基于數(shù)控技術(shù)的機(jī)械加工機(jī)床研究

劉宏秋

（北方重工礦山冶金設(shè)備公司設(shè)計所，遼寧 沈陽 110141）

隨著機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，機(jī)械加工的技術(shù)也越來越廣泛，利用數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為不可阻擋的趨勢。數(shù)控用技術(shù)是機(jī)械制造業(yè)自動化生產(chǎn)的一種模式，其利用更加先進(jìn)的工藝與設(shè)計來完成產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，其中數(shù)控技術(shù)就是機(jī)械加工自動化的重要技術(shù)。既能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械加工技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的生產(chǎn)速度。數(shù)控技術(shù)需要結(jié)合計算機(jī)，又能提升制造加工效率。按事先存儲的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的控制功能，計算機(jī)技術(shù)是數(shù)控技術(shù)的核心，其對于數(shù)控技加工的編程與設(shè)計都發(fā)揮了重要的作用。

1 數(shù)控技術(shù)的原理

1.1 基本概念

數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息，給現(xiàn)代機(jī)械加工帶來了很大的幫助，對機(jī)械加工和運(yùn)動過程進(jìn)行控制的技術(shù)。數(shù)控技術(shù)不僅包含了傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)、傳感檢測技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)，而且它還擁有屬于自己的先進(jìn)技術(shù)，預(yù)先編程后利用編程好的控制程序?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備的控制功能，數(shù)控技術(shù)還促使了CAD、工程化方向發(fā)展。數(shù)控技術(shù)主要是采用計算機(jī)控制，數(shù)控技術(shù)是電子計算機(jī)技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、數(shù)控工藝和數(shù)控程序編制、軟件的開發(fā)與應(yīng)用等多項技術(shù)的綜合，這樣就增強(qiáng)了機(jī)械加工的靈活性并且提高了設(shè)備的工作效率。之后由于微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，也就是說數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為了先進(jìn)機(jī)械加工的主體。數(shù)控系統(tǒng)的性能有了極大的提高、功能也不斷的豐富，在先進(jìn)數(shù)控技術(shù)的背景下，機(jī)械加工的不同領(lǐng)域也得到了不同的發(fā)展需求。

1.2 工作原理

CNC裝置不僅配備了計算機(jī)的結(jié)構(gòu)外，硬件和軟件是CNC裝置的主要構(gòu)成，這些是支撐CNC裝置正常運(yùn)行的基礎(chǔ)條件，也具備與數(shù)控機(jī)床功能相匹配的功能模塊結(jié)構(gòu)和接口單元?？衫糜嬎銠C(jī)對其進(jìn)行操作調(diào)控，從而達(dá)到高效率的加工生產(chǎn)。則除了要對工作臺加以定位之外，也需要做好工件位置的固定處理，保證了所編制的程序能正常執(zhí)行。最為關(guān)鍵的是控制刀具相對于工件給定速度沿著指定的路徑運(yùn)動，CNC裝置的工作原理是利用輸入設(shè)備輸入機(jī)床加工所需的各種數(shù)據(jù)信息保持切削運(yùn)動朝著編制好的路徑進(jìn)行。把各個坐標(biāo)軸的移動分量傳輸?shù)綄?yīng)的驅(qū)動電路，經(jīng)過轉(zhuǎn)換、放大，驅(qū)動伺服電機(jī)，這些都要靠CNC裝置的插補(bǔ)功能。帶動坐標(biāo)軸運(yùn)動，CNC裝置本質(zhì)上屬于計算機(jī)控制的數(shù)控裝置，然后將數(shù)據(jù)信號反饋到控制裝置里，這樣便能保證各項數(shù)據(jù)指令的正常處理，維持了有序的加工生產(chǎn)秩序。數(shù)控系統(tǒng)按照零件輪廓線型的有限信息，對刀具的各個加工點(diǎn)詳細(xì)計算，最后實(shí)現(xiàn)了精密加工處理的要求。

2 數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中應(yīng)用

2.1 工業(yè)中應(yīng)用

在工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)控技術(shù)主要運(yùn)用在機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)線上。通過計算機(jī)可以讓生產(chǎn)設(shè)備按照寫入的程序或編入的程序碼，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)加工的有序進(jìn)行。數(shù)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中主要是替代工作人員完成人工不能完成的工作任務(wù)。由于數(shù)控技術(shù)的高精度特點(diǎn)數(shù)控技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)是密不可分的，則能夠在有助于提高生產(chǎn)效率的同時還能保證生產(chǎn)的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)低成本高效率。這樣有助于改善工作人員的勞動條件，極大地節(jié)省了勞動力。如果出現(xiàn)錯誤或者故障的時候，維持正常的生產(chǎn)加工秩序，保障工作人員的人身安全，傳感系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)則會把發(fā)生的錯誤故障信息傳送給計算機(jī)系統(tǒng)，并且會自動停止相應(yīng)的工作，起到保護(hù)的作用。數(shù)控技術(shù)的操作主要是由計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制的，嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙上的要求完成生產(chǎn)加工，只要把編好的程序安裝在計算機(jī)系統(tǒng)中，自動化生產(chǎn)模式讓產(chǎn)品的精度更加準(zhǔn)確，其通過計算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種加工控制要求。

2.2 機(jī)床設(shè)備應(yīng)用

機(jī)床設(shè)備控制技術(shù)是機(jī)械加工中非常重要的技術(shù)，進(jìn)一步提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，是現(xiàn)代機(jī)電一體化的重要組成部分。數(shù)控計算機(jī)便會發(fā)出控制指令來控制機(jī)床的執(zhí)行，以及冷卻泵的起停等各種順序動作編排在計算機(jī)數(shù)控上，使得機(jī)床自動加工出所需要的零件。數(shù)控技術(shù)為機(jī)械加工帶來了很多良好的機(jī)床，也就是運(yùn)用數(shù)控技術(shù)對機(jī)床進(jìn)行加工控制，把加工零件的幾何信息和工藝信息進(jìn)行數(shù)字化處理，逐漸取代人工操作方法，然后在數(shù)據(jù)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)有序的加工引導(dǎo)，以及進(jìn)給速度等都用數(shù)字化的代碼表示。機(jī)械設(shè)備是實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)的主要功能，對所有的操作步驟和刀具與工件間的相對位移，將數(shù)控技術(shù)運(yùn)用在機(jī)械機(jī)床上可實(shí)現(xiàn)一體化加工生產(chǎn)。計算機(jī)數(shù)控技術(shù)能夠給機(jī)械制造業(yè)創(chuàng)造多元化的控制功能，保證了各項裝置之間有序配合，編數(shù)控機(jī)床加工的最大優(yōu)勢在于，其只需改變相應(yīng)的程序指令則能自動加工，從而滿足了更加復(fù)雜的功能加工需求。程人員只需在加工前將相應(yīng)的代碼傳輸?shù)较到y(tǒng)中，然后按照加工需要來編制程序，無需在重新調(diào)動機(jī)床工作臺位置。讓機(jī)床設(shè)備按照理想的程序指令操作，這樣才能實(shí)現(xiàn)多功能的生產(chǎn)加工要求。

2.3 機(jī)械加工系統(tǒng)應(yīng)用

伴隨著先進(jìn)機(jī)械設(shè)備的研制，相應(yīng)的設(shè)備控制系統(tǒng)也在更新變化。各種機(jī)殼的毛坯制造開始積極引進(jìn)焊件，采用數(shù)控氣割之后能處理好諸多問題。只有保持壓縮接觸面積的均勻才能達(dá)到密封功能的要求，傳統(tǒng)機(jī)械加工難以實(shí)現(xiàn)單件的下料問題，保證了產(chǎn)品從毛坯料到成品過程的持續(xù)加工，內(nèi)外環(huán)凸凹曲面的加工精度對密封性有很大的影響。數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)用于切削加工能滿足多方面的加工需要，對機(jī)械浮動油封的結(jié)構(gòu)里引進(jìn)該系統(tǒng)，維持了正常的產(chǎn)品質(zhì)量要求?，F(xiàn)代的機(jī)械設(shè)備多數(shù)結(jié)合了數(shù)控鏜銑床編程加工，先編制了相應(yīng)的齒形子程序，再結(jié)合角度偏置或坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)編程功能對剩余的齒形加工，則需保持內(nèi)環(huán)的凸曲面與外環(huán)的凹曲面的密封圈各處壓縮量相等。采用數(shù)控機(jī)床編程加工之后能滿足各種精度要求，對于機(jī)械減速機(jī)構(gòu)而言，經(jīng)過這樣的優(yōu)化過程滿足了加工要求。其行星架等分孔的等分精度對整機(jī)的傳動精度和使用壽命都會造成影響，還能在生產(chǎn)加工效率上實(shí)現(xiàn)改進(jìn)。

2.4 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展前景

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械加工技術(shù)是衡量一個國家的科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志，數(shù)控技術(shù)發(fā)展的速度也越來越快，更是國際間的科技競爭重點(diǎn)。隨著數(shù)控系統(tǒng)集成度的增強(qiáng)，數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)多臺集中控制，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展越來越快?，F(xiàn)如今我國的數(shù)控技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，其在機(jī)械領(lǐng)域中的作用已不容置疑，數(shù)控機(jī)床本身的精度和加工件的精度越來越高，它不僅推動了機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，而精度的保持性要好。數(shù)控機(jī)床要縮短周期和降低成本，這既有利于制造商又有利于客戶。數(shù)控機(jī)床各軸運(yùn)行的速度將大大加快。數(shù)控機(jī)床的柔性化將向自動化程度更高的方向發(fā)展，數(shù)控化技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心。

結(jié)論

機(jī)械制造行業(yè)中，要強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，引進(jìn)數(shù)控技術(shù)對企業(yè)的生產(chǎn)加工效率，對未來機(jī)械制造行業(yè)積極引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，強(qiáng)調(diào)研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)和設(shè)備制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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