基于柔性生產(chǎn)線的數(shù)控加工過程研究

信連志 付廣東 王雪峰 鞏遠(yuǎn)志 侯青華

摘? 要：在現(xiàn)代制造業(yè)迅猛發(fā)展的時代背景下，智能化技術(shù)被越來越廣泛的應(yīng)用在生產(chǎn)制造中。建立柔性生產(chǎn)線能夠?qū)⑸賱t數(shù)臺、多則數(shù)十臺相同類型或不同類型的數(shù)控設(shè)備整合在一起，結(jié)合信息控制系統(tǒng)、數(shù)字加工系統(tǒng)等，在脫離人工操作的前提下完成自動生產(chǎn)、自動監(jiān)測等工作。本文基于柔性生產(chǎn)線，對數(shù)控加工的過程開展研究，希望能夠為促進(jìn)現(xiàn)代制造業(yè)的有序發(fā)展積累更加豐富的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：柔性生產(chǎn)線;數(shù)控加工;智能化

一、引言

建立柔性生產(chǎn)線能夠有效提升數(shù)控加工的質(zhì)量和數(shù)控加工的效率，促進(jìn)數(shù)控加工的智能化、自動化發(fā)展。柔性生產(chǎn)線的最顯著優(yōu)勢在于能夠?qū)?shù)臺甚至是數(shù)十臺各式各樣的或相同類型的數(shù)控設(shè)備集合在一起，利用較短的時間集中開展加工工作，且無需過多的依賴于人力的支持，一方面減輕了相關(guān)人員承擔(dān)的勞動壓力，另一方面也提高了數(shù)控加工工作的開展效率。在下文中，基于柔性生產(chǎn)線探討數(shù)控加工的過程，旨在為更好的帶動數(shù)控加工領(lǐng)域綜合水平的進(jìn)步貢獻(xiàn)一份力量。

二、基于柔性生產(chǎn)線的組成結(jié)構(gòu)及數(shù)控工藝要求

（一）基于柔性生產(chǎn)線的組成結(jié)構(gòu)

柔性生產(chǎn)線通常由系統(tǒng)層、硬件層以及應(yīng)用層三個層級共同構(gòu)成。我們可以將系統(tǒng)層比作人類的大腦，其在柔性生產(chǎn)線中發(fā)揮的作用至關(guān)重要，包括資源的優(yōu)化配置、生產(chǎn)過程的有機(jī)調(diào)控、運行過程的監(jiān)督管理、異常狀態(tài)的排查和臨時處理等。硬件層的構(gòu)成情況相對復(fù)雜，包括儲存單元、機(jī)床單元以及裝夾單元等，借助轉(zhuǎn)運單元實現(xiàn)控制與銜接。應(yīng)用層在柔性生產(chǎn)線中發(fā)揮著對于零件進(jìn)行加工控制的作用，為柔性生產(chǎn)線提供了堅實的工藝支撐。

（二）基于柔性生產(chǎn)線的數(shù)控工藝要求

結(jié)合柔性生產(chǎn)線的實際生產(chǎn)情況，能夠看出此類生產(chǎn)線最顯著的優(yōu)勢在于能夠滿足機(jī)床持續(xù)加工的要求，加工的效率較高，此類生產(chǎn)線能夠滿足前期準(zhǔn)備、中期加工、轉(zhuǎn)運處理三個環(huán)節(jié)的聯(lián)合運行和獨立運行要求有著直接的關(guān)系。柔性生產(chǎn)線通常具備著及時獲取異常信息，在較短的時間內(nèi)進(jìn)行信息判斷，并有針對性地給出處理方法的能力，與傳統(tǒng)數(shù)控加工中的人工操控較為類似?；谌嵝陨a(chǎn)線的數(shù)控加工通常具備著以下幾種特點：其一，能夠滿足工裝以及零件的自定位需求;其二，能夠在脫離人工的情況下實現(xiàn)零部件的及時找正以及狀態(tài)檢查;其三，能夠?qū)崟r進(jìn)行在線監(jiān)測、判斷和調(diào)整;其四，能夠及時進(jìn)行零部件在線符合性的檢查。

三、基于柔性生產(chǎn)線的數(shù)控加工過程

柔性生產(chǎn)線的數(shù)控加工過程實際上就是多個功能模塊緊密配合、有機(jī)銜接的生產(chǎn)過程，為了充分保障柔性生產(chǎn)線運行安全性和穩(wěn)定性，各分區(qū)的功能模塊需要再滿足獨立運行要求的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行密切協(xié)作。柔性生產(chǎn)線的數(shù)控加工過程大體可以分為加工前期的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)、加工過程中的調(diào)配環(huán)節(jié)以及加工后續(xù)的處理環(huán)節(jié)三個階段。

首先，在加工前期的準(zhǔn)備階段，需要先進(jìn)行生產(chǎn)排產(chǎn)，明確零件的圖號，然后準(zhǔn)備與生產(chǎn)加工相關(guān)的物資和零件資料，相關(guān)負(fù)責(zé)人員結(jié)合這些文件資料對現(xiàn)有的零件和物資加以確認(rèn)，然后依照生產(chǎn)工作的開展要求建立完備的零件單元，創(chuàng)造有利的生產(chǎn)加工條件。根據(jù)以往的經(jīng)驗，傳統(tǒng)的數(shù)控加工體系會過多的依賴于人工裝夾的方式，效率較低。而現(xiàn)如今則可以運用底線外裝夾技術(shù)為代表的現(xiàn)代化技術(shù)，獨立形成零件裝夾單元，將零部件安裝在確定的位置之上。在順利完成安裝工作之后，工作臺上的托盤、工裝和零件能夠有機(jī)結(jié)合為一個整體，借助輸送機(jī)構(gòu)與加工設(shè)備單元連接。

其次，在加工調(diào)配階段，零件單元與轉(zhuǎn)運單元的密切配合能夠?qū)⒘慵\送到存儲單元中進(jìn)行暫時存儲，并由控制系統(tǒng)結(jié)合各機(jī)床單元現(xiàn)階段的加工情況，參考排產(chǎn)順序?qū)⒋鎯τ诖鎯卧械牧悴考峙涞礁鱾€加工機(jī)床中。再由機(jī)床轉(zhuǎn)換平臺將零部件運往機(jī)床內(nèi)部，機(jī)床在自動化程序的輔助下即可獨立完成零部件的加工，而在這一過程中也會運用到許多現(xiàn)代化技術(shù)。柔性生產(chǎn)線上的數(shù)控加工脫離了人工操作，這意味著沒有操作人員能夠隨時對于零件的裝夾位置進(jìn)行調(diào)整，借助零件自定位技術(shù)能夠在滿足零件加工的精度要求的前提下，以高精度、高速度、精準(zhǔn)定位的方式，將工裝和零件的預(yù)定位控制在一定的誤差范圍內(nèi)，更好的滿足生產(chǎn)需求。自動找正技術(shù)可以借助機(jī)床系統(tǒng)集成基礎(chǔ)探頭傳達(dá)指令，對定位面的平面度進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)定位面的平面度無法滿足要求，則會及時予以報警提示，如果確定期能夠滿足要則向原點方面進(jìn)行找正，形成與零件坐標(biāo)系相對應(yīng)的機(jī)床坐標(biāo)系偏移值，并將其存儲在機(jī)床系統(tǒng)當(dāng)中，接下來檢查定位孔與加工坐標(biāo)的平行度，確保每一個檢查環(huán)節(jié)均能夠滿足判斷要求，再進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的加工。

最后，在加工完成后的處理階段，機(jī)床會將完成加工的零部件由轉(zhuǎn)運單元輸送到存儲單元中，在有控制系統(tǒng)結(jié)合線外裝夾平臺的實際情況，將存儲單元中的零部件轉(zhuǎn)運到各個線外裝夾平臺中，再由相關(guān)負(fù)責(zé)人員進(jìn)行后續(xù)處理。

對比基于柔性生產(chǎn)線的數(shù)控加工過程與傳統(tǒng)的數(shù)控加工過程，可以發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的數(shù)控加工程序通常是依照刀具和裝夾狀態(tài)加以區(qū)分的，相關(guān)程序各自獨立運行，并不存在上下關(guān)聯(lián)的關(guān)系，程序內(nèi)部主要由輔助指令和刀軌坐標(biāo)等共同構(gòu)成，因此通常情況下只能滿足單一的生產(chǎn)要求。反觀基于柔性生產(chǎn)線的控加工，一方面能夠滿足零部件的加工要求，另一方面也能夠?qū)崟r進(jìn)行找正、監(jiān)管、檢查等處理，這就要求加工系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)功能上的細(xì)分，各功能模塊可以大致分為主程序、找正程序、加工程序以及檢測程序等，分別滿足調(diào)度和控制、狀態(tài)的檢查、零件的加工、性能的評估等一系列要求。柔性生產(chǎn)線能夠在特定的模擬環(huán)境下開展仿真分析，判斷生產(chǎn)流程的科學(xué)性、可靠性和合理性，確保裝夾狀態(tài)、邏輯控制、檢查程序均能滿足生產(chǎn)要求。其中，針對裝夾狀態(tài)的檢查需要重點關(guān)注工裝與工作臺之間的相對位置、工裝與零件的相對位置、與工裝匹配的附件的位置等方面的精確性;針對邏輯控制的檢查需要重點關(guān)注主程序的管控作用的發(fā)揮、生產(chǎn)過程的有機(jī)調(diào)整、加工程序的實時反饋等情況，確保數(shù)控生產(chǎn)加工能夠滿足要求;針對程序的檢查，則需要全面關(guān)注找正程序、加工程序以及檢測程序等方面的可靠性。

四、總結(jié)

綜上所述，在現(xiàn)代制造業(yè)迅猛發(fā)展的時代背景下，智能化生產(chǎn)已經(jīng)成為了數(shù)控加工領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。不同于傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床完全依賴于單機(jī)加工模式，基于柔性生產(chǎn)線的數(shù)控機(jī)床加工能夠同時加工不同種類、數(shù)量較多的數(shù)控設(shè)備，并在不完全依賴人工操作的情況下，實現(xiàn)對組織生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自主控制。為了更大程度上提高數(shù)控加工工作的開展效率和開展質(zhì)量，積極促進(jìn)數(shù)控加工的自動化和智能化發(fā)展是十分必要的。在未來的發(fā)展進(jìn)程中，建議能夠給予柔性生產(chǎn)線與傳統(tǒng)數(shù)控加工的有機(jī)融合更高的重視，借助柔性生產(chǎn)線的優(yōu)勢提高生產(chǎn)加工質(zhì)量，降低人工操作誤差出現(xiàn)的可能性，提高數(shù)控加工工藝方法的科學(xué)性、合理性、有效性，為現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展奠定更加堅實的技術(shù)基礎(chǔ)，同時也為未來無人工廠的建立創(chuàng)造更加有利的條件。

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