模具行業(yè)高速加工機床特點及期望

精密零部件加工基于模具機構(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)都在廣泛運用高速加工機床，但適宜模具行業(yè)的高速加工機床與其他行業(yè)有著不同的特點以及發(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面尺寸和工作行程。機械加工這些模具，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床工作臺面能承受大重量，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）高動靜剛度。模具材料的成分特殊，其強度和硬度都很高，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，運用于現(xiàn)代模具制造的高速機床必須有很高的動、靜剛度，以提高機床的定位精度、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。為了達到對3D曲面的高精度、高速度和高穩(wěn)定性加工，希望高速加工機床能多軸聯(lián)動，以此來實現(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、人工處理等無法實現(xiàn)高精度的工序，高速加工機床應(yīng)具有良好的深孔腔綜合切削能力。

（5）機械加工復(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加工工序復(fù)合在一臺機床上實現(xiàn)，但這仍不能完全適應(yīng)模具加工。如將機械加工、電加工、化學(xué)加工、超聲波、精密測量等不同工序復(fù)合到一臺高速加工中心或柔性智造單元，或至少能兼?zhèn)鋬?、三種以上工藝特點的高速復(fù)合加工中心是現(xiàn)代模具智造機床的發(fā)展方向，此設(shè)備將實現(xiàn)模具現(xiàn)代智造的飛躍。

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

一方面，高速加工機床數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)擁有高精度插補，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周期和高的計算精度，如FANU16i采用納米級的位置指令進行計算和數(shù)據(jù)交換。

其次，高速加工機床數(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)主要是對伺服位置偏差、速度偏差進行PID調(diào)節(jié)控制，由于沒有利用已知的后繼插補輸出條件、機床移動部件的慣性、摩擦阻尼滯后等信息，在高速加工中的動態(tài)跟隨誤差會比較大。

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)矩前饋跟蹤誤差補償?shù)燃夹g(shù)。另外，高速加工機床數(shù)控系統(tǒng)還應(yīng)具有續(xù)輪廓前瞻控制（Look ahead）能力。

廣東機械加工廠在高速加工中，為了保證機床在高速運動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)動控制時，須由各軸理論加減速與各軸實際允許加減速對比來決定是否降低當前速度或提高到理論速度，動態(tài)地調(diào)節(jié)進給速度，以此實現(xiàn)高精度、高質(zhì)量。