數(shù)控加工技術(shù)及設(shè)備研究

王躍華

摘 要：數(shù)控技術(shù)源于航空工業(yè)，于20世紀(jì)40年代美國(guó)一家航空公司提出，經(jīng)過(guò)這么多年的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)逐步應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門(mén)，從而提升了加工產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化進(jìn)程。文章首先對(duì)數(shù)控加工操作過(guò)程進(jìn)行了分析，再分析了數(shù)控加工技術(shù)的主要特點(diǎn)、加工工藝原則、數(shù)控加工刀具選擇方案、操作安全方案，通過(guò)對(duì)數(shù)控加工技術(shù)及設(shè)備使用注意事項(xiàng)的研究，達(dá)到更好的應(yīng)用數(shù)控機(jī)床提升工業(yè)自動(dòng)化的效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工；加工工藝；刀具選擇；操作安全

數(shù)控加工方法，是指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的一種方法。數(shù)控機(jī)床是對(duì)傳統(tǒng)機(jī)床的總結(jié)和改進(jìn)，數(shù)控機(jī)床加工相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)床加工方面，克服了傳統(tǒng)機(jī)床加工的缺點(diǎn)，極大的提升了加工工藝的自動(dòng)化水平和生產(chǎn)效率，節(jié)省了人工，降低了操作工藝時(shí)長(zhǎng)。數(shù)控加工，是在數(shù)控機(jī)床上，運(yùn)用編程的方法，并結(jié)合復(fù)雜的模型計(jì)算，采取數(shù)字信息來(lái)控制零件和刀具位移，從而達(dá)到加工零件的目的的一種工藝過(guò)程。數(shù)控加工對(duì)于精度要求高、形狀復(fù)雜、品種多樣、批量小等性質(zhì)的零件有很適合的加工效果。

1 數(shù)控加工操作過(guò)程分析

數(shù)控加工，是指應(yīng)用數(shù)控機(jī)床對(duì)零件進(jìn)行加工的一系列過(guò)程。數(shù)控加工的機(jī)器稱(chēng)為數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床受控于數(shù)控系統(tǒng)（專(zhuān)用或者是通用計(jì)算機(jī)），數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)由數(shù)控系統(tǒng)的指令來(lái)引導(dǎo)。數(shù)控指令是程序員根據(jù)所需要加工材料的要求、材質(zhì)、機(jī)床的特性等，結(jié)合具體的指令規(guī)范和格式來(lái)進(jìn)行編寫(xiě)的。數(shù)控機(jī)床的受控大致分為機(jī)器的啟動(dòng)、運(yùn)作、停止；刀具的選擇、更換；主軸的旋轉(zhuǎn)、變速；進(jìn)給的速度、方向、方式等等。

2 數(shù)控加工技術(shù)主要特點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床的加工技術(shù)具有以下一些特點(diǎn)：第一、工序集中。數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化水平比較高，一般帶有自動(dòng)可以切換的刀庫(kù)和刀架，程序自動(dòng)控制換刀過(guò)程，所以，工序比較集中，能夠?yàn)槠髽I(yè)節(jié)省人力和物力。表現(xiàn)在一是減少了機(jī)床占地面積，二是減少了中間操作環(huán)節(jié)（比如物品暫存等）。第二、自動(dòng)化水平高。數(shù)控加工技術(shù)在工作過(guò)程中，控制刀具過(guò)程不需要人工控制，自動(dòng)化程度比較高。表現(xiàn)在四個(gè)方面，一是對(duì)操作工人的技術(shù)水平要求低。數(shù)控加工工人的培養(yǎng)時(shí)間比較短，短期就能上手實(shí)踐，并且加工出來(lái)的工件精度高、時(shí)間少。減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，從而節(jié)省了勞動(dòng)時(shí)間。二是產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。加工自動(dòng)化水平提升，促使加工過(guò)程避免了由于人的誤差而導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量缺陷。三是產(chǎn)出效率高，數(shù)控機(jī)床自動(dòng)控制刀具的切換，使得加工效率較高。第三、柔性好。數(shù)控機(jī)床克服了傳統(tǒng)機(jī)床和傳統(tǒng)專(zhuān)機(jī)的缺點(diǎn)，可以通過(guò)改變程序來(lái)加工不同的零件，并且能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化操作，從而顯示出柔性好、效率高的特點(diǎn)，更能適應(yīng)社會(huì)的競(jìng)爭(zhēng)。第四、適應(yīng)能力強(qiáng)。數(shù)控機(jī)床特別適合加工質(zhì)量要求高、急需器件、新產(chǎn)品等等，能夠?qū)Ω鞣N輪廓進(jìn)行精確加工。

3 數(shù)控加工工藝原則分析

數(shù)控機(jī)床在加工原則方面表現(xiàn)在下面四點(diǎn)：下道工序不能被上道工序的加工影響；先進(jìn)行內(nèi)孔加工，再進(jìn)行外形加工；相同加工工藝的工序，應(yīng)該連續(xù)進(jìn)行，從而減少換刀過(guò)程；安裝過(guò)程應(yīng)該從剛性影響較小的工序開(kāi)始。下面分析加工路線(xiàn)和優(yōu)缺點(diǎn)。

3.1 加工路線(xiàn)分析

加工路線(xiàn)包括從對(duì)刀點(diǎn)（或者說(shuō)是機(jī)床固定原點(diǎn)）開(kāi)始算起，直到返回該點(diǎn)，這整個(gè)程序過(guò)程中所經(jīng)過(guò)的路徑。包括切入、切出以及空行程三個(gè)方面的路徑。精加工的加工路線(xiàn)應(yīng)該將粗加工及空行程的進(jìn)給路線(xiàn)的選擇為重點(diǎn)。并且在加工過(guò)程中應(yīng)該確保工件表面的粗糙度和工件精度、促使路線(xiàn)最短、簡(jiǎn)化加工程序、應(yīng)用子程序簡(jiǎn)化程序編寫(xiě)。

3.2 加工優(yōu)缺點(diǎn)分析

數(shù)控加工具有以下優(yōu)點(diǎn)：工裝數(shù)量能夠大量減少；加工工件質(zhì)量穩(wěn)定以及精度高；對(duì)于小批量和多品種等工件的生產(chǎn)效率高；可以加工復(fù)雜型面。數(shù)控加工的缺點(diǎn)是維修費(fèi)用高，并且對(duì)維修人員的技術(shù)水平提出了很高的要求。

4 數(shù)控加工刀具選擇探討

4.1 選擇刀具原則

4.1.1 選擇數(shù)控刀具的原則

刀具壽命與切削用量的關(guān)系密切。在進(jìn)行切削用量的制定時(shí)，應(yīng)該合理選擇刀具壽命。而刀具壽命的選擇應(yīng)該根據(jù)所要達(dá)到的目標(biāo)確定，受到其他很多因素的影響。一般情況下，最高生產(chǎn)率刀具壽命由目標(biāo)為單件工時(shí)最少確定，最低成本刀具壽命由工序成本最低來(lái)決定。

4.1.2 選擇數(shù)控車(chē)削用刀具原則

數(shù)控車(chē)削用刀一般有成型、尖形、圓弧形車(chē)刀這三類(lèi)。一般在數(shù)控加工過(guò)程中，不鼓勵(lì)采用成型車(chē)刀。而尖形車(chē)刀的選擇在幾何參數(shù)方面與普通扯削時(shí)大致相同，結(jié)合數(shù)控加工的路線(xiàn)、干涉等進(jìn)行綜合分析，也應(yīng)該將刀尖考慮在內(nèi)。圓弧形車(chē)刀比較適用于加工工件的表面，其刀位點(diǎn)在圓弧的圓心上。選擇圓弧形車(chē)刀時(shí)，應(yīng)該考慮車(chē)刀切削刃的圓弧半徑應(yīng)小于或等于零件凹形輪廓上的最小曲率半徑。

4.1.3 選擇數(shù)控銑削刀具原則

在數(shù)控加工中，銑削平面零件內(nèi)外輪廓及銑削平面常用平底立銑刀，相關(guān)參數(shù)設(shè)置比較復(fù)雜，需要結(jié)合零件的內(nèi)輪廓、加工高度等進(jìn)行分析。

4.2 刀點(diǎn)分析

刀點(diǎn)是刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，在程序開(kāi)始執(zhí)行時(shí)，應(yīng)該確定刀具相對(duì)于工件坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)位置。而程序編寫(xiě)過(guò)程中，應(yīng)該首先正確的確定對(duì)刀點(diǎn)的位置。選擇對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)該以便于編寫(xiě)程序和處理數(shù)值為原則。在實(shí)際操作過(guò)程中，可以手動(dòng)對(duì)刀，選擇刀位點(diǎn)，工廠(chǎng)一般采用光學(xué)的對(duì)刀儀、對(duì)刀鏡等等。

4.3 切削用量分析

在進(jìn)行數(shù)控編程時(shí)，應(yīng)該對(duì)每道工序的切削用量進(jìn)行確定，并通過(guò)指令的形式表現(xiàn)在程序中。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、背吃刀量這三個(gè)方面的確定等等。確定原則為：根據(jù)刀具需要，發(fā)揮刀具的使用性能，確保刀具的使用壽命，提升機(jī)床的性能，保證加工零件的精度，提高生產(chǎn)效率。

5 數(shù)控加工操作安全分析

為了確保數(shù)控機(jī)床高效加工的實(shí)現(xiàn)，應(yīng)該保障操作的安全性，包含兩個(gè)方面：第一、達(dá)到文明生產(chǎn)要求。文明生產(chǎn)對(duì)操作人員的素質(zhì)提出了很高的要求，包括用好、管好、維護(hù)好數(shù)控機(jī)床，并且能夠掌握數(shù)控機(jī)床的性能，操作熟練。第二、符合操作流程要求。減少操作故障，正確使用數(shù)控機(jī)床，對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行合理操作。

6 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)本文對(duì)數(shù)控機(jī)床使用和數(shù)據(jù)加工技術(shù)相關(guān)問(wèn)題的分析，可以知道，數(shù)控加工是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的有效手段。未來(lái)發(fā)展過(guò)程中的3D數(shù)控加工機(jī)床可以使得操作更加的精確，有效避免儀器的損壞，能夠有效保證加工工藝的準(zhǔn)確性以及加工過(guò)程的高效性。3D數(shù)控加工通過(guò)結(jié)合算法的使用，能夠計(jì)算出模型的工藝軌跡，從而可以實(shí)現(xiàn)金屬加工和切割的模擬操作。不管是何種性質(zhì)的數(shù)控機(jī)床，在進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，都需要根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行規(guī)劃和管理，促進(jìn)加工效率的不斷提升。

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