淺議數(shù)控技術與鋼結構加工

祁林 費云龍

摘 要：現(xiàn)如今數(shù)控技術已經(jīng)成為發(fā)展高薪技術產(chǎn)品和剪短工業(yè)的一項重要技術。數(shù)控技術在生物產(chǎn)業(yè)、航空航天等國防產(chǎn)業(yè)中均得到了廣泛的應用。在鋼結構的加工中，應用數(shù)控技術可以很大程度提高工作效率，減少工人成本，避免資金上浪費，相信在不久的將來，數(shù)控技術必將得到更為廣闊的發(fā)展空間，為我國的經(jīng)濟發(fā)展做出重要貢獻。

關鍵詞：數(shù)控技術；鋼結構加工；應用

數(shù)控技術主要是一些利用文字、數(shù)字和符號組成的程序指令來實現(xiàn)對機床的自動加工，其主要用于生產(chǎn)中小型形狀較為復雜的機械零件，而且由于數(shù)控技術省時、省力等優(yōu)勢使得數(shù)控技術的所帶來的經(jīng)濟效益非常顯著。基于此文中筆者就數(shù)控技術在鋼結構加工中的應用進行簡要的闡述。

1.數(shù)控技術的特點

數(shù)控技術具有如下特點：（1）適應性強，（2）質(zhì)量高、精度穩(wěn)定，（3）生產(chǎn)效率高，（4）能實現(xiàn)復雜的運動，（5）良好的經(jīng)濟效益，（6）有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。

現(xiàn)在世界上許多國家和地區(qū)眾多戰(zhàn)略發(fā)展計劃紛紛出臺，如歐共體的OSACA，日本的OSEC，美國的NGC和OMAC等計劃，他們基本代表了開放式數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀。其中：（1）歐共體的OSACA計劃。OSACA控制系統(tǒng)在結構上分為兩部分，即應用軟件和系統(tǒng)平臺。控制軟件包括所有對系統(tǒng)專用的功能，獨立的應用模塊使用OSACA界面，并且可以運行在和OSACA兼容的系統(tǒng)平臺之上：系統(tǒng)平臺包括系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)硬件包括各種電子部件，如主板和I/0模塊；系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)和驅(qū)動程序等。系統(tǒng)平臺對應用程序提供一個標準的應用編程接H（API），并且系統(tǒng)平臺具有開放式系統(tǒng)結構的4個特性：互操作性、移植性、可擴展性和互換性。（2）美國的NGC和OMAC計劃。NGC的體系結構是在虛擬機械的基礎上建立起來的，通過虛擬機械把子系統(tǒng)和模塊鏈接到計算機平臺上NGC是一個實時加工控制器和工作站控制器，要求適用于各類機床的CNC控制和周邊裝置的過程控制，包括切削加工、非切削加工、測量及裝配、復合加工等。NGC與傳統(tǒng)CNC的顯著差別是基于“開放體系結構”在SOSAS中定義了NGC系統(tǒng)、子系統(tǒng)和模塊的功能以及相互間的關系，提出了代表控制要求的9個功能設計概念

2.數(shù)控技術的概念

數(shù)控技術是指用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令程序通過計算機控制來實現(xiàn)機床的自動加工，完成加工任務的技術它所控制的通常是機床的位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有關的開關量。

傳統(tǒng)的CNC系統(tǒng)是一種專用的封閉體系結構的數(shù)控系統(tǒng)，即：系統(tǒng)硬件是專用的，各廠家的主板，伺服電路板專門設計，廠家之間產(chǎn)品無互換性；系統(tǒng)軟件結構是專用的，無可移植性，也無伸縮性。根據(jù)這種數(shù)控開放性趨勢，開放的目的就是使NC控制器與當今的Pc機類似，系統(tǒng)構筑于一個統(tǒng)一的、開放的平臺上，具有模塊化組織結構，以便迅速適應不同的應用需求。

3.數(shù)控技術的優(yōu)勢

在加工制作鋼屋架時，由于采用了先進的加工設備和加工工藝，在加工和效果上，數(shù)控加工均比傳統(tǒng)手工加工有明顯優(yōu)勢。對數(shù)控加工和手工加工兩種工藝手法各個環(huán)節(jié)的參數(shù)進行了對比：

在輕型鋼屋架加工過程中，采用先進的數(shù)控設備進行加工制作，無論在時間、勞動強度和加工成本上都較傳統(tǒng)的加工方法有顯著優(yōu)勢。因此，數(shù)控技術的推廣應用不單在小型批量復雜機械加工上能發(fā)揮優(yōu)勢，在諸如電廠汽機房屋架、企業(yè)廠房屋架等大型鋼結構制作上同樣會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益，值得大力推廣。

4.數(shù)控技術在大型鋼結構中的應用實例

國電蚌埠發(fā)電廠2～600MW機組工程#1機汽機房屋面結構由屋架梁、鋼檀條及水平角鋼支撐組成，總重約204噸。其中屋架梁為焊接H型鋼HA1000x350―16x25與焊接變截面H型鋼HA（1000―1226―1000）一16x25螺栓連接組成，長度263.94m，單重7.9噸，共l0榀。H型鋼和板材為Q345B材質(zhì)屋架在現(xiàn)場鉚工廠10t龍門吊下制作，包括變截面屋架梁H型鋼的制作、屋面槽鋼檁條的下料，并最終將屋架梁制作為單榀，運至汽機房安裝。對于鋼屋架的制作安裝。一般要有以下的施工程序：驗料一整板拼接一放樣一下料（傳統(tǒng)手工加工需要）一制作一制孔一校正一噴砂防腐一成品移交在整個施工過程中，“下料”部分采用數(shù)控技術加工。下面對該部分數(shù)控加工過程進行闡述分析

4.1 工藝分析

屋架型鋼下料應以實際放樣尺寸為準，鋼材切割可采用機械剪切和氣割等方法。無論采用何種方法，都應劃線準確、切割平直，且桿件端部切割面與軸線垂直。角鋼、圓鋼、槽鋼等切割采用氣割，鋼管采用無齒鋸下料。但槽鋼等型鋼下料前應校直，校直采用型鋼校直機或用火焰法校直。屋架梁變截面H型鋼腹板為不規(guī)則形狀，考慮腹板下料采用數(shù)控火焰切割機，根據(jù)需切割板材的厚度采用不同型號的割嘴。技術員需提供放樣圖紙和數(shù)控程序，建立坐標系并對刀，火焊工保證切割機的良好運行。為做到精確切割，應考慮到切割縫隙，鋼板厚度為12mm，割縫寬度一般在3～4mm，所以在數(shù)控編程時須考慮采用刀具補償命令。

4.2機床加工操作

（1）開機和參數(shù)初始化：打開數(shù)控火焰切割機系統(tǒng)電源，等待數(shù)秒鐘，系統(tǒng)參數(shù)自動初始化。（2）對刀：采用G92方式對刀。因鋼板尺寸較大，且尺寸不等，無法采用固定夾具，故每次切割均需進行G92對刀。對刀點選在工件坐標系的原點處，在機床手動狀態(tài)下，使用點動方式移動刀具對刀。對刀允許誤差為0.5mm。（3）工件安放：采用lOt龍門吊將所需加工板材吊放在數(shù)控火焰切割機的導軌上，要求板材水平放置。由于板材自身重量大。切割機在加工時幾乎不產(chǎn)生徑向切割力，故利用板材自身重量即可固定，無須采用專門的工裝夾具。（4）自動加工：將編制好的加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，輸入刀具半徑補償值及其他參數(shù)首件單榀在加工前需進行空運形試切，程序檢查無誤后進行自動加工按下操作面板上的循環(huán)啟動鍵，數(shù)控機床開始加工，火焊工人只需在旁邊監(jiān)視機床是否正常運行。當加工完一件板材時，用龍門吊吊下加工好的工件，重新放人新的板材，G92對刀，重復3、4步驟即可。

5.結語

綜上所述，數(shù)控技術可以實現(xiàn)對機床的自動加工，完成一些難度系數(shù)較高的任務，才用數(shù)控技術來對機床的位置、角度、以及速度進行控制，然后由計算機進行控制，通過輸入一系列的數(shù)字指令，完成批量加工任務。文中在通過對數(shù)控技術的概念以及特點進行介紹之后，對數(shù)控技術在大型鋼結構的應用進行了簡要的闡述。

參考文獻

[1]李瑞斌。數(shù)控車床加工工藝進給路線的研究[J]，裝備制造技術，2011年08期

[2]楊艷華。淺述數(shù)控車床加工中走刀路線的合理確定[J]，中國新技術新產(chǎn)品，2011年15期

[3]李敬偉。數(shù)控技術在機械加工中的應用及分析[J]，河南建材，2012年05期

（作者單位：陜西通運專用汽車集團有限公司）