數(shù)控技術(shù)在機床加工中的應(yīng)用研究

石洪國

摘 要：數(shù)控技術(shù)是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率必不可少的物質(zhì)手段。它的廣泛使用給機械制造業(yè)生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、管理方式帶來了深刻變化。隨著高端制造業(yè)的不斷完善和發(fā)展，一些傳統(tǒng)的機械加工設(shè)施已經(jīng)完全被數(shù)控產(chǎn)品所替代，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)大幅度加快了產(chǎn)品的新老替換的速度。因此，加工制造行業(yè)對生產(chǎn)產(chǎn)品的精準度又提出了新的生產(chǎn)要求。就數(shù)控機床加工技術(shù)現(xiàn)狀、特點及在加工中的應(yīng)用情況進行了分析和研究，對數(shù)控技術(shù)在機床中的廣泛應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)控；技術(shù)；機床；加工

1 數(shù)控機床加工技術(shù)的現(xiàn)狀

1.1 數(shù)控機床技術(shù)向精密、高效、柔性、集成的方向發(fā)展

進入21世紀，我國機床制造業(yè)既面臨著提升機械制造業(yè)水平的需求而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機，也遭遇到加入WTO后激烈的市場競爭的壓力。近年來，各工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)和科研單位投入生產(chǎn)使用的精密機床日益增多。這些精密機床主要是指：座標磨床、高精度絲桿車床、螺紋磨床、齒輪磨床、座標鏜床、高精度滾齒機、高精度長刻線機和高精度圓刻線機等。從技術(shù)層面上來講，加速推進數(shù)控技術(shù)將是解決機床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關(guān)鍵?；诟咚佟?fù)合、智能、環(huán)保的數(shù)控機床發(fā)展的技術(shù)平臺，已成為發(fā)展數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。從生產(chǎn)上看，成本、質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)量、交貨期是衡量企業(yè)生產(chǎn)能力和市場競爭能力的4個要素，采用傳統(tǒng)的非數(shù)控生產(chǎn)方式只有達到一定閾值的大批量的規(guī)模生產(chǎn)才能取得上述4個方面的統(tǒng)一。因此，在當前激烈的市場競爭環(huán)境下，以生產(chǎn)為中心，企業(yè)為主導(dǎo)的賣方市場已轉(zhuǎn)向以市場需求為中心、用戶為主導(dǎo)的買方市場，產(chǎn)品需求呈現(xiàn)多樣化和個性化，且產(chǎn)品經(jīng)濟壽命大大縮短，這首先將形成以多品種變批量的生產(chǎn)方式為主流的生產(chǎn)環(huán)境。

1.2 數(shù)控機床技術(shù)開發(fā)成果顯著

經(jīng)過多年的努力，我國機床工具行業(yè)有了很大發(fā)展，為國民經(jīng)濟和國防建設(shè)提供了大量的基礎(chǔ)工藝裝備。數(shù)控是現(xiàn)代機床的核心技術(shù)傳統(tǒng)的機床延伸了人的體力，成為工作母機，而數(shù)控技術(shù)賦予機床一個大腦，使機床變得越來越“聰明”。當前，由于計算機輔助設(shè)計、制造和管理技術(shù)應(yīng)用均取得了一定成果。它以高效率、高精度和高表面加工質(zhì)量為基本特征，采用新型功能部件，尤其是直線電機和電主軸技術(shù)的不斷改進，使機床的高速化水平進一步提高。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)從被動執(zhí)行運動指令發(fā)展到能夠“感知”機床的溫度、振動、能耗等工況并加以調(diào)整和控制，在線測量工件尺寸、刀具破損和預(yù)測刀具壽命，以及防止刀具和運動部件干涉。

1.3 應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)推廣，促進了數(shù)控機床技術(shù)水平的明顯提高

數(shù)控車床作為當今使用最廣泛的數(shù)控機床之一，主要用于加工軸類、盤套類等回轉(zhuǎn)體零件，能夠通過程序控制自動完成內(nèi)外圓柱面、錐面、圓弧、螺紋等工序的切削加工，并進行切槽、鉆、擴、鉸孔等工作。隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，以數(shù)控機床為代表的高新技術(shù)產(chǎn)品已成為機床制造業(yè)的主攻方向。反映數(shù)控機床制造水平的重要技術(shù)指標，如主軸最高轉(zhuǎn)速、快速移動速度、換刀速度、切削能力等參數(shù)正在向國際水平接近，一批關(guān)鍵技術(shù)獲得重大突破，縮小了與世界先進水平的差距。例如，高精度機床、數(shù)控成套設(shè)備、數(shù)控專機等都在實踐中得以廣泛應(yīng)用。

2 數(shù)控技術(shù)在機床加工中的應(yīng)用步驟

2.1 認真分析零件圖樣，確定工件的裝夾方式與設(shè)計夾具

能否認真分析零件圖樣將直接影響零件加工程序的編制及零件加工結(jié)果。因此，我們首先，必須審核加工零件輪廓的幾何條件，對圖樣上不詳尺寸及封閉的尺寸鏈進行處理。同時，確定控制其尺寸精度（尺寸公差）所要求的加工工藝，例如，在車削時，如沿X坐標軸運動的方向與其主軸軸線不垂直時，則無法保證垂直度。另外，在編程前要考慮并確定相關(guān)技術(shù)處理的方案。此外對零件的表面粗糙度，毛坯，材料與熱處理，加工件數(shù)的要求均為工序安排及走刀路線的確定等不可忽視的重要參數(shù)。其次，確定工件的裝夾方式與設(shè)計夾具。我們必須要根據(jù)已確定的工件加工部位、定位基準和夾緊要求，選用或設(shè)計夾具。由于數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速極高，為便于工件夾緊，多采用液壓高速動力卡盤，它具有高轉(zhuǎn)速、高精度、高夾緊力、調(diào)爪方便、使用壽命長等優(yōu)點，可獲得理想的夾持精度，從而滿足夾持各種薄壁和易變形工件的特殊需要。如果采用液壓自動定心中心架，定心精度可達0.03mm。

2.2 確定好加工方案

加工前要對所加工的零件擬定具體的加工方案。加工方案又稱工藝方案，數(shù)控機床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路線等內(nèi)容。數(shù)控機床是應(yīng)用數(shù)字控制原理，以數(shù)值數(shù)據(jù)的形式描述操作命令，并按照規(guī)定的程序自動進行工作過程的機床。在數(shù)控機床加工過程中，由于加工對象復(fù)雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位置千變?nèi)f化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影響，在對具體零件制定加工方案時，應(yīng)該進行具體分析和區(qū)別對待，靈活處理。所以，加工前必須要對零件進行擬定加工方案。特別是在數(shù)控車床加工中，加工工藝的制定則比普通車床顯得更為重要，也要更為詳細，因為在普通車床加工中，制定了工藝卡，操作者按加工工藝進行操作，在加工中如遇到某些問題，（如在加工內(nèi)孔時，鐵屑堵塞，可停機清理），可靈活進行調(diào)整處理，不會受太大影響，而數(shù)控車床則不同。數(shù)控車床受控于程序指令，加工過程都是自動進行加工的，每一個數(shù)據(jù)、加工路線、刀具、切削用量的不合理，都會造成工作量的成倍增加。因此，我們必須要對加工工藝過程分析，擬定加工方案，選擇合適的刀具和切削用量，確定加工線路和加工內(nèi)容，設(shè)計合適的夾具及裝夾方法等。

2.3 合理編程，高效生產(chǎn)

數(shù)控編程就指技術(shù)人員根據(jù)加工零件的圖樣和工藝要求，將零件加工的工藝過程及加工過程中需要的輔助動作，按照加工順序和數(shù)控機床中規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫加工程序的過程。因此，我們必須堅持合理編程，保證零件加工質(zhì)量。根據(jù)圖紙要求編制出的加工程序應(yīng)符合每個單獨的幾何要素（即直線，斜線和圓弧等）的要求。在加工程序的編制工作中，應(yīng)以最少的程序段數(shù)來實現(xiàn)對零件的加工，以減少出錯的機率，提高編程工作的效率，合理調(diào)用G命令使程序段最少構(gòu)成零件加工的各條程序。對于主程序段數(shù)要在保證其加工精度的條件下進行計算才能得到的非曲線軌跡零件的加工，此非圓曲線應(yīng)按逼近原理劃分成若干個主程序段。這種操作不僅可以大大減少參數(shù)計算的工作量，還能減少程序輸入的時間和機床內(nèi)存的占有量。合理地選擇G命令，不僅可以使程序段減少，還能保證走刀路線最短。

3 結(jié)束語

總之，數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備也是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個基礎(chǔ)是否牢固直接影響到一個國家的經(jīng)濟發(fā)展和綜合國力，關(guān)系到一個國家的戰(zhàn)略地位。由于數(shù)控機床是機電工業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，是汽車、石化、電子等支柱產(chǎn)業(yè)及重礦產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化的最主要手段，也是世界第三次產(chǎn)業(yè)革命的一個重要內(nèi)容。因此，世界上各工業(yè)發(fā)達國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，作為一名科技工作者，我也會加強對數(shù)控機床技術(shù)的研究和分析，從而確保企業(yè)生產(chǎn)更科學(xué)，更高效地進行。