一、引言

在注塑模具制造领域，随着塑料制品的形状和结构日益复杂，对注塑模具的精度和表面质量要求也越来越高。电火花加工（EDM）作为一种重要的模具加工方法，能够加工传统机械加工难以处理的复杂形状和高硬度材料。而多轴联动技术在电火花加工中的应用，更是为注塑模具制造带来了新的突破，极大地提升了加工效率和精度，满足了现代注塑模具制造业不断发展的需求。

二、多轴联动技术原理

（一）多轴联动基本概念

多轴联动技术是指在加工过程中，机床的多个坐标轴能够同时协调运动，实现刀具或电极与工件之间的复杂相对运动轨迹。常见的多轴联动包括三轴联动、四轴联动、五轴联动等。在注塑模具电火花加工中，通过控制电极在多个方向上的运动，可以更灵活地对模具型腔进行加工。例如，五轴联动可以使电极在 X、Y、Z 三个直线坐标轴以及绕 X、Y 轴旋转的 A、B 轴（或绕 Z 轴旋转的 C 轴）上同时运动，从而实现对模具复杂曲面的精确加工。

（二）实现原理

多轴联动技术的实现依赖于先进的数控系统和精密的机械传动装置。数控系统根据预先编制的加工程序，对各个坐标轴的运动进行精确控制，通过控制电机的转速和转向，实现各坐标轴的联动。机械传动装置则负责将电机的旋转运动转化为坐标轴的直线运动或旋转运动，保证运动的精度和稳定性。例如，滚珠丝杠用于实现直线坐标轴的高精度运动，而高精度的回转工作台则用于实现旋转坐标轴的运动。

三、在注塑模具电火花加工中的优势

（一）提高加工精度

1. 复杂形状的精确加工：注塑模具常常具有复杂的曲面、异形孔等结构。多轴联动技术可以使电极沿着复杂的空间曲线运动，精确地贴合模具的加工轮廓，从而实现对这些复杂形状的高精度加工。相比传统的单轴或三轴加工，多轴联动能够减少加工误差，提高模具的尺寸精度和表面质量。例如，在加工具有自由曲面的注塑模具型腔时，五轴联动可以避免传统加工方式中因刀具干涉而产生的加工死角，使加工更加完整和精确。

2. 减少装夹次数：传统加工方式可能需要多次装夹工件才能完成复杂模具的加工，每次装夹都会引入一定的装夹误差。而多轴联动技术可以在一次装夹中完成多个面的加工，减少了装夹次数，从而降低了装夹误差对加工精度的影响，提高了模具的整体精度。

（二）提升加工效率

1. 缩短加工时间：多轴联动可以同时对模具的多个部位进行加工，减少了加工工序和加工路径。例如，在加工带有多个异形孔和复杂曲面的注塑模具时，传统加工方式需要逐个加工每个特征，而多轴联动可以通过一次编程，使电极在不同方向上同时运动，一次性完成多个特征的加工，大大缩短了加工时间。

2. 提高材料去除率：多轴联动能够优化电极的运动轨迹，使电极在加工过程中始终保持最佳的切削状态，提高材料去除率。通过合理调整电极的姿态和运动速度，可以在保证加工精度的前提下，更快地去除模具材料，提高加工效率。

（三）拓展加工范围

1. 加工复杂结构模具：多轴联动技术使注塑模具电火花加工能够处理更加复杂的结构，如倒扣、深孔、薄壁等。这些结构在传统加工方式下往往难以实现或加工难度较大，而多轴联动可以通过灵活控制电极的运动，轻松完成这些复杂结构的加工，为注塑模具的设计和制造提供了更大的自由度。

2. 适应不同材料模具加工：无论是高硬度的模具钢，还是难加工的合金材料，多轴联动电火花加工都能发挥其优势。通过精确控制电极与工件之间的放电参数和运动轨迹，能够有效地对各种材料进行加工，满足不同类型注塑模具的加工需求。

四、具体应用场景

（一）复杂型腔加工

注塑模具的型腔形状决定了塑料制品的外形，其复杂程度不断增加。多轴联动电火花加工可以根据型腔的三维模型，精确控制电极的运动，实现对复杂型腔的加工。例如，对于具有不规则曲面和多个凸起、凹陷的型腔，五轴联动可以使电极在不同角度和方向上进行放电加工，确保型腔的每个细节都能被精确加工出来，从而保证塑料制品的质量和外观。

（二）异形孔加工

注塑模具中的异形孔，如椭圆孔、多边形孔、螺旋孔等，在传统加工中难度较大。多轴联动技术可以通过控制电极的旋转和直线运动的组合，实现对异形孔的加工。例如，在加工椭圆孔时，通过同时控制 X、Y 轴的直线运动和旋转轴的运动，使电极按照椭圆的轨迹进行放电加工，能够高效、精确地完成异形孔的加工。

（三）薄壁模具加工

薄壁注塑模具在电子、医疗等行业应用广泛，其加工难度在于容易变形。多轴联动电火花加工可以通过优化电极的运动路径和放电参数，减少加工过程中对薄壁部位的冲击力，降低薄壁模具的变形风险。同时，多轴联动能够实现对薄壁模具内部复杂结构的加工，保证模具的精度和质量。

五、实际应用案例分析

（一）某电子外壳注塑模具加工

某电子设备制造企业在生产手机外壳注塑模具时，模具型腔具有复杂的曲面和薄壁结构，传统加工方式难以满足精度和效率要求。采用五轴联动电火花加工技术后，通过一次装夹，电极能够在多个方向上灵活运动，精确地加工出模具型腔的复杂曲面，同时避免了薄壁部位的变形。加工时间相比传统加工方式缩短了 40%，模具的精度达到了 ±0.01mm，生产出的手机外壳表面质量良好，尺寸精度高，满足了电子产品对外观和性能的严格要求。

（二）汽车内饰件注塑模具加工

一家汽车零部件制造公司在加工汽车内饰件注塑模具时，模具中存在多个异形孔和复杂的倒扣结构。使用多轴联动电火花加工设备，通过精确控制电极的运动轨迹，成功地加工出了异形孔和倒扣结构。在加工异形孔时，通过四轴联动，使电极按照预设的异形孔形状进行运动，加工出的异形孔尺寸精度高，表面粗糙度低。对于倒扣结构，通过五轴联动，实现了电极在倒扣部位的精确加工，避免了传统加工方式中需要拆卸模具进行二次加工的问题，提高了加工效率和模具质量，降低了生产成本。

六、发展趋势与展望

随着科技的不断进步，多轴联动技术在注塑模具电火花加工中的应用将不断发展。未来，数控系统的智能化程度将不断提高，能够实现更加复杂的运动轨迹规划和更精确的加工控制。同时，多轴联动加工设备的精度和稳定性也将进一步提升，降低设备成本，提高加工效率。此外，多轴联动技术与其他先进加工技术（如增材制造、激光加工等）的融合也将成为发展趋势，为注塑模具制造带来更多创新的加工方法和解决方案，推动注塑模具制造业向更高水平发展。