数控车削加工中妙用G00及保证尺寸精度的技巧www.tool-tool.com

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数控车削加工技术已广泛应用于机械制造行业，如何高效、合理、按质按量完成工件的加工，每个从事该行业的工程技术人员或多或少都有自己的经验。笔者从事数 控教学、培训及加工工作多年，积累了一定的经验与技巧，现以广州数控设备厂生产的GSK980T系列机床为例，介绍几例数控车削加工技巧。
一、程序首句妙用G00的技巧
目前我们所接触到的教科书及数控车削方面的技术书籍，程序首句均为建立工件坐标系，即以G50 Xα Zβ作为程序首句。根据该指令，可设定一个坐标系，使刀具的某一点在此坐标系中的坐标值为（Xα Zβ）（本文工件坐标系原点均设定在工件右端面）。采用这种方法编写程序，对刀后，必须将刀移动到G50设定的既定位置方能进行加工，找准该位置的过程如下。
1、对刀后，装夹好工件毛坯；
2、主轴正转，手轮基准刀平工件右端面A；
3、Z轴不动，沿X轴释放刀具至C点，输入G50 Z0，电脑记忆该点；
4、程序录入方式，输入G01　W-8　F50，将工件车削出一台阶；

5、X轴不动，沿Z轴释放刀具至C点，停车测量车削出的工件台阶直径γ，输入G50 Xγ，电脑记忆该点；
6、程序录入方式下，输入G00 Xα Zβ，刀具运行至编程指定的程序原点，再输入G50 Xα Zβ，电脑记忆该程序原点。
上述步骤中，步骤6即刀具定位在XαZβ处至关重要，否则，工件坐标系就会被修改，无法正常加工工件。有过加工经验的人都知道，上述将刀具定位到 XαZβ处的过程繁琐，一旦出现意外，X或Z轴无伺服，跟踪出错，断电等情况发生，系统只能重启，重启后系统失去对G50设定的工件坐标值的记忆，“复 位、回零运行”不再起作用，需重新将刀具运行至XαZβ位置并重设G50。如果是批量生产，加工完一件后，回G50起点继续加工下一件，在操作过程中稍有 失误，就可能修改工件坐标系。鉴于上述程序首句使用G50建立工件坐标系的种种弊端，笔者想办法将工件坐标系固定在机床上，将程序首句G50 XαZβ改为G00 Xα Zβ后，问题迎刃而解。其操作过程只需采用上述找G50过程的前五步，即完成步骤1、2、3、4、5后，将刀具运行至安全位置，调出程序，按自动运行即 可。即使发生断电等意外情况，重启系统后，在编辑方式下将光标移至能安全加工又不影响工件加工进程的程序段，按自动运行方式继续加工即可。上述程序首句用 G00代替G50的实质是将工件坐标系固定在机床上，不再囿于G50 Xα Zβ程序原点的限制，不改变工件坐标系，操作简单，可靠性强，收到了意想不到的效果。
二、控制尺寸精度的技巧
1、修改刀补值保证尺寸精度
由于第一次对刀误差或者其他原因造成工件误差超出工件公差，不能满足加工要求时，可通过修改刀补使工件达到要求尺寸，保证径向尺寸方法如下：
1）绝对坐标输入法
根据“大减小，小加大”的原则，在刀补001～004处修改。如用2号切断刀切槽时工件尺寸大了0.1mm，而002处刀补显示是X3.8，则可输入X3.7，减少2号刀补。
2）相对坐标法
如上例，002刀补处输入U-0.1，亦可收到同样的效果。
同理，对于轴向尺寸的控制亦如此类推。如用1号外圆刀加工某处轴段，尺寸长了0.1mm，可在001刀补处输入W0.1。
2、半精加工消除丝杆间隙影响保证尺寸精度
对于大部分数控车床来说，使用较长时间后，由于丝杆间隙的影响，加工出的工件尺寸经常出现不稳定的现象。这时，我们可在粗加工之后，进行一次半精 加工消除丝杆间隙的影响。如用1号刀G71粗加工外圆之后，可在001刀补处输入U0.3，调用G70精车一次，停车测量后，再在001刀补处输入U- 0.3，再次调用G70精车一次。经过此番半精车，消除了丝杆间隙的影响，保证了尺寸精度的稳定。
3、程序编制保证尺寸精度
1）绝对编程保证尺寸精度
编程有绝对编程和相对编程。相对编程是指在加工轮廓曲线上，各线段的终点位置以该线段起点为坐标原点而确定的坐标系。也就是说，相对编程的坐标原 点经常在变换，连续位移时必然产生累积误差，绝对编程是在加工的全过程中，均有相对统一的基准点，即坐标原点，故累积误差较相对编程小。数控车削工件时， 工件径向尺寸的精度一般比轴向尺寸精度高，故在编写程序时，径向尺寸最好采用绝对编程，考虑到加工及编写程序的方便，轴向尺寸常采用相对编程，但对于重要 的轴向尺寸，最好采用绝对编程。
2）数值换算保证尺寸精度
很多情况下，图样上的尺寸基准与编程所需的尺寸基准不一致，故应先将图样上的基准尺寸换算为编程坐标系中的尺寸。如图2b中，除尺寸 13.06mm外，其余均属直接按图2a标注尺寸经换算后而得到的编程尺寸。其中，φ29.95mm、φ16mm及60.07mm三个尺寸为分别取两极限 尺寸平均值后得到的编程尺寸。
4、修改程序和刀补控制尺寸
数控加工中，我们经常碰到这样一种现象：程序自动运行后，停车测量，发现工件尺寸达不到要求，尺寸变化无规律。如用1号外圆刀加工图3所示工件， 经粗加工和半精加工后停车测量，各轴段径向尺寸如下：φ30.06mm、φ23.03mm及φ16.02mm。对此，笔者采用修改程序和刀补的方法进行补 救，方法如下：
1）修改程序
原程序中的X30不变，X23改为X23.03，X16改为X16.04，这样一来，各轴段均有超出名义尺寸的统一公差0.06mm；
2）改刀补
在1号刀刀补001处输入U-0.06。
经过上述程序和刀补双管齐下的修改后，再调用精车程序，工件尺寸一般都能得到有效的保证。
数控车削加工是基于数控程序的自动化加工方式，实际加工中，操作者只有具备较强的程序指令运用能力和丰富的实践技能，方能编制出高质量的加工程序，加工出高质量的工件。

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数控加工工序与工步的划分www.tool-tool.com

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（1）工序的划分
在数控机床上加工零件，工序可以比较集中，在一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序。一般工序划分有以下几种方式：
1）按零件装卡定位方式划分工序
由于每个零件结构形状不同，各加工表面的技术要求也有所不同，故加工时，其定位方式则各有差异。一般加工外形时，以内形定位；加工内形时又以外形定位。因而可根据定位方式的不同来划分工序。
片状凸轮按定位方式可分为两道工序，第一道工序可在普通机床上进行。以外圆表面和B平面定位加工端面A和Φ22H7的内孔，然后再加工端面B和Φ4H7的工艺孔；第二道工序以已加工过的两个孔和一个端面定位，在数控铣床上铣削凸轮外表面曲线。
2）粗、精加工划分工序
根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗加工再精加工。此时可用不同的机床或不同的刀具 进行加工。通常在一次安装中，不允许将零件某一部分表面加工完毕后，再加工零件的其他表面。加工零件时，应先切除整个零件的大部分余量，再将其表面精车一 遍，以保证加工精度和表面粗糙度的要求。
3）按所用刀具划分工序
为了减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次装夹中，尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再换另一把刀加工其他部位。在专用数控机床和加工中心中常采用这种方法。
（2）工步的划分
工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。下面以加工中心为例来说明工步划分的原则：
1）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。
2）对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔，使其有一段时间恢复，可减少由变形引起的对孔的精度的影响。
3）按刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工生产率。
总之，工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。

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高精度五面加工的新方法www.tool-tool.com

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装夹次数越少．意味着机器减震越快。最理想的是能够通过一次装夹完成五面加工。由于精确加工区分开了预加工和精加工。使得效果加倍。

来自德累斯顿的制造商Mikromat以其坐标镗床而闻名。其产品的高精确性其有领先优势。在过去的几年中，Mikrom at公司还开发了用于一次装夹的全自动多而铣削和钻削设备(理想的是五面加工)，达到了非凡的精确性(图1) 。

研发的重点在于生产出极大的刚性并且降低由热造成的故障所产生的影响。特别是通过采取结构及温度控制措施，防止了由此而造成的弯曲现象，这使得在实际操作中，机器在温度变化时直线地从中间向各个方向均匀的扩展。借助于尺寸检查和电子校正可以很好的控制热膨胀。

提高加工精确度并识别可能的误差

对于装配费用最小化，提高平静传动，耐磨性以及可靠性的要求在不断提升。为了满足这一要求，将尺寸公差以及形状和位置偏差最小化的压力持续存在。

此外，针对高精度加工，Mikromat公司还生产了垂直加工中心。通过更换不同的刀头，不仅可用于垂直加工操作，也可用于水平加工，对于五面加工来说． 使用这种配置可以达到最高的精确度。接着要介绍的是一种新的加工方法，它能够持续的改进可达到的加工精度并且识别出可能的误差，比如在挂上测角器头时由于 污染造成的偏差。

在带有测角镗铣头的Mikromat 12V 以及Sinumerik 840D操纵设备上完成钻孔的180°换向加工(图2)所能达到的精确度应该在其生产条件下进行探讨。

• 使用德国沃好特公司加长镗孔工具完成轴承孔的高精度换向加工。
• 通过混用测量头提高精确度——雷尼绍公司的无线电测量头RMP60 ——用于准确定位的深钻孔(同心度，距离)。

所使用的沃好特公司的镗孔工具是k29230，带单刃镗刀头S162.5-205Multibore，长570mm，重20kg ，带可转位刀片，半径0.1mm，转速180r/min，进给量11mm/min。

在个GG40铸铁罩壳内钻一个直径约为175mm的孔．整个过程持续超过约30分钟。机器放置在未进行空气调节的装配车间内。

除使用测量头进行校正以外的换向加工的加工过程包含以下步骤(图3)：

1.测量辅助基面圆周及端面铣削

2.使用测量头计算车将要钻的孔的中心坐标。测角器位置头180°。

3.使用沃好特镗杆钻孔，测角器头位置180°。

4.使用测量头计算出已钻好的孔的中心坐标。首先按刀具尺寸沿Z向反向移动约10µm。同时触摸Y，Z方向上的两个测量面并计算出它们到孔中心的距离。测角器位置头180°。

5.按照第2步计算出的中心坐标用沃好特镗杆钻孔，不进一步校准。X轴的位置同第3步得出的位置间的距离约为1450mm。测角器头0°。

6a.使用测量头计算出已钻好的孔的中心坐标。沿两条轴的方向移动小于10µm，测角器头位置0°。在操作过程中，测角器头被多次扭转，且所有轴都被用 到，为的就是移动到刀具的转换位置。上述数值只有在高硬度的机器上可以达到，井且要将发热造成的影响最小化。通过在装配过程中对每个部件以及整个机器进行 不断的质量监控，使得几何偏差最小化。尤为值得注念的是角度误差，在使用如上述例子中提到的加长刀具时，角度误差对于换向的精确性有巨大影响。刀具越短， 得到的结果越好。最后使用测量头以及Mikromat公司专门研发的测量样件(图4)对侧角器头进行全自动电子校正。

随时检查测角器头的精确性

测量样件及其数控程序可以一同提供给用户，这样样件就可随时检测测角器头的精确性以及检查定位足否整齐，并且同时进行校正。

很重要的一点在于要能够复制测量样件得出的结果以及每天生产使用的结果。为此Mikromat公司将Mikromat测量中心作为Sinumerik 测量中心的补充。借助Mikromat公司多年来在生产条件下进行高精度测量的经验，也由于解床的生产，使得纳合实际的工程技术知识得以引入。

换向加工接下来要做的就是将测量中心同雷尼绍无线电测量头RM P60结合运用，为的是在经过一次补充校正后将工件上的换向误差最小化。在测角器头0°和180°位置上触碰与轴平行的测量面，接着计算出与各自所属孔中心位置间的距离．将0°位置上测得的距离校正成180°位置上的数值，并且再深钻一次。

6b.触摸第3步中提到的Z向和Y向测量面。计算同第5步测量的孔中心位置间的距离。测角器头位置0°。

7.按第4步和第6步计算得出的距离差值调整零位。

8.按第7步经过调整的中心坐标使用沃好特镗杆钻孔，测角器头位置0°。

9.用测量头计算已钻孔的中心坐标．触摸并计算出两个测量面各自与孔中心的距离，测角器头位置0°。

10.将距离理论值和实际值作比较。

11.用测量头计算出在0°和180°位置所钻孔的中心坐标。测角器头位置0°。直接计算出同心精确度，可重复得出小于0.005mm的数值。

总结

投资上述介绍的精密刀具设备，可以大最节省直接和间接费用。Mikromat-V-设备同全自动转换测角器头的组合使用使得在一次装夹的情况下能高度精确 的完成五面加工。对于用户来说，加工的零件越大，所具有的竞争优势就越大。Mikromat公司采取了结构及工艺措施，将发热作用产生的影响减少到极小部 分。相对于电子校正，采用机械及发热措施获得了更大的效果。温度变化必须使设备均匀地由中心向各个方向直线扩展。热膨胀弯曲必须从结构上被排除，因为对其 进行电子校正实际上是不可能做到的。此外，温度控制具有决定性的意义。上述情况表明，在这些Mikromat设备上实现了的边界条件下，电子尺寸检查及调 整进一步改善了精确度。如果理想的温度环境条件不能实现，那所有这些特性都不具有意义。

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五金加工厂老板是如何扭转乾坤的？www.tool-tool.com

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现在开厂真 的是越来越难了，现在对经营利润有影响的东西价格都涨了，房租涨了，工人工资涨了，柴米油盐涨了，原材料涨了，水电汽油涨等等；相反，做出的产品卖给客 户，单价却要一降再降，明显的利润降了，我的腰包瘪了。而现在工人又非常的难招，他们在工资、福利、劳保方面的意识增强，要求提高，工人现在不是供过于求 了，他们有技术，有能力，有知识，他要挑选适合自己工作的企业了……。

生意经营已经到了微利时代，怎样在成本提高，但产品价格降低的情况下来提高我们的利润呢？提高生产效率，节约成本，已经是摆在我们面前的新课题。例如节约成本，怎么节约，什么方法来节约？提高生产效率，怎么提高生产效率，用什么方法来提高？

看到这些话，其实大家都是知道的，现代竞争太厉害了，各方面的在竞争，不单单是在产品的价格问题，还要考虑产品的品质问题，还要考虑公司的信誉问题，还要考虑公司的实力问题等等的一切都是多方面的，并不是一方面的问题。

从我的想法来说，其实这些问题要得到解决在进行多方面的改善才能够得到解决的，从部门的组织架构、人力的使用、新技术的使用及公司的包装打造等等方面来解 决的。一个五金加工厂遇到的问题跟张老板是一样的，或许很多公司所遇到的问题都是一致的，这个五金厂在通过各种方法来改善，从而使自己走出了困境而营利 的。

对于这些问题，结合现实中的办法，以一个五金加工厂为例，看我是如何来解决的：

1、一个五金加工厂，一般由模具部、制造部、表面处理部、组装部或组立部及一些管理部门（人事，业务、财务、资讯及销售等）所构成的。在这些部门里模具部 与制造部是关键部门（一般模具部归到技术中心，技术中心主要负责工艺编辑与模具设计等相关产品的技术问题），为什么说是关键部门呢，因为他们占用的成本是 占用最大的一个成本，几乎占了一个产品成本的70%-90%左右，所以要如何来控制成本就要从技术方面入手，控制员工的工资意义不是很大，而且员工的工资 也是按当地的水平来给的，并不是随便给的，所以员工的工资再改变，对于小公司来说，一个人一个月多了150，按五百人来算的话，也才七万五。七万五只不过 一套模具的成本而已，所以要提高营利就必须从技术来争取。

2、还有一个就是样品及产品的制造周期长短也是一个成本的关键所在，样品的周期越短就可以体现公司的实力就好，也就越容易让客户下单，也就容易赚到钱。而 样品或产品的制作周期是由各部门所组成的，不是一个部门就能解决的，所以各部门间就要相互配合，来达到制作周期短的目的。制作周期跟模具制作周期有直接地 关系，甚至模具制作的时间占了整个样品制作的60%以上的时间，所以要控制模具的时间也是降低成本的一大战略。

对此种种问题，可以概括出几大问题：模具的品质问题、部门的配合问题、公司的实力问题、产品的品质问题及产品的制作时间问题。这些问题要如何解决呢，来看我的分析：

1、对于模具的品质问题。模具的好坏就是产品的好坏，所以为了实现模具的一次试模成功而减少成本的浪费，公司需要引进新技术来改善这个问题的。对于五金 厂，模具成型方式一般是铸造与冷冲造，所以可以引进模流软件来分析模具设计的合理性，是否有存在产品缺陷的问题，通过计算分析来改判缺陷问题，最后达到一 次试模成功的目标，从而大大地降低模具返修成本且缩短模具的调试与制作周期。模具的问题一解决，基本上已解决成本降低的70%至85%。

2、部门配合的问题，一般就是技术部门与制造部门的配合问题，如果配合不当，两个部门间存在排斥问题，那么样品就难以制作下去，从而增加制作周期，增加成 本。因此，要解决部门配合的问题，能够让样品制作顺利而没有任何障碍存在，我公司以前是一部门一个主管，后来改成两个部门一个主管抓，通过组织架构的调整 后，样品制作就顺利了很多，来达到降低人力物力的成本。

3、公司的实力一般通过包装的，包装自己也是经营策略的一种手段，只要每次有客人来参观，公司就进行布置，把各种新技术新软件摆设出来给客人参观看，让客 人知道公司的实力是多雄厚，那样制作产品的价格提高一点，客人也是没有话说的。客人所给的订单价格会根据公司的实力而来调整的，并不是所有公司都一样的。

4、产品的品质问题，通过技术的引进及品质控制的手法增加，产品的良品率就会增加，所以品质一般比较控制，而且跟降低成本不是有很大的直接关系。

5、产品的制作周期，跟产品的制作周期有较大的影响就是模具的制作周期及产品的加工周期。产品的加工周期跟部门的配合与推动有很大的关系，所以解决了模具的制作周期与部门配合的问题，这个问题就可以迎刃而解了。

6、工艺流程的编制。这点是很重要的，工艺流程编制是否合理直接影响到产品的品质、机台的使用率、机台操作的人员数量及产品的制作周期。通过设备的改进、设备的引入及新技术的引入，使得工艺流程的工序变得简单，甚至变成一个工序就可以加工完成整个产品。

7、通过信息化的建设与PDM或ERP的引入，使各部门的数据资源共享，而达到准确性、及时性、自动化与完整性的目的，也减少人员的使用及流动问题。

通过以上的七大改善措施，基本上大大地降低成本，也能够为自己赚取利润。对于房租、柴米油盐涨了，原材料涨了，水电汽油涨的成本不是我们公司所能控制的，而且那些成本没有多少，节省下来的成本不如两副模具的成本。通过这样的改变，老板的问题也就是不存在。

BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 TEL:+886 4 24710048 / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、Carbide end mill、Aerospace cutting tool、Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS tool、DIN tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.

Bewise Inc. www.tool-tool.com

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.

模具精密加工www.tool-tool.com

Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.

模具型腔的精密加工工序是模具加工的最后一道工序，是直接影响模具质量好坏的最重要的一环，它占整个模具加工量的30%～40%左右，因此倍受国内外专家 的重视。在我国尽管模具加工的大部分工序（车、铣、刨、磨、电火花、线切割等）已经实现了高度自动化，但模具的精整加工大部分仍采用手工加工的方式，在一 定程度上严重影响了我国模具的发展。
所谓精整加工就是在保证零件型面精度的前提下，降低零件表面粗糙度的加工方法。目前常用的方法有：手工抛光、超声波抛光、化学与电化学抛光等等。 在这些方法中，手工抛光是最常用的精整方法，因为手工抛光运动灵活，可以加工任何复杂的型腔，但同时该方法的劳动强度大、生产效率低、产品的质量没有保 障。而其它方法虽然效果也不错，从产品的质量、加工的效率到工人的强度都有很大的改善，但由于模具型腔的复杂性、多样性、不规则性，使得这些加工工具很难 完全沿着工件的轮廓线加工，有时受到这些型腔空间的限制，所以很多精整加工方法只能在某些领域有自己的用武之地，却很难广泛地推广使用。
国外大多数模具厂家都采用模具设计、加工甚至装配一体化，也就是模具CAD/CAM/CAE的一体化，利用模具CAD软件和反求工程进行设计；利 用虚拟现实系统进行装配试模，发现干涉及时调整，在没有问题的条件下，才进行加工；在加工过程中，利用加工中心和CAD/CAM，把整个加工过程一体化， 也就是工件一次安装就完成零件的加工，所以工件的精度可以得到保证。
尽管如此，模具型腔表面的精密加工问题仍是个世界难题，这主要是由于存在以下几方面的问题：
◆模具型腔的多样化和不规则性。在很多场合下，模具的型腔表面都是三维不规则的自由曲面，由于这些曲面的形状各异，这给光整加工时的刀具或磨具的运动轨迹 及进给带来很大的麻烦。即使用现代的数控加工技术来控制刀具或磨具的运动，也给数控程序的编制带来很大的困难，所以这是导致模具光整加工难以实现自动化的 根本原因。
◆用于模具光整加工的刀具或磨具的自适应性和柔性差。由于模具型面的特殊性，要求加工它的刀具或磨具要有很好的自我调整的能力，也就是所谓的自适应性，要 随着加工轮廓形状的改变而改变自己的运行轨迹，当然这里指的是微调。这就要求加工模具型腔的工具具有一定范围的可塑性，即柔性。
◆模具表面的精度和光洁度要求较高。这也是模具自身的特点决定的，模具作为加工工件的模型，它的精度高低直接决定了工件精度的好坏，也对自身的寿命、耐腐 蚀性、耐磨性以及加工后能否顺利把工件从模具中取出都起到至关重要的作用。即使有些加工方法本身加工精度很高，但用在模具加工上，却由于在提高模具表面光 洁度的同时又很难保证工件的原始形位公差，结果也不理想。
目前，我国对模具型腔精密加工方法仍然是机械加工和电加工两大方面，并且电加工越来越占优势。此外，就是模具CAD/CAM技术的应用，但由于模 具本身的特点，形状复杂难于规范化，所以型腔模CAD/CAM的开发不如冲模及塑料模在CAD/CAM上开发得那么成熟。尽管如此，这仍是型腔模加工方法 的一个发展方向。在这些加工方法中，发展较快的是机械加工中的铣削技术、磨削技术和电加工中的电火花成形加工技术，分别简介如下。
1、铣削加工技术的崛起——高速铣削加工
铣削加工是型腔模的重要加工手段，特别适用于中、大型锻模的加工。近年来铣削加工获得了迅速的发展，主要体现在以下几个方面：
◆高精度化：认为铣削加工是普通加工的时代已经过去。机床的定位精度从80年代的±12mm/800mm，已提高到90年代的±2～5mm/全行程，采用 了精密机床的热平衡结构以及主轴冷却等措施来控制热变形，其控制分辨率已由原来的1mm提高到0.2mm。这样使加工精度由原来的±10mm提高到± 2～5mm，精密级可达±1.5mm，使铣削加工机床进入了精密机床的领域。
◆加工效率高速化：随着刀具、电机、轴承、数控系统的进步，高速铣削技术迅速崛起。目前主轴转速已从4000～6000r/min提高到 14200r/min，切削进给速度提高到1～6m/min，快速进给速度由8～12m/min提高到30～40m/min，换刀时间由5～10s降到 1～3s，这就大幅度提高了加工效率。高速铣削与普通的加工方式相比，加工效率可提高5～10倍。
◆铣削材料的高硬度化：高速铣削技术与新型刀具(金属陶瓷刀具、PCBN刀具、特殊硬质合金刀具等)相结合，可对硬度为36～52HRC的工件进行加工，甚至可加工60HRC的工件。
高速铣削加工技术的发展，促进了模具加工技术的进步，特别是对汽车，家电行业等中、大型型腔模具制造方面注入了新的活力。
2、电火花成形加工面临新的挑战
高速铣削技术发展了，作为型腔模加工另一重要手段的电火花成形加工的发展也相当完美，但作为一个加工体系，确实面临着高速铣削加工的新挑战。
◆电火花成形加工的技术进步：由于微精密加工脉冲电源、工作液、混硅粉加工工艺等相关技术的进步，使电火花成形加工表面粗糙度达到 Rmax0.6～0.8mm，而且可以进行大面积加工。并且由于电极损耗不断降低（最小达0.1%）以及对微加工的加工余量精确控制等，可以说电火花成形 加工已进入了精密加工领域。
◆电火花成形加工面临的挑战：由于高速铣削能加工硬度36～52HRC甚至60HRC的材料，几乎所有型腔模材料都能加工，改变了高硬度材料只有采用电加 工的局面。高速铣削的加工效率与电火花加工的效率相比为4:1，有的甚至是电火花成形加工的7～8倍，而且节省了电极的制造。高速铣削还具有一定加工精度 和较好的表面粗糙度。国外认为，在型腔模的加工领域里，高速铣削可以替代电火花加工，这不是没有根据的。由于这样，在应用领域方面，特别是在汽车等行业， 电火花成形加工有被高速铣削挤出来的危险。不过电火花成形加工在加工深槽、窄缝、筋肋、纹理等方面有其不可替代的优越性。但总的说来。电火花成形在加工的 应用领域缩小了，一部分市场被别的加工设备占领了，特别是对大型电火花成形加工机床的发展会产生更大的影响。
◆电火花成形加工的发展战略：电火花成形加工是几十年形成的一个加工体系，本身也在不断地发展，针对铣削加工技术的发展，最近出现了“电火花铣削加工”技 术与之相抗衡。总体来说，“电火花铣削加工”是以提高电火花成形加工效率为目标，采用成形（石墨电极），以水作为工作液的电火花成形加工，与以油作为工作 液相比，其加工效率提高2～3倍，国外称之为“电火花铣削加工”，这代表了它的发展方向。但与高速铣削加工相比其整体加工效率还有较大差距。采用高速旋转 的主轴，带动棒状（管状）电极旋转，配合工作台及主轴的数控轨迹运动及伺服进给，其加工成形方式类似于机械铣削加工。这种“电火花铣削加工”可以在电极库 中存放不同直径的标准管电极，而在数控进给中成形，这大大简化了电极的设计、制造、管理等。这是一种新的发展策略，但同样存在加工效率低的问题。预计“电 火花铣削加工”将有新的进展，与高速铣削加工会进行激烈的竞争。
随着电子、电器、通讯、计算机等行业的迅速发展，精密、微细、复杂模具的加工越来越多，市场越来越大，这些模具的加工正是电火花成形加工的优势。 因此，在竞争的同时，应充分发挥电火花成形加工的优势，即应重点向精密、复杂、微细模具加工方向转移，这是电火花成形加工发展的又一重要方向。
3、磨削加工仍是精密模具加工的主要手段
磨削加工是一种精密加工技术，到目前为止，磨削加工精度已经很高了，最高可达1～2mm，加工的表面质量也非常好，其表面的粗糙度一般在 Ra0.04～0.32μm，并且利用磨削加工，加工出的表面没有软化层、变质层等缺陷，所以广泛用于精密模具的加工中。随着磨床种类的增多，如坐标磨 床、成形磨床、光曲磨床以及专用模加工磨床等，特别是数控程度的提高，使加工的范围越来越大，精度越来越高。不仅能加工冷冲模，而且也能加工各种型腔模， 如锻模、塑料模等，所以说，磨削加工仍是精密模具加工的主要手段。下面重点介绍磁粒研磨技术。
1）磁粒研磨技术的原理
磁力研磨就是在磁场中放入磁性磨料，磁性磨料在磁场力的作用下形成磁粒刷，当工件在磁场中相对磁极做相对运动时，磁粒刷将对工件表面进行研磨。由于形成的磁粒刷有很好的自适应性和柔性，因此非常有利于加工复杂型面。
2）磁粒研磨的特点
◆工件不与磁极相接触，磁极的磨损量较小，磁极的形状误差对加工表面的形状精度影响较小。
◆磁极的结构形状不同，会影响加工区域磁场的分布状况，因而影响加工表面的质量和加工效率。
◆磁性磨料刷既有一定的刚性，同时又具有一定的柔性，可以随加工表面形状的变化而变形，因此它可以加工形状极为复杂的表面。
◆研磨的压力可以通过改变励磁电流进行调节，研磨过程比较容易控制。
◆受磁场力的作用，磨料不易飞散，磨料的耐用度高可反复使用，磨料的损耗少，工作环境比较清洁。
◆采用金刚石粉作为磨料时，可对陶瓷等超硬的非金属进行加工。
◆加工设备简单，成本较低。
该技术在国外研究得较多，在国内研究的人还很少，笔者认为该技术的发展如能和数控技术相结合必将给模具型腔的加工带来一场新的革命。
21世纪模具制造业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化，追求的目标是提高产品质量及生产效率、缩短设计及制造周期、降低生产成本、最大限度地提高模具制造业的应变能力以满足用户需求。具体表现为以下7个特征：
◆集成化技术；
◆智能化技术；
◆网络技术的应用；
◆多学科多功能综合产品设计技术；
◆虚拟现实与多媒体技术的应用；
◆反求技术的应用；
◆快速成形技术。

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模具型腔的精密加工工序是模具加工的最后一道工序，是直接影响模具质量好坏的最重要的一环，它占整个模具加工量的30%～40%左右，因此倍受国内外专家 的重视。在我国尽管模具加工的大部分工序（车、铣、刨、磨、电火花、线切割等）已经实现了高度自动化，但模具的精整加工大部分仍采用手工加工的方式，在一 定程度上严重影响了我国模具的发展。
所谓精整加工就是在保证零件型面精度的前提下，降低零件表面粗糙度的加工方法。目前常用的方法有：手工抛光、超声波抛光、化学与电化学抛光等等。 在这些方法中，手工抛光是最常用的精整方法，因为手工抛光运动灵活，可以加工任何复杂的型腔，但同时该方法的劳动强度大、生产效率低、产品的质量没有保 障。而其它方法虽然效果也不错，从产品的质量、加工的效率到工人的强度都有很大的改善，但由于模具型腔的复杂性、多样性、不规则性，使得这些加工工具很难 完全沿着工件的轮廓线加工，有时受到这些型腔空间的限制，所以很多精整加工方法只能在某些领域有自己的用武之地，却很难广泛地推广使用。
国外大多数模具厂家都采用模具设计、加工甚至装配一体化，也就是模具CAD/CAM/CAE的一体化，利用模具CAD软件和反求工程进行设计；利 用虚拟现实系统进行装配试模，发现干涉及时调整，在没有问题的条件下，才进行加工；在加工过程中，利用加工中心和CAD/CAM，把整个加工过程一体化， 也就是工件一次安装就完成零件的加工，所以工件的精度可以得到保证。
尽管如此，模具型腔表面的精密加工问题仍是个世界难题，这主要是由于存在以下几方面的问题：
◆模具型腔的多样化和不规则性。在很多场合下，模具的型腔表面都是三维不规则的自由曲面，由于这些曲面的形状各异，这给光整加工时的刀具或磨具的运动轨迹 及进给带来很大的麻烦。即使用现代的数控加工技术来控制刀具或磨具的运动，也给数控程序的编制带来很大的困难，所以这是导致模具光整加工难以实现自动化的 根本原因。
◆用于模具光整加工的刀具或磨具的自适应性和柔性差。由于模具型面的特殊性，要求加工它的刀具或磨具要有很好的自我调整的能力，也就是所谓的自适应性，要 随着加工轮廓形状的改变而改变自己的运行轨迹，当然这里指的是微调。这就要求加工模具型腔的工具具有一定范围的可塑性，即柔性。
◆模具表面的精度和光洁度要求较高。这也是模具自身的特点决定的，模具作为加工工件的模型，它的精度高低直接决定了工件精度的好坏，也对自身的寿命、耐腐 蚀性、耐磨性以及加工后能否顺利把工件从模具中取出都起到至关重要的作用。即使有些加工方法本身加工精度很高，但用在模具加工上，却由于在提高模具表面光 洁度的同时又很难保证工件的原始形位公差，结果也不理想。
目前，我国对模具型腔精密加工方法仍然是机械加工和电加工两大方面，并且电加工越来越占优势。此外，就是模具CAD/CAM技术的应用，但由于模 具本身的特点，形状复杂难于规范化，所以型腔模CAD/CAM的开发不如冲模及塑料模在CAD/CAM上开发得那么成熟。尽管如此，这仍是型腔模加工方法 的一个发展方向。在这些加工方法中，发展较快的是机械加工中的铣削技术、磨削技术和电加工中的电火花成形加工技术，分别简介如下。
1、铣削加工技术的崛起——高速铣削加工
铣削加工是型腔模的重要加工手段，特别适用于中、大型锻模的加工。近年来铣削加工获得了迅速的发展，主要体现在以下几个方面：
◆高精度化：认为铣削加工是普通加工的时代已经过去。机床的定位精度从80年代的±12mm/800mm，已提高到90年代的±2～5mm/全行程，采用 了精密机床的热平衡结构以及主轴冷却等措施来控制热变形，其控制分辨率已由原来的1mm提高到0.2mm。这样使加工精度由原来的±10mm提高到± 2～5mm，精密级可达±1.5mm，使铣削加工机床进入了精密机床的领域。
◆加工效率高速化：随着刀具、电机、轴承、数控系统的进步，高速铣削技术迅速崛起。目前主轴转速已从4000～6000r/min提高到 14200r/min，切削进给速度提高到1～6m/min，快速进给速度由8～12m/min提高到30～40m/min，换刀时间由5～10s降到 1～3s，这就大幅度提高了加工效率。高速铣削与普通的加工方式相比，加工效率可提高5～10倍。
◆铣削材料的高硬度化：高速铣削技术与新型刀具(金属陶瓷刀具、PCBN刀具、特殊硬质合金刀具等)相结合，可对硬度为36～52HRC的工件进行加工，甚至可加工60HRC的工件。
高速铣削加工技术的发展，促进了模具加工技术的进步，特别是对汽车，家电行业等中、大型型腔模具制造方面注入了新的活力。
2、电火花成形加工面临新的挑战
高速铣削技术发展了，作为型腔模加工另一重要手段的电火花成形加工的发展也相当完美，但作为一个加工体系，确实面临着高速铣削加工的新挑战。
◆电火花成形加工的技术进步：由于微精密加工脉冲电源、工作液、混硅粉加工工艺等相关技术的进步，使电火花成形加工表面粗糙度达到 Rmax0.6～0.8mm，而且可以进行大面积加工。并且由于电极损耗不断降低（最小达0.1%）以及对微加工的加工余量精确控制等，可以说电火花成形 加工已进入了精密加工领域。
◆电火花成形加工面临的挑战：由于高速铣削能加工硬度36～52HRC甚至60HRC的材料，几乎所有型腔模材料都能加工，改变了高硬度材料只有采用电加 工的局面。高速铣削的加工效率与电火花加工的效率相比为4:1，有的甚至是电火花成形加工的7～8倍，而且节省了电极的制造。高速铣削还具有一定加工精度 和较好的表面粗糙度。国外认为，在型腔模的加工领域里，高速铣削可以替代电火花加工，这不是没有根据的。由于这样，在应用领域方面，特别是在汽车等行业， 电火花成形加工有被高速铣削挤出来的危险。不过电火花成形加工在加工深槽、窄缝、筋肋、纹理等方面有其不可替代的优越性。但总的说来。电火花成形在加工的 应用领域缩小了，一部分市场被别的加工设备占领了，特别是对大型电火花成形加工机床的发展会产生更大的影响。
◆电火花成形加工的发展战略：电火花成形加工是几十年形成的一个加工体系，本身也在不断地发展，针对铣削加工技术的发展，最近出现了“电火花铣削加工”技 术与之相抗衡。总体来说，“电火花铣削加工”是以提高电火花成形加工效率为目标，采用成形（石墨电极），以水作为工作液的电火花成形加工，与以油作为工作 液相比，其加工效率提高2～3倍，国外称之为“电火花铣削加工”，这代表了它的发展方向。但与高速铣削加工相比其整体加工效率还有较大差距。采用高速旋转 的主轴，带动棒状（管状）电极旋转，配合工作台及主轴的数控轨迹运动及伺服进给，其加工成形方式类似于机械铣削加工。这种“电火花铣削加工”可以在电极库 中存放不同直径的标准管电极，而在数控进给中成形，这大大简化了电极的设计、制造、管理等。这是一种新的发展策略，但同样存在加工效率低的问题。预计“电 火花铣削加工”将有新的进展，与高速铣削加工会进行激烈的竞争。
随着电子、电器、通讯、计算机等行业的迅速发展，精密、微细、复杂模具的加工越来越多，市场越来越大，这些模具的加工正是电火花成形加工的优势。 因此，在竞争的同时，应充分发挥电火花成形加工的优势，即应重点向精密、复杂、微细模具加工方向转移，这是电火花成形加工发展的又一重要方向。
3、磨削加工仍是精密模具加工的主要手段
磨削加工是一种精密加工技术，到目前为止，磨削加工精度已经很高了，最高可达1～2mm，加工的表面质量也非常好，其表面的粗糙度一般在 Ra0.04～0.32μm，并且利用磨削加工，加工出的表面没有软化层、变质层等缺陷，所以广泛用于精密模具的加工中。随着磨床种类的增多，如坐标磨 床、成形磨床、光曲磨床以及专用模加工磨床等，特别是数控程度的提高，使加工的范围越来越大，精度越来越高。不仅能加工冷冲模，而且也能加工各种型腔模， 如锻模、塑料模等，所以说，磨削加工仍是精密模具加工的主要手段。下面重点介绍磁粒研磨技术。
1）磁粒研磨技术的原理
磁力研磨就是在磁场中放入磁性磨料，磁性磨料在磁场力的作用下形成磁粒刷，当工件在磁场中相对磁极做相对运动时，磁粒刷将对工件表面进行研磨。由于形成的磁粒刷有很好的自适应性和柔性，因此非常有利于加工复杂型面。
2）磁粒研磨的特点
◆工件不与磁极相接触，磁极的磨损量较小，磁极的形状误差对加工表面的形状精度影响较小。
◆磁极的结构形状不同，会影响加工区域磁场的分布状况，因而影响加工表面的质量和加工效率。
◆磁性磨料刷既有一定的刚性，同时又具有一定的柔性，可以随加工表面形状的变化而变形，因此它可以加工形状极为复杂的表面。
◆研磨的压力可以通过改变励磁电流进行调节，研磨过程比较容易控制。
◆受磁场力的作用，磨料不易飞散，磨料的耐用度高可反复使用，磨料的损耗少，工作环境比较清洁。
◆采用金刚石粉作为磨料时，可对陶瓷等超硬的非金属进行加工。
◆加工设备简单，成本较低。
该技术在国外研究得较多，在国内研究的人还很少，笔者认为该技术的发展如能和数控技术相结合必将给模具型腔的加工带来一场新的革命。
21世纪模具制造业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化，追求的目标是提高产品质量及生产效率、缩短设计及制造周期、降低生产成本、最大限度地提高模具制造业的应变能力以满足用户需求。具体表现为以下7个特征：
◆集成化技术；
◆智能化技术；
◆网络技术的应用；
◆多学科多功能综合产品设计技术；
◆虚拟现实与多媒体技术的应用；
◆反求技术的应用；
◆快速成形技术。

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BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.