模具行业高速加工机床特点及期望

精密零部件加工基于模具机构的特殊性，以及产品质量的高要求，虽然模具行业与其他行业都在广泛运用高速加工机床，但适宜模具行业的高速加工机床与其他行业有着不同的特点以及发展方向。

（1）大承重和高刚性。由于模具正在向大型化方向发展，如矿泉水瓶盖多腔热流道模具（16腔－96腔）、轿车侧围模具、汽车前后保险杠模具等，都是轮廓尺寸较大的，其加工设备必须具有足够大的台面尺寸和工作行程。机械加工这些模具，重量由几吨到几十吨，而且15t以上的大吨位模具非常普遍，加之质量的高要求，为此要求适合模具加工的高速加工机床工作台面能承受大重量，结构刚性要高。

（2）高转速和大功率。近几年来，高速铣削在模具加工中已显示了极

（3）高动静刚度。模具材料的成分特殊，其强度和硬度都很高，加上常常采用加长的小直径端铣刀加工模具型腔，在加工过程容易发生颤振，为了确保模具零件的加工精度和表面质量，运用于现代模具制造的高速机床必须有很高的动、静刚度，以提高机床的定位精度、跟踪精度和抗振能力来确保模具的最终高精度、高质量。

（4）多轴联动及良好深孔（腔）切削能力。模具型腔多为复杂的空间曲面及较深的沟槽构成，且许多模具具有深孔腔，如汽车内饰零件、食品包装盒模具。为了达到对3D曲面的高精度、高速度和高稳定性加工，希望高速加工机床能多轴联动，以此来实现一次装夹后的多方位、高精度、高效率加工；为彻底创新模具加工工艺，改变传统电加工、人工处理等无法实现高精度的工序，高速加工机床应具有良好的深孔腔综合切削能力。

（5）机械加工复合加工或柔性智造能力。普遍的高速加工中心已可将许多机加工工序复合在一台机床上实现，但这仍不能完全适应模具加工。如将机械加工、电加工、化学加工、超声波、精密测量等不同工序复合到一台高速加工中心或柔性智造单元，或至少能兼备两、三种以上工艺特点的高速复合加工中心是现代模具智造机床的发展方向，此设备将实现模具现代智造的飞跃。

（6）机械加工高精度的数控控制系统。要实现高速加工能力，机床需要具有高精度的数控控制系统。

一方面，高速加工机床数控系统应拥有高精度插补，这是数控系统高速、高精度化的基础。CNC的伺服系统执行的是NC代码经数控系统离散后的数据，高速、高精度的加工首先要求的是极短的插补周期和高的计算精度，如FANU16i采用纳米级的位置指令进行计算和数据交换。

其次，高速加工机床数控系统还应有高精度前馈能力。CNC的伺服系统是复杂的控制系统，传统伺服控制系统主要是对伺服位置偏差、速度偏差进行PID调节控制，由于没有利用已知的后继插补输出条件、机床移动部件的惯性、摩擦阻尼滞后等信息，在高速加工中的动态跟随误差会比较大。

精密零部件加工在现代高速数控系统中，一般采用前馈控制减少伺服系统滞后，如SIEMENS840Di数控系统采用的速度前馈及转矩前馈跟踪误差补偿等技术。另外，高速加工机床数控系统还应具有续轮廓前瞻控制（Look ahead）能力。

广东机械加工厂在高速加工中，为了保证机床在高速运动条件下的精度和平稳性，系统必须看到将要执行的一系列空间待加工路径，尤其多轴联动控制时，须由各轴理论加减速与各轴实际允许加减速对比来决定是否降低当前速度或提高到理论速度，动态地调节进给速度，以此实现高精度、高质量。