數(shù)控加工在制造業(yè)中的應(yīng)用

（黑龍江科技學(xué)院，黑龍江 哈 爾濱 1 50027）

當(dāng)今社會，數(shù)控加工技術(shù)已成為制造業(yè)發(fā)展中的命脈，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展使制造業(yè)得到了革命性的改革，使制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)入了嶄新的階段，其以高效率、高精度的技術(shù)解決了普通機(jī)床無法解決的工藝結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品，使企業(yè)的制造水平不斷提高，取得了更好的經(jīng)濟(jì)效益。本文針對數(shù)控加工在制造業(yè)中的運(yùn)用進(jìn)行研究，對數(shù)控加工的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍、工藝選擇、編程流程以及刀具選擇等進(jìn)行了分析。

1 數(shù)控加工的特點(diǎn)

數(shù)控加工具有以下特點(diǎn)：

（1）效率高、精確度高。零件的生產(chǎn)利用數(shù)控來加工，要比其他機(jī)床的精確度高得多，最主要是體現(xiàn)在對刀的精確度高，生產(chǎn)效率也很高，數(shù)控車加工零件相對時間較短，所以需加工的零件如果尺寸要求很高的精度，一般都使用數(shù)控車取代車磨進(jìn)行加工。數(shù)控車中的刀具是通過高科技和高精度的程序來運(yùn)動的，數(shù)控機(jī)床加工的精度高，再加上剛性也很好，對零件的外圓和內(nèi)孔的R角、弧度等加工都有一定的優(yōu)勢[2]。

（2）加工過程難度降低。數(shù)控車床加工是按照事先編好的程序自行運(yùn)轉(zhuǎn)，加工人員主要負(fù)責(zé)控制操作鍵、裝卸加工零件、保證機(jī)器正常的運(yùn)行。相對磨床加工工件來說不需要做重復(fù)的動作，減輕了零件加工過程中的勞累和加工難度。

（3）對零件的多種加工工藝適應(yīng)性強(qiáng)。對于一些加工工藝復(fù)雜的零件來說，數(shù)控機(jī)床正好可以滿足這一條件，數(shù)控機(jī)床的好處就是不需根據(jù)零件加工的形狀來制作模型，而只需根據(jù)所需要的加工要求換用各種刀具就可以加工。

（4）數(shù)控加工有一定的局限性。不是每一種加工要求都可以用數(shù)控車來完成，正是因?yàn)閿?shù)控加工的精度高和靈活性的應(yīng)用使數(shù)控加工有一定的局限性，使用數(shù)控加工的成本也相對較高，所以一般公司在加工零件時能用磨床磨出來的工件便不用數(shù)控精車。此外，數(shù)控加工對操作人員的技術(shù)要求也相對較高，一定要能熟悉掌握數(shù)控機(jī)床的操作流程和產(chǎn)品的加工工藝。正確的操作數(shù)控流程是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素，所以只有正確掌握了數(shù)控機(jī)床的操作方式才能保證零件的品質(zhì)。

2 數(shù)控加工在制造業(yè)中的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床在制造業(yè)中屬于一種高效率的加工設(shè)備，其加工技術(shù)可以分為：數(shù)控銑加工、數(shù)控線切割加工、數(shù)控削加工等，因此在進(jìn)行磨具加工時要將磨具加工類型分類，選擇適合的加工方式，如配件類就使用數(shù)控削加工，可以用來車外圓、車內(nèi)孔、車平面等，壓鑄模、塑膠?？梢圆捎脭?shù)控銑加工。對于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的曲面，數(shù)控加工能保證加工工藝的準(zhǔn)確性和精確度，這是普通機(jī)床都無法比及的[1]。所以，使用數(shù)控加工已成為現(xiàn)在制造業(yè)發(fā)展中的一個重要的標(biāo)志，其主要的加工技術(shù)包括了以下幾個方面：

（1）數(shù)控加工技術(shù)中綜合了電子自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)、微電子技術(shù)等。

（2）使用了計算機(jī)先進(jìn)的微處理器控制裝置。

（3）運(yùn)用了先進(jìn)的編程控制器。

（4）運(yùn)用了先進(jìn)的控制伺服系統(tǒng)等。

3 數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用范圍

數(shù)控機(jī)床在產(chǎn)品的加工方面具備著的很多優(yōu)點(diǎn)，其是一種高科技自動化的設(shè)備，所以數(shù)控技術(shù)在制造業(yè)中應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，由于數(shù)控機(jī)床的技術(shù)含量相對其它機(jī)床技術(shù)含量高，所以加工成本也相對較高，從成本和效益方面來考慮，采用數(shù)控加工一般適用于以下情況：

（1）小批量生產(chǎn)的工件。

（2）加工工藝復(fù)雜，精度要求高的工件。

（3）需要不斷進(jìn)行改型的工件。

（4）工件價格比較昂貴，要求報廢率低的工件。

（5）要求高品質(zhì)和交期較急的工件。

4 數(shù)控機(jī)床加工工藝的選擇

隨著市場上產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)越發(fā)復(fù)雜、精度要求高而且生產(chǎn)交期緊張，在這種情況下，要充分發(fā)揮普通機(jī)床和數(shù)控機(jī)床的加工優(yōu)勢和特點(diǎn)，根據(jù)產(chǎn)品的加工工藝和批量生產(chǎn)要求來安排加工工序。此外，數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相接和生產(chǎn)還需要注意以下方面。

首先需加工的產(chǎn)品如是小批量的，最好使用普通機(jī)床進(jìn)行加工，數(shù)控機(jī)床主要是解決難度較大的工件，合理的使用數(shù)控機(jī)床可以減少生產(chǎn)成本，因?yàn)閿?shù)控機(jī)床所使用的刀具夾具成本是很高的。當(dāng)大批量生產(chǎn)加工時，便主要以數(shù)控機(jī)床來加工，普通車床和磨床主要起輔助作用，同時將兩種工藝相結(jié)合起來再針對不同的加工技術(shù)采取相應(yīng)的加工工藝，這樣才能達(dá)到產(chǎn)品的高效生產(chǎn)。

其次，產(chǎn)品的粗精加工要相結(jié)合，一般零件的加工流程是先粗加工后精加工，如果使用數(shù)控車直接進(jìn)行粗加工，從成本和效率上考慮根本不劃算，所以先使用普通車床來進(jìn)行粗加工，對于工藝比較難的盡量用數(shù)控車進(jìn)行加工。

5 數(shù)控加工的編程流程

在數(shù)控加工過程中，編程是數(shù)控加工必不可少的，如果不輸入程序，數(shù)控機(jī)床便無法加工，數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動是靠系統(tǒng)發(fā)出的指令來完成操作，那么數(shù)控編程的流程主要體現(xiàn)在：

（1）首先確定要進(jìn)行數(shù)控加工的零件。主要考慮產(chǎn)品需求的加工工藝數(shù)控技術(shù)是否能滿足。

（2）對需加工的零件圖紙尺寸和加工工藝進(jìn)行分析。圖紙的尺寸是確定數(shù)控刀具的運(yùn)動起點(diǎn)和終點(diǎn)及坐標(biāo)位置。加工工藝主要體現(xiàn)在加工工程中的順序及指令。

（3）計算出零件的加工參數(shù)，確定零件加工路線。

（4）計算出加工零件和刀位的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

（5）編寫數(shù)控加工程序。

（6）按照程序單制作加工控制介質(zhì)。

（7）驗(yàn)證程序，對程序進(jìn)行驗(yàn)證和修改。

6 數(shù)控加工刀具的選擇

在工件的加工過程中，工件的品質(zhì)跟數(shù)控刀具有著直接的關(guān)系，因此，選擇了正確的刀具才能保證工件的品質(zhì)、加工成本和加工效率。在工件的銑削加工過程中，數(shù)控車加工最常用的刀具有球頭刀、平面立銑刀、圓角立銑刀等。選擇刀具要根據(jù)工件加工的型面、形狀、工藝來定。例如：

（1）對于表面凸形的工件，在粗加工時，最好選擇平面立銑刀，在精加工時要求更高的幾何條件，一般會選擇圓角立銑刀。

（2）對于表面凹形的工件，在粗加工時選擇平面立銑刀，在精加工時一般選擇球頭刀。與平端立銑刀相比較，球頭刀的切削條件相對差一些。

（3）對于側(cè)面有斜度的工件，最好使用錐度銑刀，雖然也可以使用平端立銑刀，但是會加快平端立銑刀的磨損，同時會影響數(shù)控機(jī)床的加工效率，也保證不了工件的精度[3]。

數(shù)控加工選擇刀具的方式應(yīng)依照工件曲面的大小來選擇，在粗加工的過程中，要盡量選擇大直徑的刀具，最常用的是大球頭刀，型號為D120R60。大直徑的刀具在曲面變化小時是小直徑刀具功率的好幾倍，而且加工出來的工件品質(zhì)好，在精加工的過程中，一般刀具的半徑要小于加工工件的內(nèi)輪廓圓角半徑，因注意的是加工拐角時，選用的刀具半徑小于拐角圓半徑，以圓弧插補(bǔ)的方式來進(jìn)行加工。

7 結(jié)束語

本文主要闡述數(shù)控加工在制造業(yè)中的應(yīng)用，分析了其在制造加工中的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍、工藝選擇、編程流程、刀具選擇。數(shù)控加工實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的高質(zhì)量、高精度、高效率、低成本加工的目的，在制造業(yè)行業(yè)中有著重要的應(yīng)用價值。

[1]王華僑，李新洲，吳修仁，等.數(shù)控工藝與普通工藝結(jié)合的途徑與措施[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2004(9):128-130.

[2]吳國君，張 穎，等.提高數(shù)控加工效率的途徑與措施[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2008(12):66-68.

[3]王隆太.先進(jìn)的制造技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.