刀具的制造對(duì)工業(yè)制造中的生產(chǎn)安全和生產(chǎn)質(zhì)量有著極大的影響，但是這個(gè)關(guān)鍵性的工業(yè)領(lǐng)域并不為大眾所熟悉肩降，這是因?yàn)樵谏a(chǎn)過程中蓉庆，即便是重要的部件，也沒有直接的消費(fèi)性產(chǎn)品被生產(chǎn)出來斧壮。近年來物虑，世界上對(duì)刀具和模具的需求量在增加，預(yù)計(jì)這種趨勢(shì)還會(huì)繼續(xù)增強(qiáng)蔬咬。

　　提高質(zhì)量和柔性化

　　德國刀具制造業(yè)仍然以產(chǎn)品質(zhì)量好求泰、員工素質(zhì)高、創(chuàng)新力及柔性化高而見長计盒。為了能夠承受來自東歐和亞洲日益高漲的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力渴频，必須進(jìn)一步改進(jìn)制造的質(zhì)量和柔性化，并縮短制造周期北启。這必須通過與生產(chǎn)的委托單位一起合作才可實(shí)現(xiàn)卜朗。不僅各個(gè)研發(fā)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)，而且整個(gè)工藝流程都需要作進(jìn)一步的優(yōu)化咕村，挖掘出深層次的潛力场钉。 
 
　　刀具和模具制造商必須實(shí)施以新技術(shù)和新策略帶動(dòng)生產(chǎn)效率和柔性化的提高，如Rapid Tooling懈涛、新型材料逛万、CAx工藝和模擬技術(shù)。HSC銑削仍然是刀具和模具制造上最重要的加工工藝批钠。盡管電火花工藝得到了極大的發(fā)展宇植，如在發(fā)電機(jī)技術(shù)和石墨材料等方面，但還是可以采用HSC技術(shù)來縮短加工流程時(shí)間×税叮現(xiàn)如今颗屏，HSC技術(shù)已經(jīng)成熟，通過刀具的多樣性造蒋，特別在幾何外形和材質(zhì)上尤顯靈活卑托。制造高精工件的加工速度既不能由生產(chǎn)流程也不能由清除程序所達(dá)到，作業(yè)安全的HSC加工的難度會(huì)隨著材料硬度的增加和工件復(fù)雜程度的提高而增大篱辫。在采用極小直徑刀具對(duì)深模硬質(zhì)鋼材工件進(jìn)行加工時(shí)势粱，除了選擇正確刀具之外，對(duì)NC編程的經(jīng)驗(yàn)也非常重要彪珍。通過采用創(chuàng)新型的切削材料總能實(shí)現(xiàn)對(duì)硬質(zhì)鋼材的經(jīng)濟(jì)性加工食土。對(duì)硬質(zhì)狀態(tài)工件的整體加工，可以極大縮短流程時(shí)間和提高工件質(zhì)量及流程安全讽钻。

　　CAM系統(tǒng)成為研發(fā)焦點(diǎn)

　　Darmstadt技術(shù)大學(xué)生產(chǎn)管理赵须、工藝及機(jī)床技術(shù)學(xué)院（PTW）自25年來就一直從事模具和成型制造上的HSC技術(shù)的研究。在前期研究項(xiàng)目中扎矾，還只是主要針對(duì)外圍條件對(duì)加工結(jié)果和CAM策略的優(yōu)化及集成的影響做基本的研究业嗅，而后續(xù)的項(xiàng)目則把重點(diǎn)放在了對(duì)刀具的研發(fā)和刀具在制造上的最佳投入問題的研究。

　　除了單純的銑削技術(shù)之外唉侄，CAM課題在PTW的創(chuàng)新型軌跡生成工藝上仍一直是一個(gè)重點(diǎn)咒吐。如快速生成無干涉刀具軌跡的基本功能和設(shè)備專用的NC程序無一例外地均由市面上可供的系統(tǒng)進(jìn)行控制。由此在HSC加工過程中属划，可以避免較強(qiáng)的方向變化和經(jīng)常性的加速及制動(dòng)現(xiàn)象恬叹，并使起動(dòng)和開機(jī)策略與進(jìn)給速度和銑削策略相匹配。

　　此類系統(tǒng)在應(yīng)用方面已經(jīng)得到了深度的研發(fā)同眯，相互之間的差異只在于較小的經(jīng)濟(jì)效益增長性的細(xì)節(jié)上绽昼，如用戶接口的清晰程度唯鸭、通信處理器的選擇和材料電蝕模擬以及動(dòng)態(tài)模擬。差異也顯示在方法與自動(dòng)化工藝的結(jié)合上硅确，這種結(jié)合可以通過對(duì)操作順序的生成和優(yōu)化目溉，減輕用戶的模具和鍛模編程工作。從棱柱形的特征上看菱农，此類規(guī)則反映了目前的技術(shù)現(xiàn)狀缭付。

　　近年來，PTW開發(fā)了一種系統(tǒng)循未，它可以借助于特征技術(shù)（即幾何外形與加工信息的結(jié)合）陷猫，通過以FE網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的外形分析和拓?fù)浞治觯瑏碜R(shí)別各種自由形狀表面岩哥，并因此而選用最好的銑削策略和刀具在轮。這種自由形狀加工功能極大地降低了編程費(fèi)用。

　　HSC加工鏈的其他優(yōu)勢(shì)還在于CAM通信處理器和設(shè)備控制系統(tǒng)之間的接口上〉砣唬現(xiàn)代化的控制系統(tǒng)可以以Nurbs曲線（非均勻有理B樣條）的方式對(duì)銑削軌跡進(jìn)行加工鹿腕，但還不能完全被用于對(duì)銑床的控制。目前悔琉，產(chǎn)品模型呈花紋三角面悼锻，在設(shè)備上以直線內(nèi)插軌跡進(jìn)行加工，其缺點(diǎn)是速度和精度受限唉攻。PTW在目前的一個(gè)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目中透辜，開發(fā)出了若干種數(shù)學(xué)方法，由此可以對(duì)自由形狀表面的加工進(jìn)行連貫性的分析和基于Nurbs曲線軌跡生成网赤。在簡(jiǎn)單的測(cè)試曲線和復(fù)雜的自由形狀表面上所作的試驗(yàn)性加工使萨，對(duì)于Nurbs來說，就已經(jīng)在數(shù)據(jù)容量族延、加工時(shí)間和精度方面顯示出很顯著的優(yōu)點(diǎn)锰扶。圖1所示為加工完畢的測(cè)試部件和公差范圍在±0.1mm時(shí)的加工時(shí)間。 
 
　　五軸銑削愈發(fā)普遍

　　在五軸同步加工領(lǐng)域還有很多合理化改造的潛力可以被挖掘寝受。盡管技術(shù)條件（如CAM系統(tǒng)坷牛、刀具和五軸銑削設(shè)備）在許多年以來已經(jīng)具備，且在航空領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用很澄，但是很多模具制造廠家在近幾年來方才開始實(shí)現(xiàn)五軸銑削京闰。通過利用這種技術(shù)的工藝和外形優(yōu)勢(shì)，可以依據(jù)工件的外形情況甩苛，縮短工件的一次性加工時(shí)間蹂楣。但是編程工作還是不受系統(tǒng)的影響，而需要一定的工作經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于復(fù)雜的工件外形痊土，在編程過程中對(duì)于干涉性的檢查要比三軸加工更加費(fèi)時(shí)肄扎，這是因?yàn)楸仨毧紤]設(shè)備工作空間里的所有干涉邊角。 
 
　　最小量潤滑提高刀具壽命

　　在對(duì)CAM的應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化的同時(shí)施戴，銑削工藝領(lǐng)域也得到了進(jìn)一步的發(fā)展反浓。為了能夠完成對(duì)日益復(fù)雜的、合金程度越來越高和硬度越來越大材料的加工任務(wù)赞哗，需要采取一系列的措施：在銑削硬質(zhì)鋼材時(shí)，通過采取最小量潤滑的措施庭走，可以明顯延長刀具的壽命蕴脯，并改善表面質(zhì)量。由于工藝參數(shù)的數(shù)量很大荸凸，且相互之間的關(guān)聯(lián)性不為所知曼沐，因此缺少實(shí)際的應(yīng)用建議。在相對(duì)較窄的一恃、能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)性切削的硬銑削流程窗口中搏贤，MMS系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù)，如氣壓桨檬、潤滑劑量和滴液量等均須與切削參數(shù)相匹配匿胎。在不久之前開始的一項(xiàng)DFG研究項(xiàng)目中，PTW對(duì)其基本作用機(jī)理進(jìn)行了研究众凝，并在此基礎(chǔ)上建立了一個(gè)優(yōu)化模型公垒，從而推導(dǎo)出在采用MMS的硬切削時(shí)如何提高刀具壽命的問題。

　　提高生產(chǎn)效益的重要一步便是把科技知識(shí)轉(zhuǎn)化到日常實(shí)際工作中去倍工。很多應(yīng)用場(chǎng)合都清晰地表明队魏，把所有參與生產(chǎn)過程的人員整合到一起是一件多么重要的事情。其中一個(gè)案例便是由設(shè)備制造廠商万搔、CAx供應(yīng)商和刀具制造商共同提供的用戶平臺(tái)和培訓(xùn)胡桨；另一個(gè)是多個(gè)廠家部門在聯(lián)合研究項(xiàng)目上的跨部門參與。PTW多年來卓有成效地實(shí)踐了這種聯(lián)合參與活動(dòng)瞬雹。目前設(shè)立了一個(gè)工作小組昧谊，專門處理HSC刀具銑削中出現(xiàn)的問題并繼續(xù)挖掘潛力。項(xiàng)目的工作內(nèi)容是提高硬銑削流程的安全性挖炬，優(yōu)化CBN刀具的使用成本和混合材料（軟/硬）有效加工的策略揽浙。

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