試論機械數(shù)控加工技術水平提升有效策略

年得君

關鍵詞：機械數(shù)控加工 有效策略 技術水平

1 引言

機械加工水平，直接決定著一家企業(yè)、一個行業(yè)，甚至一個民族國家的產品水平、工業(yè)水平、社會經濟水平。機械制造專業(yè)也是我國大力發(fā)展的大學培養(yǎng)學科，在學校學生都要進行金工實習，掌握機械數(shù)控設備的加工制造工藝，了解數(shù)控加工的技術方法。現(xiàn)如今，改善現(xiàn)有機械加工設備精度低、質量不穩(wěn)定、加工成本高的現(xiàn)狀，提高機械數(shù)控加工技術水平是每位藍領人追求的工作目標。不斷提高的產品要求，如：產品加工精度高、質量穩(wěn)定性要求高、生產成本低等，使機械數(shù)控加工技術水平面臨著巨大的挑戰(zhàn)。這也就督促我們對機械數(shù)控加工技術水平提出更高的要求，以達到更好水平，來滿足市場的新要求。

2 機械數(shù)控加工技術的概述

機械數(shù)控加工技術指的是運用機械數(shù)控加工設備對工件進行加工的技術方法，整個系統(tǒng)包含包括設備、程序、刀具、工裝夾具在內的幾大模塊。機械數(shù)控加工過程包括：在對工件進行加工程序編程后，導入加工設備，加工設備中的計算機根據(jù)設定好的加工程序進行不同面、體的依次加工，最終在設備中將程序流程走完，產出對應所需的結構或外形、尺寸。而數(shù)控加工的技術水平就靠整個過程效率及產出的成品質量來衡量評估。較高的加工技術水平可以做到加工過程效率高，加工出的工件尺寸精度高，滿足更高的工件尺寸要求。

數(shù)控加工技術是進入21 世紀后最重要的工業(yè)水平基礎，將原有的傳統(tǒng)機械加工代替，升級改造為數(shù)控方式。機械數(shù)控加工的技術包含設備制造能力、工藝過程水平、編程質量水平、刀具加工水平、工裝夾具精度水平等。在機械數(shù)控加工技術中心，相較于傳統(tǒng)的機械加工技術來說有以下幾方面的區(qū)別：第一，數(shù)控加工技術是將多品種的工藝過程整合到一起，設備中可以設置不只一種刀具，大大減少裝夾次數(shù)，降低加工時間;第二，數(shù)控加工技術基于可以一次完成多道步驟，所以僅一次的裝夾，配合合適的刀具組合，可以提高工件的加工精度，完成要求更高的工件類型，對于基準位置相同的尺寸更容易保證;第三，數(shù)控加工技術對于不同的工件僅需要切換數(shù)控加工程序，更換工裝夾具即可，這就使得加工同一工件所使用的的工裝夾具數(shù)量減少，加工不同工件使用的加工設備數(shù)量減少。

3 現(xiàn)有機械數(shù)控加工技術存在的問題

3.1 數(shù)控加工設備操作設置導致工件質量不過關

現(xiàn)有的數(shù)控加工設備在操作設置上就導致工件的質量很難保證，主要體現(xiàn)在專項工藝過程的機加設備受工藝類型的限制，工件裝夾位置的選擇是有限的[1]。在經過一次裝夾后，工件進過工藝加工，得到對應的尺寸。在進行下道工序時，也因為專項工藝過程的工藝類型限制，工件裝夾位置有限，裝夾位置存在與第一次裝夾位置不一致的情況。這導致進行第二道加工時基準與第一道加工的基準不一致，對應加工的尺寸存在超差的風險，工件質量和過程控制就很難保證。即使第一次裝夾的位置與第二次裝夾的位置一致，人員的多次裝夾、手法的區(qū)別、定位工裝的表面平面度區(qū)別也會導致加工出來的尺寸不符合要求。

3.2 數(shù)控加工設備換型影響數(shù)控加工技術水平

一臺調試合格的數(shù)控機床設備，為了提高其利用率，企業(yè)或項目往往會設置多種工件進行共用生產，這就會出現(xiàn)一個問題：切換工裝導致加工尺寸偏差。以兩款工件共用生產來分析，一套工件的固定工裝，工裝在設備里的位置及方向，均是經過多次調試生產確定下來的。經過一次調試生產后，工裝位置、工件成品的各個尺寸，均會產生一種調試生產的結果。然而，一旦計劃生產另一款型號的工件，就意味著現(xiàn)在設備里的固定工裝是不適用的，這就需要對現(xiàn)有的工裝進行拆除，安裝新的工件的對應工裝。這就有需要將工裝位置調整，來滿足第二款產品的生產。這樣下去，生產不同的產品安裝不同的固定工裝，每次安裝同一副固定工裝均需要進行位置找正，耗時耗力，一旦來料工件的尺寸有波動，都會導致加工出來的工件超差。所以換型會導致數(shù)控加工技術水平波動，難以保持一致。

4 機械數(shù)控加工技術水平提升的策略

4.1 注重機加數(shù)控設備的穩(wěn)定性，提高過程控制

機械數(shù)控加工設備在調試初期，無論是質量、工藝、設備部門均會對設備的產出進行重點關注。機加技術人員也會根據(jù)圖紙的要求進行選擇刀具類型、刀具尺寸、程序流程設置，為設備加工出首件進行準備。而在機加數(shù)控設備調試生產出首件之后，大家就會放松警惕，認為這臺設備具有加工該工件的能力。后期當數(shù)控機床出現(xiàn)故障時，只需第一時間通知專業(yè)人員進行維修即可。且在日常使用中也會加強對設備的維護保養(yǎng)和檢查，確保數(shù)控機床保持良好狀態(tài)[2]。而事實是，除了日常設備保養(yǎng)外，加工過程能力穩(wěn)定性也至關重要。因為在數(shù)控加工設備進行工業(yè)化生產時，加工過程不可能像調試生產初期，工件均進行100% 的全尺寸檢測。主要是考慮到沒有足夠的資源來滿足工件的全檢要求，即使有充足的檢測資源來進行全檢，那工件的單件成本在行業(yè)中及市場上也不會有很大的競爭優(yōu)勢。所以這就要求我們提高對數(shù)控加工設備的穩(wěn)定性。提高設備生產的穩(wěn)定性，關注設備的過程能力，也就是加工過程能力指標-CMK。CMK 指的是機械設備的穩(wěn)定性指數(shù)，是對機加數(shù)控設備穩(wěn)定性的考核。這就要求同一套工裝及同一設備的基本前提下，連續(xù)生產50 件機加工工件，然后對工件進行對應尺寸的全檢。根據(jù)全檢得出的尺寸報告數(shù)據(jù)，運用軟件進行CMK 的計算。一般認為，只有CMK 達到1.33 以上才可以被認為數(shù)控加工過程是穩(wěn)定的，數(shù)控加工技術能力是可以滿足要求的。

4.2 使用精定位銷進行換型輔助

目前出現(xiàn)的換型、換模影響加工技術水平的現(xiàn)象，是因為換型后工裝夾具的位置不一致導致。這也屬于數(shù)控加工設備技術水平提升的瓶頸。所以，針對這一問題，我們提出可以考慮在各個工裝上進行精定位銷的設置。在設備調試初期經過一次工裝調試后，在工裝與設備底座板上一起進行精定位孔的加工，使精定位孔貫穿工裝板，并在設備底座板上形成一個沉孔。之后取下工裝，在工裝上該孔位置插入精定位銷，長度凸出，將凸出的定位銷與設備底座板上的精定位孔進行配合，以此來確定工裝每次安裝的位置。這樣既可以縮短換型時間，又可以對換型的工裝位置進行統(tǒng)一固定，提高機械數(shù)控加工技術水平，降低生產成本。通過使用精定位銷來輔助工裝夾具等的更換，保證了數(shù)控加工的基本條件，在此基礎上，數(shù)控加工刀具運行前復位歸零，只要來料工件的狀態(tài)控制合適，就可以按初次調試的加工狀態(tài)來循環(huán)生產。解決了換型過程的時間和技術問題，為提高了數(shù)控加工技術水平[3]。

4.3 科學合理的設置數(shù)控加工程序

在數(shù)控加工設備中，同樣關鍵的是數(shù)控編程的質量。同樣一件待加工的工件，不同的編程技術人員對于工件的加工順序是不完全一致的，進而所寫出來的編程文件也不盡相同。編程中加工程序前后的先后順序、邏輯關系就決定了導入設備后加工出來的工件的質量。就拿圓柱體的加工來講，圓柱體存在兩個圓平面A/B 和一個圓弧面C。對于一個形狀是錐形原材料來說，就存在三種常見的加工順序，其中一種順序是A-B-C，第二種順序是A-C-B，第三種順序是C-A-B。若圖紙尺寸要求為兩個端面的跳動，則第三種順序更容易滿足要求;若圖紙尺寸要求為軸向跳動，則第一種順序更容易滿足要求。雖然第二種同樣也可以滿足軸向跳動，但是在加工過程中材料的變形和受到的應力是不一樣的，對于跳動精度一般比較高的尺寸來說反映出的結果就是截然不同的。所以，數(shù)控編程人員的技術能力一定程度上決定了數(shù)控加工技術水平必須提高數(shù)控編程人員的專業(yè)水平，確保編寫程序的科學性與合理性[4]。

5 結語

機械數(shù)控加工技術水平決定了所生產工件的市場競爭力，也影響著一個行業(yè)的發(fā)展水平、一個國家的經濟實力。通過不斷提高加工設備的穩(wěn)定性、通過精定位銷輔助換型、通過不斷提高數(shù)控編程的技術水平，進行技術水平提升的不斷研究，將機械數(shù)控加工水平提升至又一高度。為整個機械數(shù)控加工行業(yè)、為社會發(fā)展、為祖國科技發(fā)展奠定堅實的技術基礎。