淺談數(shù)控機(jī)床在薄板鈑金加工中的應(yīng)用及前景

【摘 要】經(jīng)過了將近30年的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床當(dāng)前已經(jīng)獲得了較大的發(fā)展，具有廣泛的應(yīng)用，基于此，本文論述了數(shù)控機(jī)床在薄板鈑金加工之中的應(yīng)用以及發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控機(jī)床 薄板鈑金 應(yīng)用 前景

一、引言

在制造加工過程中，數(shù)控機(jī)床各部件性能不斷衰退，造成數(shù)控機(jī)床故障發(fā)生，導(dǎo)致企業(yè)的維護(hù)成本不斷增加，嚴(yán)重影響企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品加工精度。數(shù)控機(jī)床的故障分為數(shù)控系統(tǒng)故障、機(jī)械結(jié)構(gòu)故障和電氣系統(tǒng)故障，其中機(jī)械系統(tǒng)的故障為57%，即數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件（如主軸系統(tǒng)、滾珠絲杠副、導(dǎo)軌副等）的故障。據(jù)統(tǒng)計，我國每年由于機(jī)械部件故障造成停工的損失達(dá)到200億元以上，維修費(fèi)用高達(dá)幾百億元。為使證數(shù)控機(jī)床安全可靠的工作，必須盡量避免因故障和備件采購導(dǎo)致的停機(jī)時間，減少因機(jī)床故障導(dǎo)致的加工成本。近年來，國內(nèi)外學(xué)者在機(jī)床故障診斷及維修方法等方面進(jìn)行了大量研究，通常采用定期維護(hù)、定期更換零部件縮短維修周期，減少維護(hù)時間，使得機(jī)床維修成本得到控制。實現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的主動健康維護(hù)，將數(shù)控機(jī)床功能部件故障造成的損失減少到最小。

二、數(shù)控機(jī)床在薄板鈑金加工中的應(yīng)用

數(shù)控激光切割機(jī)完成復(fù)雜形狀和開孔鈑金件的加工，機(jī)床操作者根據(jù)零件圖和工藝要求確定加工方案編寫程序。操作者通過機(jī)床的操作面板直接將程序?qū)懭氤绦騼?nèi)存中；隨著微電子和計算機(jī)技術(shù)的日益成熟，推動了我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展。隨著CAD/CAM機(jī)術(shù)的發(fā)展，操作員可以通過計算機(jī)相關(guān)軟件將圖形輸入到計算機(jī)內(nèi)生成程序，拷入磁盤通過磁盤驅(qū)動器輸入數(shù)控系統(tǒng)。還可以用計算機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)串行的方法輸入。數(shù)控激光切割機(jī)的應(yīng)用使得原本復(fù)雜的形狀結(jié)構(gòu)加工變得簡單，多孔零件的加工一次定位切割成型，切割精度高達(dá)到±0.1mm。

折彎是鈑金加工中的一道成型工序，材料彎曲時外層受到拉伸，內(nèi)層受到壓縮，當(dāng)外層的拉伸應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極限時就會產(chǎn)生裂縫和折斷，合理選擇模具寬度、彎曲圓角半徑、壓力值、保壓時間等參數(shù)就很重要；傳統(tǒng)液壓折彎機(jī)只能憑借手冊估算各項參數(shù)。數(shù)控折彎機(jī)根據(jù)輸入?yún)?shù)自動調(diào)整板料幅面，通過數(shù)控系統(tǒng)計算折彎所需壓力、接觸時間等相關(guān)參數(shù)，所有參數(shù)顯示在屏幕上。數(shù)控折彎機(jī)由數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、液壓裝置及機(jī)床組成。伺服系統(tǒng)是由一部伺服電動機(jī)和伺服驅(qū)動裝置組成，機(jī)床后定位有一部伺服電機(jī)，自動定位省去了人工劃線、對線的過程，折彎角度常規(guī)模具在78°-180°之間任意可調(diào)，換用專用模具最小折彎角度可達(dá)30°，并且保證了加工精度在±0.5°。同時通過新型模具的選用使加工復(fù)雜彎曲面成為現(xiàn)實，例如加工一些非標(biāo)準(zhǔn)角鋼、槽鋼、C型鋼、電纜橋架、定制配電柜等，可根據(jù)生產(chǎn)需要制作不同規(guī)格產(chǎn)品。另外數(shù)控折彎在大批量零件加工時優(yōu)勢更加明顯，可一次性完成一個工件的所有折彎程序，系統(tǒng)設(shè)定后自動調(diào)整定位，定位塊根據(jù)程序自動轉(zhuǎn)換零件尺寸，能大大減少因搬運(yùn)零件所產(chǎn)生的勞動量。

三、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展前景

（一）鈑金加工自動化中的應(yīng)用

在我國鈑金自動化加工中，用到的系統(tǒng)軟件主要是CNC軟件來控制沖床的工作，這套軟件由于操作簡單、準(zhǔn)確度高，被我國的鈑金行業(yè)廣泛的應(yīng)用。這套軟件不同于以往那些軟件，這套軟件是用一個個小軟件來綜合起來工作的，在其中的一個軟件發(fā)生故障后，其他的軟件還能保證沖床的其他功能的正常工作，在使用中，該軟件還能升級進(jìn)行更新等。在該軟件中，最常用的術(shù)語也就幾十條，對于那些鈑金加工企業(yè)中的新手，操作起來只需要經(jīng)過簡單的操作。因此，這款軟件對于那些文化程度低的員工來說意義重大。

（二）專用的模具

在鈑金的自動化加工中，除了最重要的沖床，專用的模具也是不可缺少的。當(dāng)然，這些模具也會根據(jù)不同的工位沖床有不同的類型和尺寸。在模具的安裝上，人工安裝只要第一步的基礎(chǔ)安裝，之后全是自動化的轉(zhuǎn)換，大大的節(jié)省了人力，在很大程度上提高了工作效率。這部分在鈑金加工的自動化發(fā)展中是一個很有發(fā)展?jié)摿Φ囊环矫?，在以后會有很大發(fā)展的空間。

（三）智能維護(hù)系統(tǒng)

數(shù)控機(jī)床智能保障系統(tǒng)設(shè)計通過對機(jī)械運(yùn)動部件的振動信號、電流信號以及速度信號進(jìn)行監(jiān)測，作為機(jī)床部件的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并對狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取反映機(jī)床部件狀態(tài)的特征值，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合信號特征值與部件狀態(tài)的復(fù)雜映射關(guān)系，建立符合部件實狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)對數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件的故障預(yù)測，依據(jù)故障預(yù)測結(jié)果和加工企業(yè)的傳統(tǒng)維修維護(hù)計劃制定主動維護(hù)方案。

數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件（如滾珠絲杠、導(dǎo)軌、主軸等）的振動信號、電流信號、溫度信號和速度信號均存在干擾，為了準(zhǔn)確反映機(jī)床部件的狀態(tài)，首先應(yīng)對信號進(jìn)行濾波處理。根據(jù)機(jī)床關(guān)鍵部件的信號特點(diǎn)，采用帶通濾波對信號進(jìn)行預(yù)處理，剔除干擾。

為準(zhǔn)確獲得部件的故障信息，設(shè)定振動信號的采樣頻率為25kHz、電流信號和速度信號的采樣頻率均為10kHz。由于采樣頻率較高，使得數(shù)據(jù)量巨大，為提高故障預(yù)測模型的處理速度，適應(yīng)在線預(yù)測的需求，在保證系統(tǒng)精度的同時必須簡化數(shù)據(jù)，采用網(wǎng)格聚類對數(shù)據(jù)進(jìn)行簡化處理。網(wǎng)格聚類是先將數(shù)據(jù)空間劃分成有限個單元（cell）的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)處理時以一個單元為對象。聚類處理的優(yōu)點(diǎn)是處理速度很快，通常數(shù)據(jù)的處理速度與目標(biāo)數(shù)據(jù)庫中記錄數(shù)據(jù)數(shù)量無直接關(guān)系，而只與把數(shù)據(jù)空間分為多少個單元有關(guān)。

四、結(jié)語

在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的穩(wěn)定形勢下，特別是隨著廣大民營企業(yè)的不斷壯大，為數(shù)控機(jī)床提供了廣泛的市場。應(yīng)該抓住數(shù)控機(jī)床市場迅速擴(kuò)大的優(yōu)勢，從提高數(shù)控機(jī)床可靠性出發(fā)，切實提升數(shù)控機(jī)床的制造質(zhì)量和加工能力，進(jìn)而實現(xiàn)對數(shù)控機(jī)床制造事業(yè)發(fā)展的支撐，更好地為經(jīng)濟(jì)建設(shè)、行業(yè)進(jìn)步做出努力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李靜.數(shù)控沖床在鈑金加工中的應(yīng)用[J].機(jī)械管理開發(fā)，2012，02：86-87+90.

[2] 郝慶波.數(shù)控機(jī)床可靠性及維修性的模糊綜合分配與預(yù)計[D].吉林大學(xué)，2012.

[3] 韓青江.鈑金數(shù)控切割三維仿真研究[D].華中科技大學(xué)，2011.

[4] 覃佐國.淺談數(shù)控機(jī)床在鐵路貨車車軸制造加工中的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2013，03：86.