随着全球竞争压力的不断增强，为了进一步提高生产率，同时保持模具加工极高的表面质量，今天的模具制造商面临着巨大的挑战。在加工精度、表面质量和切削速度之间始终存在着某种平衡的关系，如果突出了某一种优势，可能会对其他两项产生决定性的影响。即使从机械技术的发展中也可以看到，目前仍然存在着进退维谷的两难局面。幸运的是，软件领域的发展，为模具制造商最大程度地发挥其加工工艺的潜力提供了机遇（见图1）。
图1 智能软件可以帮助操作人员使他
们的机床尽可能达到最佳的操作性能
减少振动的影响
从传统意义上来说，影响达到高表面质量的最大障碍之一是振动问题。考虑到整个主轴系统，振动的根源可能来自于几个不同的元件。无论是同心度质量和刀具的平衡、刀夹系统的类型、主轴的接口或接口直径，总之系统本身存在着某种内在的振动因素。此外，零件夹具、托盘系统和被加工模具的几何形状等都可能会对振动产生影响。
此外，还存在铣削工艺本身所产生的实时振动，对主轴系统产生相当大的径向推力，从而影响到保持高表面质量的加工能力（见图2）。
图2 采用软件来辨认无法接受的振动水平，
这就能更容易地保证所要求的表面质量
通过选用适当平衡的刀具和刀夹，可以使内在的振动降到最低，而由切削工艺本身产生的振动，会随着应用范围的不同而发生很大的变化。幸运的是，现有的刀具可以帮助模具制造商分析这种振动变量和消除这类可变因素。
今天的模具制造商，通过软件和硬件的组合使用，使其达到了一种前所未有的能力，来精确地监控整个模具加工过程中的振动水平。例如，某些机床的主轴装有一种称之为Advanced Process System（高级工艺系统）的内置式径向传感器。这种系统与软件组合，一起安装到机床上，可生成并呈现一个振动图像。nextpage
在一系列相同的工件上，可使用振动监控系统来优化加工工艺，并使该加工工艺更为可靠。机床操作人员可利用这一信息对加工工艺进行微调，使振动水平限制在最低的允许范围之内，以保持所需的表面质量（见图3）。这类偏移水平可以通过程序编制到软件之中，如果偏移水平超过了极限，机床就会产生报警信号或使机床停止运转。
图3 对高级软件采集到的数据进行分析，
有利于加工工艺的微调和提高产品的质量
无论何时，一旦当变量增加而开始影响振动水平时，将会导致表面质量的下降，这时操作人员就会立即得到一个警示。这种警示有助于优化机床的性能，使机床以最高的生产率运行，同时保证模具所要求的表面质量。
优化机床动态特性
今天，机床的控制系统允许机床的性能在较大范围内的动态调节。在考虑机床的动态特性时，最值得关心的数值是速度和加速度，加速度率也同样重要。
所谓加速度率就是指额定加速度能够在多快的条件下达到。加速度率越高，加速的速度就越快。机床的加速度率受到其机械结构和刚性的限制。加速度率越高，就会使轴的运动具有更大的主动性。它在提高生产率的同时，也会造成振动，对表面质量或加工精度产生负面影响。
为了使机床尽可能达到最好的动态协调，关键在于找到速度、精度和表面质量之间的最佳平衡方式（见图4）。一般来说，这类调节由操作人员完成。在粗加工操作过程中，应当尽最大努力提高加工速度，至于精度和表面质量则处于次要的位置。在半精加工和精加工操作中，情况恰好相反。从传统意义上来说，使机床应用动态特性达到最大化，主要依赖于操作人员的知识。
图4 在生产率达到最高水平的同时，也要使质量达到规定的水
平，这就要求加工速度、精度和表面质量之间保持完全的平衡
今天，许多机床制造商开始提供用于简化机床动态调节的软件。例如，目前开发了一种Operator Support System（操作人员支持系统），其软件呈现出一个三角形结构，其中包括速度、精度和表面粗糙度。用户可非常容易地调节其优先顺序，对某一工件提出特定的加工要求时，该软件就会计算出机床的最佳动态特性。
上述提到的这类软件具有很大的优越性，既能提高加工零件的表面质量，同时又能使机床的生产率达到最高水平。在最好的条件下，该软件不但考虑到了机床本身，而且也考虑到了工件和刀具的重量、刀具路径，以及与零件有特定关系的其他变量。这就保证了模具所要求的表面质量和生产率。
未来发展趋势
为了帮助模具制造商优化他们的加工工艺，机床制造商已经在软件开发过程中采取了重大措施。不久，技术的进一步发展将继续促进这类软件的开发。
在大部分情况下，为了使振动减少到最低限度，现有的软件大都是作为一种反应性工具。它能够创造很大的价值，但机床操作人员必须由其自己作出判断，根据软件所给的反馈信息设置参数。智能软件的进一步发展将能使机床发挥更大的作用。
例如，当振动水平开始增加时，机床将自动地改变速度和进给率，使其返回到可接受的水平范围之内。软件本身也将被赋予某种能稍微改变机床程序的功能，分析整个加工过程中产生的振动原因，然后提出最佳的解决方案。
许多模具制造商正在密切关注机床硬件的发展给他们带来的好处。同时，软件领域中的发展也为他们提高工艺水平带来了大好机遇。通过更好的理解和利用最新软件技术，模具制造商将能够从他们机床的投资中获得最大的利益，使表面质量和生产率之间形成一个最理想的平衡点。
