīng)具有良好的深孔腔綜合切削能力。

（5）機(jī)械加工復(fù)合加工或柔性智造能力。普遍的高速加工中心已可將許多機(jī)加工工序復(fù)合在一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)，但這仍不能完全適應(yīng)模具加工。如將機(jī)械加工、電加工、化學(xué)加工、超聲波、精密測量等不同工序復(fù)合到一臺(tái)高速加工中心或柔性智造單元，或至少能兼?zhèn)鋬伞⑷N以上工藝特點(diǎn)的高速復(fù)合加工中心是現(xiàn)代模具智造機(jī)床的發(fā)展方向，此設(shè)備將實(shí)現(xiàn)模具現(xiàn)代智造的飛躍。

（6）機(jī)械加工高精度的數(shù)控控制系統(tǒng)。要實(shí)現(xiàn)高速加工能力，機(jī)床需要具有高精度的數(shù)控控制系統(tǒng)。

一方面，高速加工機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)擁有高精度插補(bǔ)，這是數(shù)控系統(tǒng)高速、高精度化的基礎(chǔ)。CNC的伺服系統(tǒng)執(zhí)行的是NC代碼經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)離散后的數(shù)據(jù)，高速、高精度的加工首先要求的是極短的插補(bǔ)周期和高的計(jì)算精度，如FANU16i采用納米級(jí)的位置指令進(jìn)行計(jì)算和數(shù)據(jù)交換。

其次，高速加工機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)還應(yīng)有高精度前饋能力。CNC的伺服系統(tǒng)是復(fù)雜的控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)伺服控制系統(tǒng)主要是對(duì)伺服位置偏差、速度偏差進(jìn)行PID調(diào)節(jié)控制，由于沒有利用已知的后繼插補(bǔ)輸出條件、機(jī)床移動(dòng)部件的慣性、摩擦阻尼滯后等信息，在高速加工中的動(dòng)態(tài)跟隨誤差會(huì)比較大。

精密零部件加工在現(xiàn)代高速數(shù)控系統(tǒng)中，一般采用前饋控制減少伺服系統(tǒng)滯后，如SIEMENS840Di數(shù)控系統(tǒng)采用的速度前饋及轉(zhuǎn)矩前饋跟蹤誤差補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)。另外，高速加工機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)還應(yīng)具有續(xù)輪廓前瞻控制（Look ahead）能力。

廣東機(jī)械加工廠在高速加工中，為了保證機(jī)床在高速運(yùn)動(dòng)條件下的精度和平穩(wěn)性，系統(tǒng)必須看到將要執(zhí)行的一系列空間待加工路徑，尤其多軸聯(lián)動(dòng)控制時(shí)，須由各軸理論加減速與各軸實(shí)際允許加減速對(duì)比來決定是否降低當(dāng)前速度或提高到理論速度，動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)進(jìn)給速度，以此實(shí)現(xiàn)高精度、高質(zhì)量。