相较于传统加工技术而言，数控加工技术本身具有非常巨大的独特优势，这也就使得其在模具制造领域中被大力推广与广泛应用。而传统加工技术现阶段已无法达到社会生产过程中提出的诸多新需求，所以时展也要求将数控加工技术在模具制造领域广泛推广。本文在此基础上先讲述了在模具制造领域数控加工工艺能够发挥出的作用。并就这方面详细谈论了数控加工技术在其中存在的巨大优势与发挥出的积极意义。同时讲明了应用数控加工技术的过程中的主要注意事项，以期给予相关人士参考借鉴之用。
从某种程度而言，在社会生产活动中，经过模具加工后而生产出的价值，基本上都要比模具自身价值要高。由此可见模具加工制造在社会生产活动中所发挥的巨大积极意义。科技创新更是在很大程度上带动了模具产业步入数字信息化发展道路上。这也使得数控技术在模具制造领域中所产生的积极意义越来越大，促使数控加工技术在其中的影响力也逐渐提升。同时还在一定程度上促使制造工艺与质量得到提高。从未来整体趋势而言，模具行业正逐渐迈入智能化、集成化与自动化的发展道路上。
1．1增强精准度传统模具制造需要通过铣、车、磨等诸多程序的工艺流程才能完成。而且在加工阶段，想要较为理想的把握模具制造的精准度显得尤其困难。近年来，伴随信息技术的迅猛进步，数控加工技术随之在模具制造领域产生的作用逐渐增强。渐渐在该领域引进比较适用的先进设备，如数控铣床设备与成型机床等等。这些设备的引入不但很好地达到了各种外形模具对空间与曲面提出的相关要求，而且还扩大了加工材料选择范围。数控加工技术可以对某些难以进行加工的材料，或者是形态十分复杂的材料，以及稀有金属材料等，均可以按照预先的设计展开高精度加工。也正是由于数控加工技术应用于模具制造领域能够提升其制造的精准度，促使此项技术被广泛应用。
1．2提升生产效率市场经济快速发展与进步，需求具有较强竞争力的产品带动生厂效益的增高。而不断把模具制造的生产周期缩短，增强其品质，有效控制生产成本，均可以在一定程度上增强产生在市场经济中的竞争能力。所以在对其进行研发的时候，应在产品质量得以保障的前提条件下最大限度缩短生产周期，增强成品生产效益。如此才可以更有利地保障企业在市场竞争中具备较大的优势。数控加工技术利用自身比较快速的切削工艺而生产出的模具产品存在效果较佳的稳定性能，质量也相对较好。这样不但可以对常见模具材料，也能对质地比较坚硬的材料进行加工。此外，相较于传统的铣削工艺，数控加工技术在加工速度上更具优势，大致上要快十倍左右。此项技术能够有效保障加工出的大型模具误差在0.01mm左右。这些优势都是传统加工技术难以比拟的。
1．3促进模具制造业步入智能化发展道路在当今这个信息时代，信息技术已经渗透到社会生产中各行各业之中。信息网络技术与磨具制造的有机结合不仅促使模具制造业步入多元化发展道路，也促使模具制造业步入数字化和智能化时代。现阶段，模具的虚拟设计正被更广泛的应用，敏捷制造工艺目前已成模具加工的有效途径之一。将网络信息技术引入模具制造领域，不仅可以大大提升模具制造业的生产效率，还可以进一步促使模具的使用功能得到有效发挥。对于模具生产制造企业而言，企业将网络信息技术引入数据采集系统，可以起到提高数据传输效率的作用，从而满足企业对追求高效率、高质量模具制造的要求。比方说，对于某些空间曲面之类的零件加工，若是使用传统工艺是很难完成的，这种情况就能够采用数控加工技术展开智能化加工。数控加工技术还伴随科技发展而不断提升，各类与模具制造有关的信息资源也通过互联网实现了资源共享，模具制造正步入发展新高度。
2．1实现高效的生产效率数控加工工艺通过数字化系统对设备实施操作，从而有效对加工过程进行了控制，模具制造效率也随之得到很大的提升。生产成品质量相较于通过传统工艺制作而成的模具质量要高很多。通过传统模具制造技术生产的成品，不但时间上过程，而且施工工序也比较复杂。而数控加工工艺很大程度的弥补了传统加工工艺的这些不足之处，有效缩短了各个工序加工所耗用的时间，生产效率上有了很大的提升。企业使用这种先进的生产工艺，可以在一定程度上扩大企业的经济效益，推动企业长效健康发展。
2．2实现高度自动化性能数控加工工艺通过数据化系统对设备实施操作，这也使加工过程的连续性非常良好，这种加工工艺方式的优势主要体现在两大方面。其一，数控加工工艺高度自动化性能，大幅度降低了人工成本在这里面的投入，参与实际生产作业的相关人员很好地避免了高强度劳作的付出。如此也就很好地实现了较佳的生产效率。其二，随着科学技术的不断发展，模具制造逐渐向智能化、数字化、自动化方向发展，在数据采集系统中，模具制造能够实现连续性。模具加工质量有了很大的提升，有效控制了误差出现的几率。
2．3实现高质量产品性能在传统模具制造中，影响模具加工质量的因素众多，制造的模具质量也就很难得到良好的控制，这也就造成了许多模具制造产品质量水平较低，次品率与废品率出现的几率比较大，从而较难达到高的质量标准。但是使用了数控加工工艺的机床中是有着比较先进的核心装置，同时里面也采用了数字化操作系统，这也就可以将误差尽可能控制在最小范围之内，确保加工的精确度，模具质量极为稳定。
2．4实现多坐标联动传统模具制造工艺难以制造某些类型比较复杂的模具，这个难题在数控机床基础上就可以得到很好的解决，其能够完成诸多复杂模具的制造。在模具制造数控系统中，驱动部件是数控系统的关键要素。模具制造工作人员在实现模具复制和模具数控联动时，可以保障模具实现多坐标联动。尤其是在展开复杂模具复制和制造方面，可以借助网络信息技术可以实现模具的平面直线加工和空间直线加工，从而减少相关工作人员的工作量，进一步提高模具制造效率。
3．1相关技术人员在进行操作时应具备足够专业的数字化知识相较于传统的模具制造业，数控加工工艺与其拥有很大的差异，此种工艺对相关技术人员拥有较高的要求，需要操作人员具有一定程度的、比较专业的数字化技能。相关技术人员需要在提升自身专业技能水平的同时提高自身素质，并在日常生活中加强数控语言的积累，比如代码的编写、数控加工技术等。
3．2合理分类加工模具，选择与之相符的制造方式数控加工技术多种多样，在实施模具制造过程中，一定要以效益最大化作为前提条件，然后在选择出与实况相符的加工方式。所以，这也就要求模具制造前期阶段，需要科学合理分类加工对象，综合考虑具体情况采取与之相应的制造方式。比方说某些呈曲面或是外部形态复杂的模具，就能够使用以铣为主的加工形式。针对旋转类型的加工对象，就可以使用以车为主的加工方式。
伴随数控技术在模具制造领域的大力推广与广泛采用，产生了非常良好的影响力。在很大程度上提升了模具制造的生产效率，有效缩短了这方面的生产成本。同时还大幅度提升了产品质量水平，加强了企业的市场竞争能力。由此可见，随着信息技术的不断进步，数控加工工艺在模具制造领域中所产生的作用越来越大。为模具制造业的发展奠定了良好的技术条件。因此，研究数控加工技术在模具制造中的应用也就显得极为有必要性与重要性。我国近年来对这方面的研究更是投入了大量的关注度，以此通过数控加工技术的充分合理运用实现模具制造的高效、高质生产。从而进一步推动模具行业的快速稳定健康发展，促使其在社会生产活动中发挥出更大的影响力。
［1］王成．浅谈数控加工技术在模具制造中的应用［J］．机电信息，2010，264(18):66．
［2］滕冠．数控加工技术在模具制造中的应用［J］．科技传播，2011，45(12):185，192．
［3］周红珠．数控加工技术在模具制造中的应用探析［J］．中国城市经济，2011，150(15):139．
［4］李媛．浅谈数控加工技术在模具制造中的应用［J］．科学咨询(科技·管理)，2014，385(08):88～89．
［5］楚丹妮．数控加工技术在模具制造中的应用［J］．电子技术与软件工程，2015，53(03):172．
［6］唐永忠．数控加工技术在模具制造中的应用［J］．农业机械IM电竞，2015，807(15):127～128.
本文应用Pro／E软件的建模模块构建零件的三维图形，应用MasterCAM制造模块对热锻模具零件进行加工设置、数控仿真和数控编程、后处理，自动生成零件的数控加工NC代码，提高了产品的加工制造能力。
随着现代数控制造技术的不断发展，一些先进的三维软件不断应用到机械制造业的产品设计与制造过程中，其中Pro/E和MasterCAM软件是当前国内外模具设计与数控加工领域中使用最广泛的CAD/CAM一体化软件之一，集二维绘图、三维曲面设计、模具设计、刀具路径模拟、真实感模拟以及生成NC程序代码等功能于一身。本文以Pro/E和MasterCAM软件为平台，对支臂模具进行三维建模，然后根据产品形状进行数控加工仿真，并自动生成加工代码，以缩短产品设计与制造周期。
支臂模具主要用于热锻工件，零件结构较为复杂。利用Pro/E软件分别构造这些特征的草图，经过拉伸、旋转、拔模和倒角等操作，完成支臂模具模型，如图1和图2所示。
Pro/E中的三维模型建立完成后，要建立笛卡尔坐标系如图3所示，这样在MasterCAM软件中打开后的机床坐标系就建立完成了。然后在Pro/E中保存副本（见图4）IGS格式文件并在MasterCAM软件中通过菜单→档案→档案转换→IGES→读取，然后找到该文件就完成了文档的转换了。
（1）粗加工：曲面挖槽。粗加工尽量选用大的切削用量，把多余的毛坯除去，如图4所示。在零件中各圆角的大小不同，因此选择的刀具也不同。开粗的刀具有f25mm、f16mm球刀，加工参数的选择如图5和图6所示。实体切削验证：进行实体切削验证图7，看有无过切现象，如无过切，则可选择和机床配套的后处理器生成NC加工程序。
（2）精加工。残料清角：利用残料清角功能完成各曲面间过度圆角的加工，调整好合理的切削参数如图8所示，输入上道工序为粗加工的刀具直径和圆角半径参数。自动计算出残料的刀具路径如图9所示。平行铣削参数中有一项加工角度的选择，根据被加工工件的形状我们可以选择合适的角度，这样可以避免90°角度X轴和Y轴机床换向的冲击过切如图10所示，图11为实体模拟验证。
经检查、编辑和模拟加工确认无误后，就可生成加工程序了。利用MasterCAM软件的后处理功能，将零件的加工刀具路径生成所需的NC代码，在这里以曲面粗加工为例转换后程序如下：
本文对模具制造技术发展的历程进行简要阐述，并结合基本发展要求和工艺，对整体模具数控加工技术的应用进行集中阐释，旨在提升同行业者进一步优化实践行为。
我国的模具制造业是比较基础的手工行业，不仅是国家经济的物质基础之一，也是整体工业发展的基础依托。在模具进行产品制作的过程中，终端产品的价值要翻上几十倍。我们生活中的方方面面都不能脱离基础模具制造，而整体行业要想在竞争激烈的市场中占有相应的份额，就要集中优化相关的模具制造技术。
近50年，我国的模具制造业发展分为三个阶段。在模具制造项目发展初期，基础的制造工艺主要是硬件设备的引进，并结合相应的合资运营结构，实现低价代替进口模具的发展态势。这个阶段，整体生产质量和水准都有所提升，并良性助推我国基本物资生活需要，形成了以数控机床为先导的模具制造业。之后，模具制造业以跨越式发展进入稳定发展时期。计算机技术和数字化媒介的发展，推动整体模具制造业装备的革新和进步。虽然复杂模具得到了有效生产，但由于基础技术的落后，相对的数控结构还是依赖进口，一些项目的发展受到技术的限制。进入21世纪，我国的模具制造行业进入了空前发展期，不仅先进的数控技术得到了良性发展，也有力助推了整体进出口结构[1]。由于数控技术的不断推进，相应的专项技术也实现了我国模具制造业水平的大幅度提高。
科技的进步，带动整体模具制造技术发展逐渐走向标准化和专业化，基础的模具制造成品精密度也越来越精良。不仅整体微细化程度逐渐加大，而且对大型模具的基础设计技术也得到了显著提升。对于我国模具制造基础工艺的要求，就是在基础研发和制造的基础上实现总体项目的优化升级。
2.1模具制造材料革新新时代对于基础模具的材料有了优化升级，既要满足相应的使用性能，也要具有优质的可塑性，从根本上实现整体模具制造工艺的顺利完成。基础实践证明，只有保证基础材料的优质提升，才能进行优化的技术升级，而只有相应技术得到有效改变，才能创造出更大的经济价值和效益。因此，在模具制作工艺运行过程中，最基础的是对基础模具材料的选择。不仅能从根本上影响整体工艺的经济质量，也与模具的具体使用寿命有关。更关键的是，模具制作材料的选择直接决定模具的基本使用寿命，需要相关设计人员给予必要的重视[2]。
2.2模具制造工艺革新要想从根本上提升整体模具制造的质量，基础的工艺手段是基本的提高项目，相关设计人员必要保证基本模具的精度效率。在实际的模具制造工艺运行中，要实现技术项目的优化革新，以保证整体项目的升级加工。于是，数控加工、微机控制加工等技术被广泛使用。2.3模具制造技术革新随着时代的进步，模具制造行业开始逐渐走向精度制造。这就需要相应的工艺技术能符合时代要求，满足整体模具制造工艺的发展进程。新型的CAD/CAM/CAE系统就是为了更好地实现整体数控编程项目的顺利推进，将整体模具制造项目转型为智能化和自动化的高新技术，从而在相应的技术中实现基本的人机交互，能对整体仿真技术进行实际操作，实现模具零件的有效加工处理。
3.1基础项目精度控制模具制造项目最重要的技术研究标准是基础模具的精度。只有保证基本模具的高精度制造，才能实现数控加工的真实有效，才能保证整体的模具加工过程符合时代化的要求。因此，在实际的模具数控加工过程中，要对基本的几何精度和基础加工准确度进行实时控制，以实现系统误差的最小化，保证整体闭环补偿控制技术得到有效应用[3]。
3.2基础项目智能控制在进行基本模具制造过程中，基本的高速切削技术是最佳的工作路径，能实现对基础振动的有效规避，并且对于排屑的速度能进行优化提升，同时能减少由于热处理而产生的模具变形，从根本上提升整体模具的根本精度和模具的整体质量。在高速切削技术运行过程中，数控系统要进行精密的计算和实时控制，实现整体超高速通信通道的建立。
3.3基础项目网络控制在运行基础的数控技术时，要集中力度保证柔性制造系统和计算机集成制造系统的合理化运行，实现整体通信技术的优化升级，真正实现计算机技术对整体模具制造项目的远程监控和技术指导。同时，要能通过基本的加工控制，保证对技术进行实时评价和纠偏，从而达到线基础项目途径控制在数控技术中，基本的计算机控制系统能实现对整体模具制造的监控，保证整体项目和局部项目的顺利协作，形成技术的自动化制造以及自动化纠偏的先进模式。同时，基本的计算机控制系统在智能化编程过程中可实现整体数据库的建立，以实现操作便利的基本要求。
3.5基础项目能力控制在模具加工过程中，基本的柔性控制十分必要，是要对整体加工对象进行合理化的调控，以实现同一款机床制造不同种模具的能力，促进数控技术的多元化能力提高。数控技术是一项开放式技术，既要保证专用制造，也要能实现通用的功能延伸，实现调整数控技术的柔性自动化应用能力。
4.1激光加工技术对于模具制造来说，基本技术的发展才能推动整体项目的进步。激光是这几年比较流行的项目技术，是一种亮度高、方向性和单色性能好的辐射光，是对光束进行合理化的汇聚。而在模具加工过程中使用激光加工技术，能对被加工物体进行适时的精密处理，有效规避磨损以及加工变形等问题。
4.2超声波加工技术物理中的超声波是对振动的研究。在模具制造中使用超声波，能实现导电材料以及不导电材料的差异性切割，有效实现悬浮切割效果。
4.3冲压模具制造技术最新的技术是对冲压模具的制造，保证在基本的冷冲压加工项目中进行基础材料的加工。冲压模具是一种比较特殊的工艺装备。在室温条件下，技术人员利用安装在基础压力机上的模具对整体材料进行压力施加，以达到实际切割的效果，实现材料的塑性变形，从而在这样的操作过程中获得需要的元件。
4.4高压水射流程切割技术在项目运行过程中，要实现整体切割技术的运用面积，要保证以水为基础载体，有效转化相应的压力能和动能，实现整体切割工艺的顺利完成，保证基本切口的凭证以及整体加工过程的绿色环保，并且适用于各种材料的模具制造。
总而言之，模具制造的数控技术要紧跟时展步伐，不断创新和研发。在实际运行结构中，要积极研发项目的突破路径，实现整体模具数控加工技术的革新和发展。不仅要提升整体研发人员的时代意识，也要从根本上提升技术的实际运行能力。
[1]谢暴，杜兰萍，刘艳华，等.校企合作模式下基于工作过程的学习情境设计———以《模具数控加工技术》课程为例[J].职业技术教育，2011，（2）：63-65.
[2]李东君，钱晓琳.网络环境下模具数控加工技术课程教学设计研究[J].常州信息职业技术学院学报，2011，（1）：44-46.
1.1“3+2”轴加工模式“3+2”加工是五轴加工的常用模式，它指的是在五轴加工过程中，在两个旋转轴（ABC中的两个）的矢量方向确定后，3个直线轴（XYZ）做三轴联合运动完成零件加工的方式。这种加工模式能够提高生产效率，减少装夹次数，避免零件的安装误差。这种加工模式在加工箱体、模具零件的底部或侧壁时，可使用短刀具加工提高加工刚性。在进行“3+2”五轴加工模式时，先要建立定位坐标系，然后确定机床的旋转轴后在进行零件的定位加工，在斜面上加工孔时，采用这种加工模式，体现出很高的效率。“3+2”模式的五轴加工编程相对简单，对五轴机床的磨损小（旋转轴的使用寿命比直线”模式的五轴加工不足是：加工时两个向量之间存在加工界限，在精度不高的五轴机床上加工时会产生“台阶”，而五轴联动加工则可以避免。
1.2“4+1”轴加工模式“4+1”轴加工指的是：在进行五轴加工时，一个旋转轴（ABC轴中的一个）角度确定，剩下的三个直线轴加一个旋转运动轴可同时做联合运动完成零件的加工。这种五轴加工模式适合加工近似回转体类的零件。在保证刀具不干涉的情况下使用采用“4+1”轴加工可以减少零件装夹次数，提高生产效率，提高零件的加工精度。
1.3五轴联动加工五轴联动加工指五个运动轴（包括XYZ三个直线轴和ABC中的两个旋转轴）同时运动对零件进行加工的一种模式。在进行五轴联动加工时，可对加工过程中的刀具轴线方向进行优化，改变刀轴的矢量方向，保证在整个刀具路径上都可保持最高效的切削模式，具有连续性，没有加工的接刀痕迹，表面粗糙度好等优点。五轴联动加工不仅能控制加工误差，而且能提高零件表面质量，同时可根据工艺要求，均匀地切除复杂曲面材料，这样就能有效控制工件的应力和热变化。例如在加工螺旋桨、航空发动机的整体叶轮时都需用到五轴联动加工保证产品的质量和精度。以上三种加工模式如图1所示：图1五轴加工模式
要加工出高质量的五轴零件需要有先进的五轴设备、高效的五轴编程软件和合理的五轴加工工艺，三者缺一不可。具体操作流程为：根据加工条件，用CAD/CAM软件完成零件的三维造型及刀路设置，根据机床性能后置处理生成数控程序；然后应用仿真软件进行欠切、过切、碰撞检测以及试切削；最后操作五轴机床完成零件的加工。
2.1五轴机床五轴数控机床相对于三轴数控机床来说，不仅仅是增加两个旋转轴的问题，它在算法、控制技术上有着很大的提升，其关键技术包括主轴速度、驱动技术和控制技术，这些参数影响了五轴数控机床的加工范围和加工精度。
2.1.1主轴速度。五轴数控机床在复杂异形件时，经常需要用到小直径刀具来提高零件表面质量，为此需要主轴具有较高的转速。如今五轴机床的主轴大多都采用电主轴（主轴速度基本保持在20000～50000r/min）来提高效率，减少能量损耗数控机床。在细微铣削（铣刀直径一般采用0.1～2mm）加工过程中，需要机床具备更高的主轴转速。
2.1.2驱动技术。在进行复杂曲面加工时，经常需要对五轴机床的主轴转速和角度进行制动和变速以适应各种型面的加工。为达到在较高的进给速度或在短距离的走刀路径上，平稳地加工零件的轮廓，这就要求设备具有很高的主轴加速度。因此，在五轴加工过程中，主轴的加速度将控制着零件的加工精度和刀具的寿命。目前，普通的加工中心基本都是采用伺服电机和滚珠丝杠来驱动直线轴运动，但对于高端数控设备现已开始采用直线电机，如德国DMU公司的DMC75VLinear高速五轴加工中心。直线电机的优点包括：可简化机床结构，减去机床中将回转运动转换为直线运动的机械传动部件，减少能量损耗，从而有效提高零件加工精度，保证各轴的动态性能及移动线速度的稳定性。如今，大部分的五轴联动加工中心基本都采用转矩电机来控制主轴头和回转工作台的运动和摆动。转矩电机是一种同步电机，属于直接驱动装置机构，它在转子上固定有需要驱动的零部件，这样就能尽量减少机械传动零部件。转矩电机的伺服响应灵敏，输出扭矩大、无传动间隙、无零件间的接触传动（避免磨耗）等特点，其角速度是传统蜗轮蜗杆机构的6倍以上，在驱动主轴头摆动的加速度可达3g以上。采用转矩电机替代传统的机械传动结构可以将设备简化，减少零部件数量，提高传动效率，同时提高整个机构运行的稳定性，从而提高零件的加工质量和效率。
2.1.3控制技术。五轴联动加工就是要实现5个运动轴的同时运动，完成零件的加工。由于旋转运动轴的存在，导致坐标系是运动变化的，使得编程算法比三轴机床的算法复杂很多，各种插补运算量庞大，同时细微的旋转坐标轴误差将导致很大的加工误差。为此，要求五轴联动加工中心数控系统具备强大的控制和伺服能力以及高效的运算速度和控制精度，同时还要求系统具备良好的刀轴中心点控制管理能力，实现刀具长度补偿和刀具半径补偿，从而实现圆柱面和倾斜工作面的高效加工。目前在五轴联动加工中，常用的数控系统有：德国Siemens公司的Siemens840D和Heidenhain公司的iTNC530，它们广泛应用于各种高端的数控设备中。
五轴数控加工工艺的划分模式有：按粗、精加工分，依据零件的形状、尺寸及精度等因素，将粗精加工分开的原则进行工艺划分；按刀具集中分，按选择的刀具进行工艺的划分，可以减少换刀次数，缩短加工时间，提高加工精度及效率；按加工部位分，遵循的原则有先近后远、先简后繁、先平面后孔。五轴联动精加工时，五轴设备的刚性、切削能力以及被切削材料的硬度都是应该考虑的因素。根据机械加工工艺规程，在五轴精加工时一般预留0.5～0.8mm的余量精加工。过大的切削量是不允许的，它将对五轴机床的主轴造成损坏，因此工艺人员在制定工艺方案时，应着重考虑五轴联动加工时的切削参数，并书面告知操作人员注意事项。同时在进行五轴联动加工前应进行仿真验证，避免碰撞及过切现象的产生。
2.3.1刀轴控制。五轴联动加工过程中的刀具轨迹非常复杂和抽象，为了加工出复杂异型零部件的曲面及空间，经常需要进行多次坐标系和刀轴的变化来完成零件的加工，同时还要考虑各运动轴的协调性，避免干涉、碰撞现象的产生，因此在执行程序前需要用CAD/CAM软件对刀轴进行验证。
2.3.2试切加工。在五轴联动加工过程中，为提高多轴加工的效率及保证加工系统的刚性，实际的切削参数往往要比NC程序中设定的值低（尽量先将倍率调到较低值，然后慢慢提高，直至找到一个最佳方案）；另外，当五轴设备的五个运动坐标轴都在运动时，其刚性比三轴设备要低，如果处理不好，将直接影响设备的性能和产品的加工精度。
2.3.3CAD/CAM软件。要实现复杂曲面的五轴加工，关键需要五轴CAD/CAM软件来实现加工工艺。如今能进行五轴编程的软件有UG、hyperMILL、cimatron、powermill、caxa制造工程师等，其中由于powermill软件具有功能强大，操作简便等特点，在国内市场的占有率正在逐年提高。现在越来越多的学校、工厂正在用powermill软件编制五轴加工刀路，完成复杂异形零件的加工。powermill软件中的五轴加工策略很多，其中“曲面投影精加工”策略的加工范围广、生成的刀具路径质量高效，特别适用于复杂曲面的加工，越来越受到机械制造工艺师的青睐。为此，研究“曲面投影精加工”的原理、相关参数的含义以及使用方法，对用好该五轴加工策略意义重大。
2.3.4刀路优化。在编制NC程序时，要避免刀轴不必要的、过度的摆动，防止因机床主轴或工作台过于频繁的摆动，造成机床的损坏。在进行刀路优化时，着重要注意连接刀路的设置，生成多轴刀路后，还需根据机床性能、零件特征，调整连接刀路参数，优化刀具路径。
2.3.5仿真验证。由于五轴设备贵重，加工程序量大，需要考虑的干涉、碰撞问题较多，所以实际加工前一定要先进行模拟加工。如今的CAM软件基本只能进行程序的验证，很难仿真实际的工艺工装等实际加工情境，所以在进行实际的五轴联动加工前，建议编程人员使用专业的多轴数控仿真软件（VERICUT）进行仿真加工，来验证工艺及程序的安全性、可靠性，同时增强操作者和机床的安全保障。
据笔者对所在地8所开设数控专业的中职、技工学校和数十家机械制造企业的调研，企业普遍反映数控专业的毕业生并不完全符合现代制造企业对数控加工技术工人的要求，主要表现在以下几方面。
1.缺乏职业意识和吃苦耐劳的敬业精神随着国家对职业教育的大力投入，职业学校添置了大量数控设备，逐步走出了数控加工实习实训设备不足的窘境，在增加学生数控机床操作时间的同时，大幅削减甚至取消普通加工的实习时间，忽视了钳工、普车等普通加工对学生职业意识特别是吃苦耐劳精神的培养作用。
2.操作能力特别是解决实际问题的能力差很多学校虽然添置了大量数控设备，但出于人身、机床安全方面的考虑，学生的实习材料大多还是铝料、塑料，并没有进入真刀实枪的实战，只是把原来在电脑上的模拟搬到了数控机床上。学生到了企业感觉好像什么都学过，但什么也不会做，需要企业重新培养。
3.工艺分析能力基本就是一张白纸有些学校实行从课堂一步到数控机床的教学模式，使得作为数控加工工人必须具备的金属切削原理与刀具、机械制造工艺学等专业基础、专业工艺知识等不能通过实践得到检验，丧失了理论指导实习、实习中总结理论的锻炼机会，很多学生在离开学校时已经把这些应该掌握的专业知识还给了老师。
4.动手能力差，手脑并用的能力更差在制造业工作，动手能力最重要。但事实是学数车的不会磨刀，学数铣的不会装夹。很多学校把职业技能鉴定也搞成了应试教育，考什么练什么，更有甚者要求学生背程序。虽然在目前的职业技能鉴定模式下，绝大多数学生都可以在毕业前顺利取得数控中级职业资格证书，但企业不认可，学生也没自信，最后转行也就成了必然。
5.质量意识薄弱，测量能力差质量是企业的生命线，是企业生存和发展的根本。学校的“60分万岁”跟企业的合格产品完全是两码事，要生产出合格的产品，就要求工人要有很强的质量意识，具备很好的测量能力。会开数控机床，会编制加工程序，不代表就会测量，特别是关联精度的控制。
6.适应、应变能力差企业根据生产需要进行岗位调整时发现，由于有些学校忽视专业知识和普通加工实训的教学，学生适应、应变能力极差，不要说换设备、换工种，就是换数控系统也不行，会法兰克的不懂华中，会华中的不知道广数。个别学校甚至给数控设备配上电脑，把手工编程的教学也免了。
现代制造技术是在传统加工技术的基础上发展起来的，自动化的数控机床离不开钳、车、铣、刨、磨等普通加工技术，离开了普通加工技术的奠基作用，数控加工专业教学就是空中楼阁。
1.钳工实训对数控加工专业教学的作用钳工是机械制造中最古老的金属加工技术，具有两千多年的历史。19世纪以后，各种机床的发展和普及，特别是数控加工技术的广泛应用，使大部分钳工作业实现了机械化和自动化，但在机械制造过程中钳工仍是广泛应用的基本技术。钳工作为一种以手工操作为主的工种，在数控专业教学中对学生职业道德、职业素质特别是吃苦耐劳精神的培养具有不可替代的作用。首先，通过钳工实训，可以提高和培养学生的工程实践能力、创新意识和创新能力，培养学生的劳动观点、质量和经济观念，让学生熟悉安全文明生产知识，养成安全文明生产的习惯。钳工实训需要学生细心观察，反复实践，失败了就从头再来，对培养学生一丝不苟、严谨踏实的工作作风最有效。其次，通过钳工实训可以让学生掌握作为机械操作工人必须掌握的钻削、锯削、锉削、铰孔、钻头刃磨、攻丝套丝等基本操作技能，锻炼和提高他们在数控加工中经常用到的画线技能。钳工制作最讲究加工工艺，所以钳工实训也是一个提高学生工艺分析能力的很好途径。再次，通过钳工实训可以更快地提高学生的测量技能。钳工实训可以说是所有机械加工工种中使用量具种类最多、使用最频繁的工种之一，通过钳工实训可以让学生掌握大多数量具的使用和测量技巧。钳工锉配可以让学生更好地理解尺寸精度与形位精度的关系，有利于对学生精度概念和质量意识的培养。第四，通过钳工实训可以培养学生的团队协作精神。学校装配钳工的实训一般分小组进行，需要学生协作完成，有利于提高学生的人际协调素质和沟通素质，激发学生的创造创新精神。学生在完成装配任务的过程中，学习常见机构的装配技巧，体验零件质量对装配精度的直接影响，提高常用夹具的使用技能。
2.普车普铣实训对数控加工专业教学的作用数控机床就是在普通机床的基础上加装了计算机数控系统。数控专业开设普车普铣实训，可以为数车数铣技能教学打好基础。通过普车实训，可以让学生对金属切削过程有一个明确的认识，熟悉工件的装夹、刀具的安装、切削原理、走刀路线、技术测量与精度控制、工艺参数等知识与操作技能，使学生对机床切削加工有一个感性认识。普通机床操作是数控机床操作的基础，在学习数车数铣前学好普车普铣技能可以起到事半功倍的作用。
首先，通过普车普铣实训，可以提高学生操作机床的水平。普车普铣上有多个操作手柄，可以充分训练学生的眼、脑、手脚的协调性、灵活性，使学生成为身手敏捷、反应快速、动作准确连贯的熟练操作者。而在数车数铣上，并没有这么好的练习效果。
其次，通过普车普铣实训，可以强化学生对切削过程和切削用量的感性认识。一些熟练有经验的车工师傅看铁屑形态、凭进刀切削时手的感觉，就可以判断出有多大的切削用量，判断出切削用量是否合理，这种手感在数车数铣上是学不到的。由于普车普铣加工是开放的，学生可以观察到整个切削过程，更容易感觉到声音、振动，观察到铁屑的形状及颜色等，也容易察觉到机床是否存在事故隐患，对刚性、变形、顺铣逆铣的差别等也有更直观的认识。
再次，通过普车普铣实训，可以使学生更好地掌握刀具刃磨技能。车工的关键技能是对刀具的正确处理，学生只有不断磨刀IM电竞、试切，反复摸索改进，才能真正掌握刃磨刀具的技能。认为数控加工多用机夹涂层刀具，不需要掌握刀具刃磨技能的想法是片面的。据笔者调查，很多企业在数车加工中使用高速钢、焊接刀具。铣工的关键技术是工件的正确装夹，完全可以在普铣上学习。第四，通过普车普铣实训可以让学生对机械加工有一个准确的认识，有利于学生职业意识的形成。经过普车普铣加工和刀具刃磨的艰苦训练，对学生吃苦耐劳精神的形成是大有好处的。学生到了企业就能更快更好地适应现代制造企业对机械加工工人的要求，不至于出现很大的心理落差。
在加工过程中，刀具的选择需要根据加工工艺和加工方法的不同来进行确定。特别是在数控加工中，利用高速切削不仅有利于加工效率的提升，而且加工质量也能够得到保证，有效的降低切削变形的机率，使加工周期缩短，所以在高速切削下对切削刀具的需求进一步增多。目前还有一种干切削方法，这种切削方法在不加切削液或只加少量切削液的情况下进行切削，所以需要刀具具有良好的耐热性。相对于普通机加工工艺来讲，数控加工工艺对刀具的性能具有较高的要求。由于当前数控加工工艺成为现代加工行业的主要工艺，这也导致刀具行业发生了较大的改变，其已不再单纯是为了刀具的生产和供应，而开始向新切削工艺和相关配套技术的产品开发转变，刀具生产商也成为当前加工行业提高生产效率和质量，降低生产成本的重要合作伙伴。
在传统机加工工艺中一些加工工艺由于不能进行精准掌控，所以轻易是不会用的，但利用数控机床进行加工时，这些慎用的加式方式都变得具有可行性。而且数控加工过程中，已利用圆孤插补、背幢法、数控修整法将传统孔位加工使用的充填法、空刀法和修整法进行替代。而且硬切削加工工艺也开始在加工中进行应用，不仅有效的确保了加工效率的提升，而且对于加工成本在很大程度上有所降低，设备投入的资金也减少。同时相对于湿式切削方法相比，干切削可以说是一种绿色制造工艺，其在切削加工上具有十分明显的优势，但由于其切削力较大，切削过程中存在着变形及刀具磨损大的问题。
在传统机加工工艺过程中，在对机床进行操作过程中，工人往往是凭借自已的实践经验和技术经验进行操作，从人的控制能力和安全角度等方面考虑，一般是比较保守的，特别对复杂的曲线和曲面，工人操作易出现差错，为减少废品率，切削用量的选择总是慎之又慎。数控机床是采用控制系统控制机床动作，不论什么形面都可用程序方便地控制加工过程，刀具在工件上的运动轨迹是全自动的和灵活、不间断的，在程序中可对加工过程设置最为合理的切削用量，不会对材料带来浪费和不必要的损耗，最大限度地提高加工效率，这是普通机床加工不可比拟的。
无论是传统机加工艺还是数控加工工艺过程中，在进行切削时都不可避免的会存在着热变形。而热变形在精加工阶段则会直接会影响到最终工件的加要精度。在传统机加工工艺过程中，由于各工序之间具有较长的缓冲时间，可以对各加工阶段进行明显的划分，所以在精加工阶段开始可以等前面加工过程中产生的温升完合恢复后再进行，而且在精加工阶段还可以具体分为几个工步，这样可以有效的降低热变形所带来的不良影响。但数控加工工艺其是连续进行多个面的加要，而且具有高效性，这样就导致切削过程中热量没有时间进行转移，所以热变形是数控加工工艺过程中较为突出的一个问题。目前在数控机床加工过程中，通常会利用切削液来达到降温和断屑的作用，从而确保无故障的进行生产。
NXCAM是UG软件的计算机辅助制造模块，其功能强大，可以实现对复杂零件和特殊零件的加工，此编程工具易于使用。NXCAM已成为现代相关企业和工程师的首选[1]。进入NX8.0CAM模块，初始化加工环境，先建立型腔三维模型与毛坯，根据前述的工艺分析进行刀具组的创建，按NX/CAM的通用过程创建几何体，定义加工坐标系（根据装夹进行安全平面的设置）；为后续的刀轨能实现3D动态模拟，在这里同时也进行了部件与毛坏的定义。由不同的加工要求，分别设置相应的加工方法。
1.1创建上表面3D平面铣工序平面铣（planarmilling）主要用于平面轮廓、平面区域或平面孤岛的一种铣削方式。它通过逐层切削工件来创建刀具路径，可用于零件的粗、精加工[2]。
1.1.1创建上表面粗加工平面铣工序通过单击工具条上的图标，在出现的“创建工序”对话框中选【类型】为【mill_planar】，【子类型】为【FACE-MILLING】，并按加工方案选用刀具与加工方法，点击“确定”，在出现的【面铣】对话框中以“曲线/边”模式选择毛坯上表面的4条边完成边界几何体的设置，在【机床控制】下分别进行“开始刀轨事件”和“结束刀轨事件”的相应设置。同时设【切削方式】为（往复走刀），行距为刀具直径的75%，按工艺安排表中的参数分别进行“进给率和速度”等参数设置，然后点击“生成刀具轨迹”图标，生成刀轨，完成上表面的粗加工工序的创建。
1.1.2创建上表面精加工工序与上述创建上表面的粗加工工序方法类似进行设置，但要选用不同的刀具和加工方法，同时要在“进给率与速度”中将“主轴转速”更改为2,000。由于是精加工，在刀轨设置时将行距优化为刀具直径的50%，得到的精加工型腔上表面刀轨如图2所示。
1.2创建4个侧面3D平面铣工序4个侧面的加工没有分粗、精加工，而是一步到位。选【类型】为【mill_planar】，【子类型】为【PLANAR-MILL】，其余如同上表面加工工序方法类似设置，以【曲线/边】模式定义部件与毛坯边界，以“指定底面”进行加工底面设置。在“切削层”对话框中设置“每刀深度”为4，与前述方法类似，分别完成“进给率和速度”与“机床控制”栏下的相应设置与刀轨设置，然后点击“生成刀具轨迹”图标，生成刀轨如图3所示。
1.3型腔的内腔加工型腔的内腔是成型塑件产品的工作面，表面质量要求较高，在这里采用型腔铣开粗、固定轴轮廓铣半精加工、区域铣精加工3步完成其加工。
1.3.1创建内腔的型腔铣粗加工工序型腔铣主要用于加工型腔或型芯，属多层切削，可以加工侧壁与底面不垂直的工件[3]。通过【插入】/【工序】,在“创建工序”对话框中选类型为“mill_contour”，“子类型”为“”，由加工工艺方案选用相应的刀具、加工方法、“进给率和速度”等参数设置。驱动方法对刀轨的影响较大，在UG软件中对数控加工提供了多种类型的驱动方法，驱动方法的选择与被加工零件表面的形状及其复杂程度有关，本型腔铣粗加工以“边界”驱动方式[4]。选择好切削区域，生成刀轨，如图4所示。
1.3.2创建内腔的固定轴轮廓铣半精加工工序固定轴轮廓铣是三坐标联动加工，主要用来加工自由曲面等特征，如模具等，刀具沿复杂曲面轮廓运动，适用于半精加工与精加工。在“mill_contour”类型下选子类型“FIXED-CONTOUR”，进入“固定轴轮廓铣”，选“边界”驱动。边界驱动方式可指定以边界或环路来定义切削区域，其刀具路径沿着复杂的曲面轮廓而产生。点图标工具，选内腔边缘为“驱动几何体”。与前述方法类似，分别完成“进给率和速度”（“主轴转速”输15,000转/min）“、机床控制”栏及刀轨的相应设置，然后点击“生成刀具轨迹”图标，生成刀轨如图5所示。根据加工的弧面形状，选用球刀进行半精加工，主轴转速达6,000转/min，从模拟仿真的结果来看，得到的刀轨较优。
1.3.3创建内腔轮廓曲面区域铣精加工工序轮廓铣是三坐标联动加工，常用于精加工，主要用来加工模具的自由曲面等特征[5]。模具型腔的内腔表面的精加工采用曲面区域铣，类型为MILL-CONTOUR，子类型为“CONTOUR_AREA”，刀具为B5球头铣刀。在“驱动设置”中将“切削模式”设置为“跟随周边”。由于是精加工，将“步距”设为刀具平直百分比的30%，部件的内公差及外公差均设为O。选内腔所有曲面为切削区域，并与前述方法类似，分别完成“进给率和速度”（“主轴转速”输20,000转/min）“、机床控制”栏及刀轨的相应设置，然后点击“生成刀具轨迹”图标，生成刀轨如图6所示。
1.3.4创建型腔的孔系加工工序为保证孔系定位精度，先对所有孔统一安排了一道中心钻工序。在“创建刀具”对话框通过改变“类型”为“DRILL”，“子类型”选择“SPOTDRILLINGTOOL”，创建中心钻刀。进入“定心钻”对话框后进行循环类型的设置、各孔的选择及各循环参数的设置，然后生成所有孔的中心钻刀轨，如图7所示。同理，完成其余所有孔的钻削加工刀轨生成与动态仿真验证。进行所有工序的刀轨生成，如图8所示，动态仿线后处理作为NXCAM模块中的一个重要组成部分，后置处理的主要任务是将NXCAM软件生成的加工刀位轨迹源文件转成数控机床可接受的代码（NC）文件[6]。型腔产品的加工刀轨生成后通过3D模拟，验证其不存在打刀、过切等情况，并且刀轨路径是较优化的，则可以点，进行后置处理，生成数控加工程序单，得到可用于实际生产的程序。
1.1网格节点单位法矢量表达式对于三角网格模型，可以参照微分几何中参数曲面的相关定义和性质估算网格节点的单位法矢量。在图1中，P点1阶邻域内有m个节点构成m个三角形。1.2形状面积权重法估算节点单位法矢量
1.2.1形状因子的引入权重因子表达节点1阶邻域内三角形的单位法矢量的影响大小，目前有较多文献提出把三角形面积［4］、顶角、角度正弦、质心距、边长或这些几何参数的组合［5-6］作为wi的值。但是这些加权方法没有表达三角形完整的几何信息，也没有量化三角形的形状对网格节点单位法矢量的影响。
1.2.2形状面积权重法λ可以描述三角形的形状质量，对三角形的规整程度进行量化。三角形形状越规整，λ值越大。通常，在其它条件相同的情况下，1阶邻域内各三角形形状越规则对节点法矢量的贡献越大，三角形面积越大对节点法矢量贡献也越大。因此提出新三角形网格节点法矢量的权重法，称为形状面积权重法。在实际应用中，由于离散点分布的不均匀性以及对模型进行的适当简化，会使得三角网格模型中三角面片的面积存在较大差异性。相对于现有的节点法矢量权重方法，形状面积权重法量化了三角形的形状和面积两个因素对网格节点法矢量的影响。由于形状和面积两个因素可以确定一个三角形，形状面积权重法表达的权重值更准确、全面。因此，该方法能够有效的提高网格节点法矢量及曲率值的计算精度。
参数曲面及切平面如图2所示。图2中，参数曲面S上的一条正则曲线(C)的弧长参数化方程为。则kn=＜α(0)，n＞称为曲面S上点P的法曲率。过P点垂直法矢方向的平面为切平面，记作π面。曲面上一点的切向量和法矢量垂直，即有＜α(s)，n(s)＞=0。对此式两边求导并结合曲线在曲面上这个条件易知。
3.1切平面内任意坐标系下的欧拉公式切平面上主方向构成一组正交基{e1，e2}，如图3所示，任意单位切向量都可以表示为。
3.2最小二乘法求曲率值在P的1阶邻域内，由式(4)得到m个边曲率。依据文献［3］，选择边曲率中的最大值为kn(tid)。在P点的切平面建立坐标系。
4.1网格节点法矢量估算误差分析Taubin在估算网格节点法矢量时采用面积加权，通过比较估算得出的单位法矢量与真实单位法矢量之间的偏差角大小来比较Taubin方法与本方法的法矢量估算精度。图5所示为球面三角网格模型，其中半径R=8mm，共886个节点。用Taubin方法和本方法估算的所有节点法矢量与精确法矢量之间的偏差角如图6所示。显然，本方法计算得出的节点法矢量偏差角总体较小。图7选取球面局部50个点的法矢量偏差角以更清晰地显示对比效果。经进一步分析可知，本方法比Taubin方法具有更小的节点法矢量偏差角最大值、最小值、平均值、方差，如表1所示。分析表明，本文法矢量估算方法精度更高。图8所示为环面的三角网格模型，共1176个节点，其中半径R=8mm，r=1.5mm。用Taubin方法和本方法估算的环面网格所有节点法矢量与精确法矢量之间的偏差角如图9所示，图10为环面局部50个点的法矢量偏差角。如表2所示，本方法比Taubin方法具有更小的节点法矢量偏差角最大值、最小值、平均值，表明本矢量估算方法精度更高。
4.2网格节点曲率估算误差分析以上节中球面和环面网格模型的节点平均曲率值为例，本方法与Taubin方法估算误差及其局部节点示意图分别如图11～14所示。考虑到曲率值较小，分析平均曲率估算值的相对误差，如表3和表4所示。在估算高斯曲率和主曲率时，本方法较Taubin方法更具准确性和稳定性。此外，运用欧拉公式由计算网格节点在三维空间内沿任意方向的法曲率，再在三角面片内进行线］可以计算出三角网格曲面上任意点的法矢量及法曲率。
以经CAE冲压分析的汽车覆盖件模具型面局部曲面为例，如图15所示，采用等残留高度法对其进行数控加工。在设计刀具路径时，网格法矢量及曲率值是计算切削步长、确定刀触点法矢方向、计算刀位点、检查加工干涉情况等环节的必要参数。因此，高精度的法矢及曲率估算值利于提高数控加工精度。令允许残留高度δ=0.05mm，分别采用本改进后的方法和Taubin方法［4］计算三角网格刀触点法矢量和曲率值，在Matlab编程平台进行等残留刀位点计算，得到的数控加工刀具路径如图16所示。图17为在数控加工仿真软件vericut中得到的对应加工效果图。由结果可知，改进后的法矢量及曲率计算方法较Taubin方法具有更高的精确性，加工误差小、加工精度高。IM电竞
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