數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工工藝應用分析

徐伊岑

（無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學院機電技術(shù)學院，江蘇 無錫 214153）

數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工工藝應用分析

Application analysis of CNC milling processing of metal components

徐伊岑

（無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學院機電技術(shù)學院，江蘇 無錫 214153）

金屬構(gòu)件加工是機械化生產(chǎn)方式之一，借助現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)可全面提高加工質(zhì)量與效率水平。結(jié)合銑削加工及其工藝特點，本文分析了數(shù)控銑床加工工藝形式及應用方法，指導數(shù)控加工生產(chǎn)模式改造與升級。

數(shù)控銑床；銑削；加工工藝；應用

數(shù)控技術(shù)是利用電腦程序控制器的操控方式，在工業(yè)自動化生產(chǎn)中得到普及應用，成為現(xiàn)代機械加工與制造行業(yè)的新方向。為了進一步提升數(shù)控技術(shù)的應用價值，對普通銑床進行數(shù)字化改造，實現(xiàn)了銑削加工一體化發(fā)展，為各種金屬構(gòu)件加工改良提供技術(shù)支撐。因此，生產(chǎn)企業(yè)必須建立全新的加工工藝方案，靈活應用數(shù)控技術(shù)輔助生產(chǎn)調(diào)配。

1 數(shù)控銑削工藝特點

我國機械行業(yè)正處于發(fā)展階段，從事金屬構(gòu)件加工企業(yè)必須依賴于先進技術(shù)，引入數(shù)控加工設備及工藝方案，才能為機械自動化創(chuàng)造有利條件。數(shù)控銑床是在一般銑床的基礎上發(fā)展起來的一種自動加工設備，銑削加工是機械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面銑削和輪廓銑削，也可以對零件進行鉆、擴、鉸、鏜、锪加工及螺紋加工等。

(1)靈活性。銑削加工是現(xiàn)代機械自動化的常見工藝，基于數(shù)控銑床設備執(zhí)行加工方案具有多方面優(yōu)勢。例如，數(shù)控銑削加工可適用與多種金屬構(gòu)件加工處理，尺寸、弧度、曲面等控制的靈活性較強；銑削加工可根據(jù)不同金屬材質(zhì)設定個性化加工方式，借助數(shù)學模型選定多樣式曲線加工方式；相比普通銑床，數(shù)控銑床加工精度更高，可將銑削精度控制在±0.001 mm，符合國際機械加工精度標準。

(2)技術(shù)性。數(shù)控機床是在普通機床結(jié)構(gòu)上進行改造，設定了自動化控制程序的新方式，是機械行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)的新成果?，F(xiàn)階段，數(shù)控銑床融合了電子技術(shù)、通信技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)、遠程技術(shù)等平臺，可設置平面、曲面、綜合面等諸多模式，滿足了不同類型金屬構(gòu)件加工與審查需求。此外，數(shù)控銑削加工系統(tǒng)設計之后，能夠與切割、焊接、拋光等諸多工藝共同參與機械自動化，為實際生產(chǎn)控制創(chuàng)造技術(shù)平臺。

2 數(shù)控銑床金屬加工工藝及應用

機械生產(chǎn)自動化是科技創(chuàng)新成果，利用高端技術(shù)輔助機械生產(chǎn)操作流程，全面提升了企業(yè)生產(chǎn)效率與質(zhì)量水平。數(shù)控銑削技術(shù)是機械自動化重點內(nèi)容，設計數(shù)控系統(tǒng)可實時傳輸銑削程序指令，為銑床生產(chǎn)與控制提供準確的程序信號。按照金屬構(gòu)件加工表面層分布情況，可以對構(gòu)件毛坯料采取多樣式的加工方式。結(jié)合工作經(jīng)驗，數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工主要工藝及應用方法如下。

2.1 平面加工工藝

傳統(tǒng)機械模式處于粗放型經(jīng)濟狀態(tài)，由于設備、技術(shù)、材料等條件不足，企業(yè)從事生產(chǎn)加工活動達不到預定標準，產(chǎn)品質(zhì)量與市場需求也存在較大差異。平面工藝是指加工面平行或垂直于水平面，以及加工面與水平面的夾角為一定值的零件，這類加工面可展開為平面。圖1中，所示的三個零件均為平面類零件。其中，曲線輪廓面A垂直于水平面，可采用圓柱立銑刀加工；凸臺側(cè)面B與水平面成一定角度，這類加工面可以采用專用的角度成型銑刀來加工。

圖1 平面類零件

2.2 直紋曲面加工工藝

自機械化改革以來，以自動化為中心的生產(chǎn)系統(tǒng)得到推廣，企業(yè)均根據(jù)自身經(jīng)營需要設定了自動化控制平臺。直紋曲面類零件是指由直線依某種規(guī)律移動所產(chǎn)生的曲面類零件。例如，把金屬構(gòu)件分為a、b、c、d等4個加工面，直紋曲面從a-d進行加工轉(zhuǎn)換時，其與水平面之間的夾角大小也在變化，呈遞減狀態(tài)；假設由截面a-截面b的夾角為4°10′，那么截面b-截面c的夾角則減小為2°30′，以此類推，截面c-截面d時則為0°。此時，直紋曲面加工變?yōu)槠矫婕庸?，銑床按照機器程序執(zhí)行數(shù)控加工方式即可。

2.3 立體曲面加工工藝

（1）行切加工法。數(shù)控加工技術(shù)是自動化運行的支撐，重視銑削加工技術(shù)應用與調(diào)配，可全面提升機械生產(chǎn)工作效率。機械自動化標志著產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型趨勢，以自動化平臺為基礎實現(xiàn)一體化控制，帶動了機械生產(chǎn)效益。采用三坐標數(shù)控銑床進行二軸半坐標控制加工，即行切加工法。如圖2所示，球頭銑刀沿XY平面的曲線進行直線插補加工，當一段曲線加工完后，沿X方向進給ΔX再加工相鄰的另一曲線，如此依次用平面曲線來逼近整個曲面。

（2）三坐標聯(lián)動加工。數(shù)控銑床技術(shù)是自動化生產(chǎn)的基本保障，需根據(jù)實際生產(chǎn)要求設定信號處理系統(tǒng)，按照預定生產(chǎn)操控標準執(zhí)行操作，從而滿足了機械經(jīng)濟長遠規(guī)劃之需求。采用三坐標數(shù)控銑床三軸聯(lián)動加工，即進行空間直線插補。如半球形，可用行切加工法加工，也可用三坐標聯(lián)動的方法加工。這時，數(shù)控銑床用X、Y、Z三坐標聯(lián)動的空間直線插補，實現(xiàn)球面加工。

圖2 行切加工法

3 數(shù)控銑削加工工藝管理

銑床裝置是數(shù)控銑床自動化監(jiān)控元件，可持續(xù)對機電設備進行多元化調(diào)控，實現(xiàn)生產(chǎn)操作與設備控制的一體化建設。銑床是現(xiàn)代機械生產(chǎn)不可缺少的裝置，對機電一體化、生產(chǎn)自動化、監(jiān)控智能化等均有輔助功能作用。

（1）檢定管理。檢定臺是各種銑床裝置工作的平臺，通過專業(yè)檢定可掌握銑床運行狀態(tài)，及時提出切實可行的改造處理方式。針對傳統(tǒng)銑床結(jié)構(gòu)存在的不足，引入自動化控制技術(shù)也是必然要求，利用自動控制系統(tǒng)取代人工操控銑床，體現(xiàn)了先進技術(shù)在機械自動化中的利用價值。因此，企業(yè)再利用銑床過程中，要重點考慮檢定臺設置與控制方法。

（2）技術(shù)管理。銑削模型中采用三維測控技術(shù)具有先進性特點，應當以動態(tài)測控、儀器測控、電子測控等為主要模式，把數(shù)控理論與信息技術(shù)相結(jié)合，設置更具操控性的測控操作體系。設置三維測控控制平臺之后，要根據(jù)工藝標準執(zhí)行每一步操作，以獲取更為可靠的工程數(shù)據(jù)資料，從而推動機械銑床自動化操控運行與發(fā)展。

4 結(jié)論

總之，隨著機械化生產(chǎn)規(guī)模逐漸擴大，數(shù)控技術(shù)將成為機械產(chǎn)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)型方向，以數(shù)控設備為平臺執(zhí)行加工方案，可提高金屬構(gòu)件加工的產(chǎn)量、質(zhì)量、精度等標準。平面加工、曲面加工、立體面加工是數(shù)控銑床的主要工藝方式，產(chǎn)品研發(fā)設計階段要根據(jù)指標要求擬定工藝方案，確保金屬構(gòu)件產(chǎn)品加工質(zhì)量達到預定標準。此外，對于后期工藝操作流程，要采取切實可行的工藝管理方式，以免決策性失誤造成的不利影響。

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10.13520/j.cnki.rpte.2015.24.052

徐伊岑（1982-）， 女， 研究方向為機械原理、機械設計、機械工藝。

2015-11-11