数控加工发展方向

模具零件的数控加工发展方向数控加工是指在数控机床上进行零件切削加工的一种工艺方法。

数字控制(Numer•ical Contml)是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的一种方法，是一种自动控制技术。

即用数字信息表示机床和刀具的运动参数，并将这些数字信息送入计算机，通过计算机控制机床，使被加工零件和刀具之间产生符合要求的相对运动，从而实现对零件的加工，简称为数控(NC)。

模具数控加工技术是一种特殊的和多用途及柔性的自动化技术，是综合运用了微电子、计算机、自动控制、自动检测和精密机械等多学科的最新技术成果而发展起来的，它的诞生和发展标志着模具制造业进入了一个数字化的新时代，为了满足社会经济发展和科技发展的需要，它正朝着高精度、高速度、高可靠性、多功能、智能化及开放性等方向发展。

1)高速度高精度化。

速度和精度是数控加工的两个重要技术指标，它直接关系到加工效率和产品质量。

最新型号的cNc都使用32位甚至64位微处理器技术，最小移动单位可达0.1¨m，最大进给速度可达100m/min，高速主轴的转速可达40 000—50 000r/rain。

2)智能化。

智能化是体现数控加工运用高技术的重要标志，它表现在运用自适应控制技术;运用人机会话自动编程功能，建立切削用量专家系统和示教系统;运用自诊断功能;运用模式识别技术。

3)小型化。

CNC系统体积的小型化便于将机、电装置揉合为一体。

新系统都采用三维安装方法，采用新型T盯彩色液晶薄型显示器。

4)提高可靠性。

数控系统比较贵重，用户期望发挥投资效益，要求设备可靠，特别是对要用在长时间无人操作环境下运行的数控系统，可靠性成为人们最为关注的问题。

5)具有更高的通信功能。

为适应FMC、FMS以及进一步联网组成cIMS的要求，一般的数控系统都具有RS一-232C和RS～422高速串行接口，高档的数控系统应具有I)NC接口。

现代数控机床为了适应自动化技术的进一步发展，满足工厂自动化规模越来越大的要求，满足不同厂家不同类型数控机床联网的需要，纷纷采用MAP工业控制网络。

6)具有开放性。

传统的数控系统是一种专用封闭式系统，各个厂家的产品之间以及与通用计算机之间不兼容，维修、升级困难，越来越难以满足市场对数控技术的要求。

为此，提出了开放式数控系统的概念，国内外正在大力研究开发开放式数控系统，有些已进入实用阶段目前，模具工业的迅速发展，推动了模具制造技术的进步。

电火花加工作为模具制造技术的一个重要分支，被赋予越来越高的加工要求。

同时在数控加工技术发展新形势的影响下，促使电火花加工技术朝着更深层次、更高水平的数控化方向快速发展。

虽然模具高速加工技术的迅猛发展使电加工面临着严峻的挑战，目前放电加工技术部分工序已被高速加工中心代替，但电火花加工仍旧有广阔的前景。

如在模具的复杂、精密小型腔、窄缝、沟槽、拐角、冒孔、深度切削等加工领域仍被广泛应用。

同时这项技术一直被改进和提升，使放电加工技术在模具工业中经久不衰。

先进制造技术的快速发展和制造业市场竞争的加剧对数控电火花加工技术提出了更高要求，同时也为其提供了新的发展动力。

1 数控电火花加工技术发展的基本现状1.1数控电火花加工技术正不断向精密化、自动化、智能化、高效化等方向发展。

如今新型数控电火花机床层出不穷，如瑞士阿奇、瑞士夏米尔、日本沙迪克、日本牧野、日本三菱等机床在这方面技术都有了全面的提高。

精密化电火花加工的精密核心主要体现在对尺寸精度、仿形精度、表面质量的要求。

时下数控电火花机床加工的精度已有全面提高，尺寸加工要求可达±2-3μm、底面拐角R值可小于0.03mm，最佳加工表面粗糙度可低于Ra0.3μm。

通过采用一系列先进加工技术和工艺方法，可达到镜面加工效果且能够成功地完成微型接插件、IC塑封、手机、CD盒等高精密模具部位的电火花加工。

从总体来看，现代模具企业在先进数控电火花机床的应用上，还没能很好地挖掘出机床的精密加工性能。

因此有必要全面推动已有数控加工技术的进一步发展，不断提高模具加工精度。

智能化智能控制技术的出现把数控电火花加工推向了新的发展高度。

新型数控电火花机床采用了智能控制技术。

专家系统是数控电火花机床智能化的重要体现，它的智能性体现在精确的检测技术和模糊控制技术两方面。

专家系统采用人机对话方式，根据加工的条件、要求，合理输入设定值后便能自动创建加工程序，选用最佳加工条件组合来进行加工。

在线自动监测、调整加工过程，实现加工过程的最优化控制。

专家系统在检测加工条件时，只要输入加工形状、电极与工件材质、加工位置、目标粗糙度值、电极缩放量、摇动方式、锥度值等指标，就可自动推算并配置最佳加工条件。

模糊控制技术是由计算机监测来判定电火花加工间隙的状态，在保持稳定电弧的范围内自动选择使加工效率达到最高的加工条件；自动监控加工过程，实现最稳定的加工过程的控制技术。

专家系统智能技术的应用使机床操作更容易，对操作人员的技术水平要求更低。

目前智能化技术不断地升级，使得智能控制技术的应用范围更加的广泛。

随着市场对电加工要求的提升，智能化技术将获得更为广阔的发展空间。

自动化目前最先进的数控电火花机床在配有电极库和标准电极夹具的情况下，只要在加工前将电极装入刀库，编制好加工程序，整个电火花加工过程便能日以赴继地自动运转，几乎无需人工操作。

机床的自动化运转降低了操作人员的劳动强度、提高生产效率。

但自动装置配件的价格比较昂贵，大多模具企业的数控电火花机床的配置并不齐全。

数控电火花机床具备的自动测量找正、自动定位、多工件的连续加工等功能已较好地发挥了它的自动化性能。

自动操作过程不需人工干预，可以提高加工精度、效率。

普及机床的自动化程度是当前数控电火花机床行业的发展趋势之一。

高效化现代加工的要求为数控电火花加工技术提供了最佳的加工模式，即要求在保证加工精度的前提下大幅提高粗、精加工效率。

如手机外壳、家电制品、电器用品、电子仪表等领域，都要求将大面积（例如100×100mm）工件的放电时间大幅缩短，同时又要降低粗糙度。

从原来的Ra0.8μm改进到Ra0.25μm，使放电后不必再进行手工抛光处理。

这不但缩短了加工时间且省却后处理的麻烦，同时提升了模具品质，使用粉末加工设备可达到要求。

另外减少辅助时间(如编程时间、电极与工件定位时间等)，这就需要增强机床的自动编程功能，配置电极与工件定位的夹具、装置。

若在大工件的粗加工中选用石墨电极材料也是提高加工效率的好方法。

最佳的加工模式是企业扩大市场空间、提升市场竞争力的资本，其开发而成的新产品、新技术亦愈受欢迎。

其它控电火花加工技术在微细化、安全化、环保化等方面也取得了长足的发展。

1.2 数控电火花加工技术日新月异的发展，至使机床生产厂家纷纷对生产技术予以了改进。

目前数控电火花机床在伺服系统和脉冲电源的改进上取得了重大成果，大大的提高了数控电火花加工的质量、加工效率。

机床伺服系统的改进精密的机床伺服系统对电火花加工具有重要的意义。

日前开发出的直线电机驱动的数控电火花加工设备，使加工性能获得明显改善。

在驱动轴上配置直线电机从而实现了高响应、平滑的驱动，提高了机械系统的稳定性，避免了动作滞后。

数控电火花机床主轴采用直线电机的高速抬刀技术，使加工屑的排出性能进一步提高，进而提高了加工性能，实现免冲液加工。

直线电机驱动的机床，由于高响应性伺服产生的良好跟踪性，能把加工深度误差控制在最小限度达到高精度加工。

直线伺服系统的应用在深窄、微小型腔加工方面具有明显的技术优势。

直线电机技术将成为21世纪电火花机床伺服系统的主导。

机床脉冲电源的改进脉冲电源对提升加工速度、降低电极损耗、确保加工精度及提高表面质量中扮演着极其重要的作用。

各种脉冲电源对高速、高品位的加工作出了较大贡献。

超精加工电源用于电火花精密、微细加工中，这类电源具有极小的单个脉冲能量（纳秒级脉冲宽度），在电路上通过其它措施解决了加工速度慢、电极损耗大与低脉宽的工艺矛盾。

智能型自适应电源采用微机数字化控制技术，自选加工规准，自适应调节加工中相关脉冲参数，从而达到高生产率的最佳稳定放电状态。

另外新型的脉冲电源还有节能型脉冲电源、等能量脉冲电源、各种专用辅助电源等。

随着研究和开发工作的深入，脉冲电源的性能也随之取得更大的进步。

2 数控电火花加工的操作过程数控电火花加工技术的发展，使得加工过程的操作更为快捷。

使用ATC（自动电极交换装置）的数控电火花机床的操作过程为：机床在开机后，先回到机械原点；然后装夹工件，将基准球固定在工作台X、Y行程范围内任意位置；把要加工的电极装入ATC电极库，将基准电极插入主轴夹头；通过手动控制完成基准电极中心对工件零点的定位；接着完成基准电极对基准球的中心定位，将基准电极的中心偏移量记忆。

使用自动编程软件制作程序，首先输入使用的电极号、加工深度，执行检索加工条件；再制作测量加工电极中心偏移量的程序与加工程序组合，保存制作好的程序；最后调出程序执行即可开始加工。

加工过程中自动装入电极、自动测量加工电极中心偏移量、自动定位、开油加工、监测加工。

整个加工过程的重要操作步骤是在编程环节，编程时加工思路一定要清晰，输入的数值一定要准确，才能保证自动加工过程的正确执行。

不具备ATC电极库的数控电火花加工操作过程与上述是一样的，只是加工中换电极、测量中心偏移量的步骤需由手动操作完成。

可见ATC是数控电火花加工自动化的重要工具，它的应用打破了传统加工繁琐的操作模式。

3 数控电火花加工新工艺的应用电火花加工工艺是实现加工目的直接手段。

目前已经开发出了多种电火花加工工艺，并在生产中取得了一定的经济效益。

下面介绍几种在数控电火花加工中新应用的工艺及其优势。

3.1标准化夹具实现快速精密定位数控电火花加工为保证极高的重复定位精度且不降低加工效率，采用快速装夹的标准化夹具。

目前有瑞士的EROW A和瑞典的3R装置可实现快速精密定位。

这类装置的原理是电极在制造时，是集电极与夹具为一体的组件在装有同数控电火花机床上配备的工艺定位基准附件相同的加工设备上完成的。

工艺定位基准附件都统一同心、同位，并且各数控机床都有坐标原点。

因此电极在制造完成后，直接取下电极和夹具的组件，装入数控电火花机床的基准附件上，无需再进行纠正调节。

加工过程中如需插入一“急件”加工，同样可以将正在加工的半成品卸下，待急件加工完后再继续快速装夹加工。

标准化夹具，是一种快速精密定位的工艺方法，它的使用大大减少了数控电火花加工过程中的装夹定位时间，有效地提升了企业的竞争力。

3.2混粉加工方法实现镜面加工效果在放电加工液内混入粉末添加剂，以高速获得光泽面的加工方法称之为混粉加工。

该方法主要应用于复杂模具型腔，尤其是不便于进行抛光作业的复杂曲面的精密加工。