采用高速及多轴加工技术的思考.doc

在模具实训教学中采用高速及多轴加工技术的思考南京四开电子企业有限公司 郑卫 （南京四开电子企业有限公司是以中高档数控系统、高数及多轴数控机床设计、研制、开发、生产、销售为一体的股份制企业。高档数控系统、精密多轴高速加工数控机床为特色，服务于各行各业。） 一、高速及多轴技术发展现状近年来，在中国模具制造业发达的地区的模具制造的工艺手段悄悄地发生了变化，这个变化的主要原因是中国特色的高速加工机床被迅速地推广。采用SKY系列高速数控系统、西班牙发格系统等的精密高速数控雕铣机为代表的在模具的精密制造中，已广泛使用。目前，国际上高速机床的代表有米克朗、德马吉、罗德思等。都具有主轴功率大（一般在2030千瓦以上），恒功率主轴转速范围宽，低速扭矩大，较低转速的强力切削等性能特点；高转速主轴 (一般在34万转/min)，也可以进行高速、高精度切削。五轴联动、五面体技术，关键是一次装夹，完成除第六面的所有的加工工序。从而保证了以高效率制造出高质量的零件。随着零传动技术的引进和应用，将会使速度和精度达到前所未有的高度，最高水平是五个坐标全部采用零传动技术。五轴联动机床的基本结构有三种。一是适用于小型零件加工的双转台结构；二是适用于中型零件加工的转台+摆轴结构；三是适用于大型零件加工的双摆头龙门结构等。五轴联动机床多采用高档数控系统：海德汉英、西门子840D、FANUC31i、菲迪亚和SKY系列数控系统等，都具有较高的前瞻控制能力、双端同步驱动能力、双闭环控制能力、3-D刀具空间补偿及优化功能等等。典型的案例就是汽车大灯模具的精加工：用双转台五轴联动机床加工，由于大灯模具的特殊光学效果要求，用于反光的众多小曲面对加工的精度和光洁度都有非常高的指标要求，特别是光洁度，几乎要求达到镜面效果。采用高速切削工艺装备及五轴联动机床用球铣刀切削出镜面的效果，就变得很容易，而过去的较为落后的加工工艺手段就几乎不可能实现。目前拥有国产数控系统高速加工中心、五轴多轴联动机床已步入学校。优势是：国有自主技术、价廉物美、易实现生产任务教学、售前及售后服务便捷、实际案例培训等。受到院校欢迎，已不再是“高级展示品”。二、目前企业人才需求状况近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其能力增加较快；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等等。 高速切削机床的加工精度、表面光洁度和高硬度切削等优点，可以作为大部分电火花型腔曲面加工的替代工艺装备。因此，当前模具行业发展需要的学生应该具有较好的综合能力。即在进行模具设计与制造时，不仅要求学生能设计制造出结构合理的模具，并且对产品形状分析、材料工艺分析，模具成本计算及报价各环节均要熟练掌握。因此根据本专业岗位的需求具体将实践教学分成如下几个能力模块：1、机械识图能力。即要求学生能阅读和绘制机械加工零件图和产品装配图，根据图样要求进行生产。2 、模具CAD / CAE / CAM 能力。即学生能用计算机进行曲面立体造型，设计出新颖美观、符合工艺要求的产品；能利用计算机设计模具，并能使用计算机对模具结构进行合理化分析；同时能根据图纸形状和尺寸生成数控程序代码，并能传送到数控机床进行数控加工，制造出高精度、符合要求的产品。3 、数控机床高速加工中心几多轴机床操作能力。随着模具产品的精度要求越来越高，企业的自动化程度也越来越高，许多高精度的模具或产品都需要在数控机床高速加工中心、五轴及多面体数控铣床及电加工机床上完成，这就要求学生具有熟练的数控加工及模具特种加工操作技能。4、普通机械加工操作技能。虽然数控机床在模具行业大量使用，但仍然需要大量的车、铣、刨、磨、钳等工种的技术人员，例如模具的装配及修补工作需要钳工技术，因而要求学生必须掌握这些普通机床的加工方法及工艺。5、模具成本核算能力。本专业的培养目标还需要学生在今后工作中学会管理企业，为企业的利益着想，能进行合理的技术经济分析。它主要包括企业市场调研和开发能力，模具成本核算能力，产品的订价、销售渠道、促销等策略，售后服务措施。三、四开公司配合院校建设的思路我公司，从2000年开始，投入大量的人力进行多轴联动机床开发，目前已成功研制出了SKY2006操作系统，其主要152项性能指标超过、等同或接近国际知名品牌数控系统的指标。当前，随着前沿技术发展，我公司致力于零传动技术的开发和应用。明年北京国际展将展出三轴均为零传动的高速数控机床。多年来，公司全心投入国产自主品牌的研制。新产品步入市场后，受南方的中小企业，以及军工企业的欢迎。但同时也发现，此方面的操作人才极为缺乏。以致无人会用。要到我公司接受长期的培训。长期来，我们看到，要发展国有技术，要推广先进技术，必须要从培养操作人才开始。因此，我公司通过与实验实训专指委以及各职业院校的接触与合作，逐渐形成了一套自己的做法。首先，就内部来讲，毫不保留提供真实案例、优质服务、校企共研（院校的使用和产品开发相结合）和捆绑发展的思路，推广高速及多轴加工技术。其次，积极与行业教育组织、职业院校合作，搞好师资知识更新工程。为培养掌握先进制造技术的高技能人才奠定基础。再次，配合教学计划和教学大纲的专业发展要求，做好先进技术普及、推广和实训课程开发，创新实训教材。最后，配合行业做好示范基地建设，与院校共同完成实训中心建设。以最优的价格，搭建最好的实训平台。四、 开展的教材和师资培训的尝试及效果公司于今年，参与了实训专指委组织的实训基地建设标准的课题研究、实训教材开发和师资培训工作。在实训基地建设方面，公司发挥优势，从用户中，搜集了大量的企业生产产品加工信息，提供给院校制定真实项目驱动任务加工案例标准。高速切削与五轴联动加工技术实训教程实训教材的开发，组织了来自20余所院校的专业老师和实训教师参与，由企业和院校共同牵头，分别组织了三次编写教材会，最终按照职业院校教学要求，确定了编写目录，现正编写中，将于明年初完成。师资培训，则是利用了院校用户（包头职业技术学院）的资源，于10月初，组织了首届高速及五轴联动加工技术师资培训班，进行案例教学，参会的30余名教师反响良好。以上就是在几大思路的指导下开展的具体尝试，虽效果还未显现，但可以说，已经对部分院校的部分教师的知识更新起到了一定的作用，为院校发展特色专业奠定了基础，促进先进制造技术推广，不断促进我国机械加工整体水平和质量。五、几点建议在大连举行的第三届全国数控技能大赛上，中国机械联合会常务副秘书长杨学桐接受记者采访时说，中国每年数控机床操作人才缺口达30万人之多。由于数控机床操作人才的短缺，很多工厂在购买机床的时侯首先考虑的是有没有人操作，有没有人来维修，这些机床日常检测怎么办。随着数控机床的发展，中国适应这种技术发展的复合型人才越来越少，而需求量在不断加大。据官方统计，仅08年1至7月份高端数控机床的进口量达5.7万台。由此可以推断出近十年来，国内企业拥有高端数控机床的数量高达几十万台。但是，由于人才、技术等多方面的原因，这些机床的开机率较低，设备不能正常使用。据我们了解部分高校、高职等购买的高端数控设备，存在着不敢用，不会用、不能正常用于教学的局面。摆在高等职业教育工作者面前的一个紧迫、急待解决的课题是如何在有限的时间内，通过理论教学与实训相结合，把学生培养成受企业欢迎的掌握多种软件、编程、操作、维修等技能的复合型人才。我们认为首先要解决的是师资。解决这个问题最快捷的办法是通过校企结合的模式，老师有较好的理论基础，让老师到企业生产一线锻炼实习，理论与实际相结合。亲自动手完成零件的三维CAD设计、刀路设计、选择合适的软件编程、装夹工件、上机操作等全过程。大大提升老师的综合能力，丰富教案内容，知道企业需要什么人才，教学内容怎样安排，人才如何培养，学时如何分配等。其次要解决的是教具。有了通过理论与实际相结合打造出来的教师，还是操作通用的普通数控机床是不能达到培养高端人才的目的。结合学校的综合实力、行业需求和本地区的就业状况等，有针对性的更新、购置一批具有高速概念的、配置了高档数控系统的机床。最后也是最为关键的是学生的实训环节。我们认为目前大多数学校都存着的理论教学时间充裕，实训教学