模具負余量加工技術(shù)

    目前，在全球原油價格上漲、高技術(shù)迅速開發(fā)與應(yīng)用、產(chǎn)品的高質(zhì)量要求、高保險值和高工資費用等造成市場競爭日益激烈的經(jīng)濟大環(huán)境下，模具制造商正在經(jīng)受高生產(chǎn)成本給企業(yè)造成巨大壓力的考驗。這種較長時間的巨大壓力已使許多模具制造廠無法適應(yīng)而被迫關(guān)門停業(yè)。

幾年來的市場激烈競爭態(tài)勢表明，投資和應(yīng)用高技術(shù)是擺脫目前困境的唯一出路。但如何通過應(yīng)用高技術(shù)等途徑，使模具制造車間達到提高生產(chǎn)效率、降低加工成本的要求呢？正確的回答是使用目前全球最先進的加工設(shè)備和加工工藝。這些加工設(shè)備和工藝可在加工出第一個零件后，快速、連續(xù)地加工出尺寸、精度都一致的完整零件。由于實現(xiàn)了高效率、高質(zhì)量生產(chǎn)，因而可使生產(chǎn)成本下降。但是，這并不意味著只要購買、安裝和啟動一臺先進設(shè)備，就能像使用一臺老式普通機床一樣順利完成加工。

模具制造商必須懂得，為了達到預(yù)期加工效果，需要完美無缺地使用整個生產(chǎn)系統(tǒng)，它將要求正確的零件設(shè)計與制造和在加工中使用先進的CAD/CAM軟件、先進的刀具及刀具夾頭等。

質(zhì)量即效益

    日本汽車制造商如豐田汽車公司，要求在模具加工好后直接交付用戶使用，實現(xiàn)了“零調(diào)整”的產(chǎn)品驗收方式，即保證加工好的模具主要零件不再留有加工余量（稱為“零/負余量加工”），可直接置于壓塑機上進行生產(chǎn)，而不必像以往那樣，加工好的模具還留有許多研修余量，需要進行一次、兩次甚至三次試模及返修加工。對于形狀復(fù)雜的高精度模具，最多只進行一次試模，且要求一次試模即驗收合格。

當日本汽車制造商實施這種高效率生產(chǎn)方式時，美國汽車制造商還不能像日本制造業(yè)那樣，通過使用最先進的技術(shù)使企業(yè)從中獲利。在美國，許多模具制造商還把關(guān)注重點僅僅放在減少刀具使用成本、縮短產(chǎn)品研制周期和交貨期限、降低產(chǎn)品價格上。他們總覺得，質(zhì)量固然重要（尤其是涉及合同簽訂的首次加工），但似乎沒有以上因素重要。這主要因為許多美國制造商還沒有像日本制造商那樣，對產(chǎn)品質(zhì)量有從嚴要求的思想意識。

為高技術(shù)投資

   模具制造企業(yè)的零件加工工藝，一般是由投資先進技術(shù)和正在贏利的公司負責制定，在設(shè)計的工藝方案中，都盡量采用先進的制造技術(shù)。因為一直沿襲落后工藝進行加工的企業(yè)，遲早會被激烈競爭的市場所淘汰。

先進的負余量加工技術(shù)，是首先加工出零件一側(cè)的尺寸作為零基準，不留加工余量，然后再加工零件另一側(cè)尺寸至－0.02mm公差，過去必須進行的對型腔（或型芯）輪廓的大量手工研磨加工、修理裝配、試模等后續(xù)工序?qū)⒈蝗∠�。通過取消這些額外工作量，可以縮短生產(chǎn)周期，節(jié)省加工費用，大大降低生產(chǎn)成本。

為了提高零件加工精度，一個模具制造廠通常一開始需要為機床產(chǎn)品以及包括CAM軟件在內(nèi)的先進制造技術(shù)大量投資（至少需要約20～40萬美元）。通過使用CAM技術(shù)，產(chǎn)生出與加工要求相匹配的微米級分辨率（每轉(zhuǎn)100萬個脈沖）的刀具軌跡。

選用的3～5軸加工中心必須能加工出高精度的大型零件，能在高主軸轉(zhuǎn)速（20000～30000 rpm）下具有高剛度、低振動和顯著的冷卻效果。以上切削參數(shù)和要求達到的加工精度之所以非常重要，是因為它可以保證模具零件不再需要在手工鉗臺上進行加工和調(diào)試，即可進入裝配和使用。

轉(zhuǎn)變到高技術(shù)生產(chǎn)

    由普通的模具制造廠轉(zhuǎn)變?yōu)槟苓M行負余量加工的高技術(shù)企業(yè)并不容易，需要花費大量時間。首先需要用兩個星期時間對操作者和企業(yè)管理人員進行培訓，教會他們?nèi)绾窝b夾零件、校驗和操作新設(shè)備，以充分發(fā)揮先進機床的高效加工能力。經(jīng)過以上基本培訓后，還需經(jīng)過半年到一年時間，進一步擴大和提高他們的知識和技能，進行熟練使用先進機床和CAM軟件加工復(fù)雜形狀零件的能力和提高生產(chǎn)效率等高級培訓。

采用先進的負余量加工技術(shù)的優(yōu)點，是可以大大提高模具制造廠的自動化程度，并由高自動化進一步發(fā)展到無人化加工，以延長設(shè)備加工時間，節(jié)約人工成本。一般能使生產(chǎn)效率提高1.5～10倍。

這樣，包括先進的機床、刀具的加工系統(tǒng)本身就變成了車間的增值資產(chǎn)，在傳統(tǒng)加工方式中難以避免的加工結(jié)果的不可預(yù)知性、需要增加零件手工加工和返修費用等缺陷將隨之消失，從而為企業(yè)帶來良好的商業(yè)機會。

高技術(shù)要求

    使用先進的負余量加工技術(shù)的模具制造廠，必須設(shè)法滿足以下高技術(shù)要求：

（1）對于由CAM軟件匯編的加工程序，必須經(jīng)過計算機模擬校驗。對于高精度零件的加工，必須選擇在配置有每秒鐘能產(chǎn)生一百萬個脈沖以上的譯碼器的機床上進行。

（2）在機床主軸的超高轉(zhuǎn)速下，對刀具夾頭必須經(jīng)過高精度的平衡處理。

（3）設(shè)計制造的熱縮套筒夾頭應(yīng)具有高的尺寸精度和幾何形狀精度，同時保證與主軸的高同軸度要求。

（4）需對刀具的長度尺寸進行自動測量。在裝備有激光測量儀的機床上，實時檢測并保證主軸的變形量在2μm之內(nèi)，并將有關(guān)振動的振幅、頻率等指標控制在很小的允許范圍內(nèi)。刀具的半徑公差必須保證在2～3μm以內(nèi)。

充分發(fā)揮高技術(shù)優(yōu)勢

    目前，模具制造廠的關(guān)注重點應(yīng)該放在加工過程（程序）而不是傳統(tǒng)觀念的產(chǎn)品本身上，這是模具制造商需要既快又好完成的一種戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)變。在這一轉(zhuǎn)變過程中，制造廠需要將加工方法、工藝流程和機床設(shè)備、切削刀具等經(jīng)標準化后歸檔保管，這樣可使知識和經(jīng)驗在以后整個車間的生產(chǎn)中實現(xiàn)資源共享。技術(shù)資源共享和標準化也使在線測量技術(shù)的應(yīng)用成為可能，最終可使整個加工過程得以改進。它代表著一個向縮短加工周期、提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益的可預(yù)測加工和無人化加工方向發(fā)展的趨勢。

    一些美國模具制造公司已開始采用先進的零/負余量加工技術(shù)，雖然目前只有約1%～2%的模具加工車間采用該技術(shù)。但他們可以通過充分發(fā)揮已具備的高技術(shù)加工優(yōu)勢，然后逐漸擴大到其他產(chǎn)品制造領(lǐng)域，如汽車、航空等復(fù)雜形狀高精度零件的制造。只要樹立起“質(zhì)量第一”的思想，采用先進制造技術(shù)，就能使企業(yè)始終保持超強的市場競爭力。