采用高速及多軸加工技術(shù)的思考

1、在模具實(shí)訓(xùn)教學(xué)中采用高速及多軸加工技術(shù)的思考南京四開(kāi)電子企業(yè)有限公司 鄭衛(wèi)（南京四開(kāi)電子企業(yè)有限公司是以中高檔數(shù)控系統(tǒng)、高數(shù)及多軸數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)、研制、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售為一體的股份制企 業(yè)。高檔數(shù)控系統(tǒng)、精密多軸高速加工數(shù)控機(jī)床為特色，服務(wù)于 各行各業(yè)。）一、高速及多軸技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀近年來(lái)，在中國(guó)模具制造業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)的模具制造的工藝手段悄 悄地發(fā)生了變化，這個(gè)變化的主要原因是中國(guó)特色的高速加工機(jī)床被 迅速地推廣。采用SKY系列高速數(shù)控系統(tǒng)、西班牙發(fā)格系統(tǒng)等的精密 高速數(shù)控雕銑機(jī)為代表的在模具的精密制造中，已廣泛使用。目前，國(guó)際上高速機(jī)床的代表有米克朗、德馬吉、羅德思等。都 具有主軸功率大（一般在2

2、0 30千瓦以上），恒功率主軸轉(zhuǎn)速范圍寬， 低速扭矩大，較低轉(zhuǎn)速的強(qiáng)力切削等性能特點(diǎn)；高轉(zhuǎn)速主軸（一般在 34萬(wàn)轉(zhuǎn)/min）,也可以進(jìn)行高速、高精度切削。五軸聯(lián)動(dòng)、五面體技術(shù)，關(guān)鍵是一次裝夾，完成除第六面的所有 的加工工序。從而保證了以高效率制造出高質(zhì)量的零件。隨著零傳動(dòng)技術(shù)的引進(jìn)和應(yīng)用，將會(huì)使速度和精度達(dá)到前所未有的高度， 最高水 平是五個(gè)坐標(biāo)全部采用零傳動(dòng)技術(shù)。五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)有三種。一是適用于小型零件加工的雙 轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)；二是適用于中型零件加工的轉(zhuǎn)臺(tái) +擺軸結(jié)構(gòu)；三是適用于 大型零件加工的雙擺頭龍門(mén)結(jié)構(gòu)等。五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床多采用高檔數(shù)控系統(tǒng)：海德漢英、西門(mén)子 840DFANUC31、菲迪

3、亞和SKY系列數(shù)控系統(tǒng)等，都具有較高的前瞻控制能 力、雙端同步驅(qū)動(dòng)能力、雙閉環(huán)控制能力、 3-D刀具空間補(bǔ)償及優(yōu)化典型的案例就是汽車(chē)大燈模具的精加工：用雙轉(zhuǎn)臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床 加工，由于大燈模具的特殊光學(xué)效果要求， 用于反光的眾多小曲面對(duì) 加工的精度和光潔度都有非常高的指標(biāo)要求， 特別是光潔度，幾乎要 求達(dá)到鏡面效果。采用高速切削工藝裝備及五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床用球銑刀切 削出鏡面的效果，就變得很容易，而過(guò)去的較為落后的加工工藝手段 就幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。目前擁有國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)高速加工中心、五軸多軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床已步入 學(xué)校。優(yōu)勢(shì)是：國(guó)有自主技術(shù)、價(jià)廉物美、易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù)教學(xué)、售 前及售后服務(wù)便捷、實(shí)際案例培訓(xùn)等。受到

4、院校歡迎，已不再是“高 級(jí)展示品”。二、目前企業(yè)人才需求狀況近年來(lái)，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為： 大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命、中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于 一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專(zhuān)業(yè)模具廠數(shù)量及其能力 增加較快；“三資”及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等等。高速切削機(jī)床的加工精度、表面光潔度和高硬度切削等優(yōu)點(diǎn)， 可 以作為大部分電火花型腔曲面加工的替代工藝裝備。 因此，當(dāng)前模具 行業(yè)發(fā)展需要的學(xué)生應(yīng)該具有較好的綜合能力。即在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)與制造時(shí)，不僅要求學(xué)生能設(shè)計(jì)制造出結(jié)構(gòu)合 理的模具，并且對(duì)產(chǎn)品形狀分析、材料工藝分析，模具成本計(jì)算及報(bào) 價(jià)各環(huán)節(jié)均

5、要熟練掌握。因此根據(jù)本專(zhuān)業(yè)崗位的需求具體將實(shí)踐教學(xué) 分成如下幾個(gè)能力模塊：1、機(jī)械識(shí)圖能力。即要求學(xué)生能閱讀和繪制機(jī)械加工零件圖和 產(chǎn)品裝配圖，根據(jù)圖樣要求進(jìn)行生產(chǎn)。2、模具CAD / CAE / CAM能力。即學(xué)生能用計(jì)算機(jī)進(jìn)行曲面立體造型，設(shè)計(jì)出新穎美觀、符合工藝要求的產(chǎn)品；能利用計(jì)算機(jī)設(shè) 計(jì)模具，并能使用計(jì)算機(jī)對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理化分析；同時(shí)能根據(jù)圖紙形狀和尺寸生成數(shù)控程序代碼，并能傳送到數(shù)控機(jī)床進(jìn)行數(shù)控加工，制造出高精度、符合要求的產(chǎn)品。3、數(shù)控機(jī)床高速加工中心幾多軸機(jī)床操作能力。 隨著模具產(chǎn)品 的精度要求越來(lái)越高，企業(yè)的自動(dòng)化程度也越來(lái)越高，許多高精度的 模具或產(chǎn)品都需要在數(shù)控機(jī)床高速

6、加工中心、 五軸及多面體數(shù)控銑床 及電加工機(jī)床上完成，這就要求學(xué)生具有熟練的數(shù)控加工及模具特種 加工操作技能。4、普通機(jī)械加工操作技能。雖然數(shù)控機(jī)床在模具行業(yè)大量使用， 但仍然需要大量的車(chē)、銑、刨、磨、鉗等工種的技術(shù)人員，例如模具 的裝配及修補(bǔ)工作需要鉗工技術(shù)，因而要求學(xué)生必須掌握這些普通機(jī)床的加工方法及工藝5、模具成本核算能力。本專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)還需要學(xué)生在今后工 作中學(xué)會(huì)管理企業(yè)，為企業(yè)的利益著想，能進(jìn)行合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。 它主要包括企業(yè)市場(chǎng)調(diào)研和開(kāi)發(fā)能力， 模具成本核算能力，產(chǎn)品的訂 價(jià)、銷(xiāo)售渠道、促銷(xiāo)等策略，售后服務(wù)措施。三、四開(kāi)公司配合院校建設(shè)的思路我公司，從2000年開(kāi)始，投入大量

7、的人力進(jìn)行多軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床開(kāi) 發(fā)，目前已成功研制出了 SKY2006操作系統(tǒng)，其主要152項(xiàng)性能指標(biāo) 超過(guò)、等同或接近國(guó)際知名品牌數(shù)控系統(tǒng)的指標(biāo)。當(dāng)前，隨著前沿技 術(shù)發(fā)展，我公司致力于零傳動(dòng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。 明年北京國(guó)際展將 展出三軸均為零傳動(dòng)的高速數(shù)控機(jī)床。 多年來(lái)，公司全心投入國(guó)產(chǎn)自 主品牌的研制。新產(chǎn)品步入市場(chǎng)后，受南方的中小企業(yè)，以及軍工企 業(yè)的歡迎。但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，此方面的操作人才極為缺乏。以致無(wú)人會(huì) 用。要到我公司接受長(zhǎng)期的培訓(xùn)。長(zhǎng)期來(lái)，我們看到，要發(fā)展國(guó)有技術(shù)，要推廣先進(jìn)技術(shù)，必須要 從培養(yǎng)操作人才開(kāi)始。因此，我公司通過(guò)與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)專(zhuān)指委以及各職 業(yè)院校的接觸與合作，逐漸形成了一套自己

8、的做法。首先，就內(nèi)部來(lái)講，毫不保留提供真實(shí)案例、優(yōu)質(zhì)服務(wù)、校企共 研（院校的使用和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)相結(jié)合）和捆綁發(fā)展的思路，推廣高速及 多軸加工技術(shù)。其次，積極與行業(yè)教育組織、職業(yè)院校合作，搞好師資知識(shí)更新 工程。為培養(yǎng)掌握先進(jìn)制造技術(shù)的高技能人才奠定基礎(chǔ)。再次，配合教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)大綱的專(zhuān)業(yè)發(fā)展要求， 做好先進(jìn)技術(shù) 普及、推廣和實(shí)訓(xùn)課程開(kāi)發(fā)，創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)教材。最后，配合行業(yè)做好示范基地建設(shè)，與院校共同完成實(shí)訓(xùn)中心建 設(shè)。以最優(yōu)的價(jià)格，搭建最好的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。四、開(kāi)展的教材和師資培訓(xùn)的嘗試及效果公司于今年，參與了實(shí)訓(xùn)專(zhuān)指委組織的實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的課題 研究、實(shí)訓(xùn)教材開(kāi)發(fā)和師資培訓(xùn)工作。在實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)方面，公司發(fā)

9、揮優(yōu)勢(shì)，從用戶中，搜集了大量的 企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品加工信息，提供給院校制定真實(shí)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)任務(wù)加工案例 標(biāo)準(zhǔn)。高速切削與五軸聯(lián)動(dòng)加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程實(shí)訓(xùn)教材的開(kāi)發(fā)，組 織了來(lái)自20余所院校的專(zhuān)業(yè)老師和實(shí)訓(xùn)教師參與，由企業(yè)和院校共 同牽頭，分別組織了三次編寫(xiě)教材會(huì)，最終按照職業(yè)院校教學(xué)要求， 確定了編寫(xiě)目錄，現(xiàn)正編寫(xiě)中，將于明年初完成。師資培訓(xùn)，則是利用了院校用戶（包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院）的資源， 于10月初，組織了首屆高速及五軸聯(lián)動(dòng)加工技術(shù)師資培訓(xùn)班，進(jìn)行 案例教學(xué)，參會(huì)的30余名教師反響良好。以上就是在幾大思路的指導(dǎo)下開(kāi)展的具體嘗試，雖效果還未顯 現(xiàn)，但可以說(shuō)，已經(jīng)對(duì)部分院校的部分教師的知識(shí)更新起到了一定的 作

10、用，為院校發(fā)展特色專(zhuān)業(yè)奠定了基礎(chǔ)，促進(jìn)先進(jìn)制造技術(shù)推廣，不 斷促進(jìn)我國(guó)機(jī)械加工整體水平和質(zhì)量。五、幾點(diǎn)建議在大連舉行的第三屆全國(guó)數(shù)控技能大賽上， 中國(guó)機(jī)械聯(lián)合會(huì)常務(wù) 副秘書(shū)長(zhǎng)楊學(xué)桐接受記者采訪時(shí)說(shuō)，中國(guó)每年數(shù)控機(jī)床操作人才缺口 達(dá)30萬(wàn)人之多。由于數(shù)控機(jī)床操作人才的短缺，很多工廠在購(gòu)買(mǎi)機(jī) 床的時(shí)侯首先考慮的是有沒(méi)有人操作， 有沒(méi)有人來(lái)維修，這些機(jī)床日 常檢測(cè)怎么辦。隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，中國(guó)適應(yīng)這種技術(shù)發(fā)展的復(fù)合 型人才越來(lái)越少，而需求量在不斷加大。據(jù)官方統(tǒng)計(jì)，僅08年1至7月份高端數(shù)控機(jī)床的進(jìn)口量達(dá) 5.7 萬(wàn)臺(tái)。由此可以推斷出近十年來(lái)，國(guó)內(nèi)企業(yè)擁有高端數(shù)控機(jī)床的數(shù)量 高達(dá)幾十萬(wàn)臺(tái)。但是，由于

11、人才、技術(shù)等多方面的原因，這些機(jī)床的 開(kāi)機(jī)率較低，設(shè)備不能正常使用。據(jù)我們了解部分高校、高職等購(gòu)買(mǎi) 的高端數(shù)控設(shè)備，存在著不敢用，不會(huì)用、不能正常用于教學(xué)的局面。擺在高等職業(yè)教育工作者面前的一個(gè)緊迫、急待解決的課題是如 何在有限的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)理論教學(xué)與實(shí)訓(xùn)相結(jié)合，把學(xué)生培養(yǎng)成受企 業(yè)歡迎的掌握多種軟件、編程、操作、維修等技能的復(fù)合型人才。我們認(rèn)為首先要解決的是師資。解決這個(gè)問(wèn)題最快捷的辦法是通 過(guò)校企結(jié)合的模式，老師有較好的理論基礎(chǔ)，讓老師到企業(yè)生產(chǎn)一線 鍛煉實(shí)習(xí)，理論與實(shí)際相結(jié)合。親自動(dòng)手完成零件的三維 CAD設(shè)計(jì)、 刀路設(shè)計(jì)、選擇合適的軟件編程、裝夾工件、上機(jī)操作等全過(guò)程。大 大提升老師的綜合能力，豐富教案內(nèi)容，知道企業(yè)需要什么人才，教 學(xué)內(nèi)容怎樣安排，人才如何培養(yǎng)，學(xué)時(shí)如何分配等。其次要解決的是教具。有了通過(guò)理論與實(shí)際相結(jié)合打造出來(lái)的教 師，還是操作通用的普通數(shù)控機(jī)床是不能達(dá)到培養(yǎng)高端人才的目的。結(jié)合學(xué)校的綜合實(shí)力、行業(yè)需求和本地區(qū)的就業(yè)狀況等， 有針對(duì)性的 更新、購(gòu)置一批具有高速概念的、配置了高檔數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。最后也是最為關(guān)鍵的是學(xué)生的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。我們認(rèn)為目前大多數(shù)學(xué) 校都存著的理論教學(xué)時(shí)間充裕，實(shí)訓(xùn)教學(xué)