試論機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)水平提升有效策略

年得君

關(guān)鍵詞：機(jī)械數(shù)控加工 有效策略 技術(shù)水平

1 引言

機(jī)械加工水平，直接決定著一家企業(yè)、一個(gè)行業(yè)，甚至一個(gè)民族國(guó)家的產(chǎn)品水平、工業(yè)水平、社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平。機(jī)械制造專(zhuān)業(yè)也是我國(guó)大力發(fā)展的大學(xué)培養(yǎng)學(xué)科，在學(xué)校學(xué)生都要進(jìn)行金工實(shí)習(xí)，掌握機(jī)械數(shù)控設(shè)備的加工制造工藝，了解數(shù)控加工的技術(shù)方法?，F(xiàn)如今，改善現(xiàn)有機(jī)械加工設(shè)備精度低、質(zhì)量不穩(wěn)定、加工成本高的現(xiàn)狀，提高機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)水平是每位藍(lán)領(lǐng)人追求的工作目標(biāo)。不斷提高的產(chǎn)品要求，如：產(chǎn)品加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定性要求高、生產(chǎn)成本低等，使機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)水平面臨著巨大的挑戰(zhàn)。這也就督促我們對(duì)機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)水平提出更高的要求，以達(dá)到更好水平，來(lái)滿(mǎn)足市場(chǎng)的新要求。

2 機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)的概述

機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)指的是運(yùn)用機(jī)械數(shù)控加工設(shè)備對(duì)工件進(jìn)行加工的技術(shù)方法，整個(gè)系統(tǒng)包含包括設(shè)備、程序、刀具、工裝夾具在內(nèi)的幾大模塊。機(jī)械數(shù)控加工過(guò)程包括：在對(duì)工件進(jìn)行加工程序編程后，導(dǎo)入加工設(shè)備，加工設(shè)備中的計(jì)算機(jī)根據(jù)設(shè)定好的加工程序進(jìn)行不同面、體的依次加工，最終在設(shè)備中將程序流程走完，產(chǎn)出對(duì)應(yīng)所需的結(jié)構(gòu)或外形、尺寸。而數(shù)控加工的技術(shù)水平就靠整個(gè)過(guò)程效率及產(chǎn)出的成品質(zhì)量來(lái)衡量評(píng)估。較高的加工技術(shù)水平可以做到加工過(guò)程效率高，加工出的工件尺寸精度高，滿(mǎn)足更高的工件尺寸要求。

數(shù)控加工技術(shù)是進(jìn)入21 世紀(jì)后最重要的工業(yè)水平基礎(chǔ)，將原有的傳統(tǒng)機(jī)械加工代替，升級(jí)改造為數(shù)控方式。機(jī)械數(shù)控加工的技術(shù)包含設(shè)備制造能力、工藝過(guò)程水平、編程質(zhì)量水平、刀具加工水平、工裝夾具精度水平等。在機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)中心，相較于傳統(tǒng)的機(jī)械加工技術(shù)來(lái)說(shuō)有以下幾方面的區(qū)別：第一，數(shù)控加工技術(shù)是將多品種的工藝過(guò)程整合到一起，設(shè)備中可以設(shè)置不只一種刀具，大大減少裝夾次數(shù)，降低加工時(shí)間;第二，數(shù)控加工技術(shù)基于可以一次完成多道步驟，所以?xún)H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(lèi)型，對(duì)于基準(zhǔn)位置相同的尺寸更容易保證;第三，數(shù)控加工技術(shù)對(duì)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(shè)備數(shù)量減少。

3 現(xiàn)有機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)存在的問(wèn)題

3.1 數(shù)控加工設(shè)備操作設(shè)置導(dǎo)致工件質(zhì)量不過(guò)關(guān)

現(xiàn)有的數(shù)控加工設(shè)備在操作設(shè)置上就導(dǎo)致工件的質(zhì)量很難保證，主要體現(xiàn)在專(zhuān)項(xiàng)工藝過(guò)程的機(jī)加設(shè)備受工藝類(lèi)型的限制，工件裝夾位置的選擇是有限的[1]。在經(jīng)過(guò)一次裝夾后，工件進(jìn)過(guò)工藝加工，得到對(duì)應(yīng)的尺寸。在進(jìn)行下道工序時(shí)，也因?yàn)閷?zhuān)項(xiàng)工藝過(guò)程的工藝類(lèi)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(dǎo)致進(jìn)行第二道加工時(shí)基準(zhǔn)與第一道加工的基準(zhǔn)不一致，對(duì)應(yīng)加工的尺寸存在超差的風(fēng)險(xiǎn)，工件質(zhì)量和過(guò)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(huì)導(dǎo)致加工出來(lái)的尺寸不符合要求。

3.2 數(shù)控加工設(shè)備換型影響數(shù)控加工技術(shù)水平

一臺(tái)調(diào)試合格的數(shù)控機(jī)床設(shè)備，為了提高其利用率，企業(yè)或項(xiàng)目往往會(huì)設(shè)置多種工件進(jìn)行共用生產(chǎn)，這就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題：切換工裝導(dǎo)致加工尺寸偏差。以?xún)煽罟ぜ灿蒙a(chǎn)來(lái)分析，一套工件的固定工裝，工裝在設(shè)備里的位置及方向，均是經(jīng)過(guò)多次調(diào)試生產(chǎn)確定下來(lái)的。經(jīng)過(guò)一次調(diào)試生產(chǎn)后，工裝位置、工件成品的各個(gè)尺寸，均會(huì)產(chǎn)生一種調(diào)試生產(chǎn)的結(jié)果。然而，一旦計(jì)劃生產(chǎn)另一款型號(hào)的工件，就意味著現(xiàn)在設(shè)備里的固定工裝是不適用的，這就需要對(duì)現(xiàn)有的工裝進(jìn)行拆除，安裝新的工件的對(duì)應(yīng)工裝。這就有需要將工裝位置調(diào)整，來(lái)滿(mǎn)足第二款產(chǎn)品的生產(chǎn)。這樣下去，生產(chǎn)不同的產(chǎn)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(jìn)行位置找正，耗時(shí)耗力，一旦來(lái)料工件的尺寸有波動(dòng)，都會(huì)導(dǎo)致加工出來(lái)的工件超差。所以換型會(huì)導(dǎo)致數(shù)控加工技術(shù)水平波動(dòng)，難以保持一致。

4 機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)水平提升的策略

4.1 注重機(jī)加數(shù)控設(shè)備的穩(wěn)定性，提高過(guò)程控制

機(jī)械數(shù)控加工設(shè)備在調(diào)試初期，無(wú)論是質(zhì)量、工藝、設(shè)備部門(mén)均會(huì)對(duì)設(shè)備的產(chǎn)出進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。機(jī)加技術(shù)人員也會(huì)根據(jù)圖紙的要求進(jìn)行選擇刀具類(lèi)型、刀具尺寸、程序流程設(shè)置，為設(shè)備加工出首件進(jìn)行準(zhǔn)備。而在機(jī)加數(shù)控設(shè)備調(diào)試生產(chǎn)出首件之后，大家就會(huì)放松警惕，認(rèn)為這臺(tái)設(shè)備具有加工該工件的能力。后期當(dāng)數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障時(shí)，只需第一時(shí)間通知專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行維修即可。且在日常使用中也會(huì)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)和檢查，確保數(shù)控機(jī)床保持良好狀態(tài)[2]。而事實(shí)是，除了日常設(shè)備保養(yǎng)外，加工過(guò)程能力穩(wěn)定性也至關(guān)重要。因?yàn)樵跀?shù)控加工設(shè)備進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)，加工過(guò)程不可能像調(diào)試生產(chǎn)初期，工件均進(jìn)行100% 的全尺寸檢測(cè)。主要是考慮到?jīng)]有足夠的資源來(lái)滿(mǎn)足工件的全檢要求，即使有充足的檢測(cè)資源來(lái)進(jìn)行全檢，那工件的單件成本在行業(yè)中及市場(chǎng)上也不會(huì)有很大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。所以這就要求我們提高對(duì)數(shù)控加工設(shè)備的穩(wěn)定性。提高設(shè)備生產(chǎn)的穩(wěn)定性，關(guān)注設(shè)備的過(guò)程能力，也就是加工過(guò)程能力指標(biāo)-CMK。CMK 指的是機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性指數(shù)，是對(duì)機(jī)加數(shù)控設(shè)備穩(wěn)定性的考核。這就要求同一套工裝及同一設(shè)備的基本前提下，連續(xù)生產(chǎn)50 件機(jī)加工工件，然后對(duì)工件進(jìn)行對(duì)應(yīng)尺寸的全檢。根據(jù)全檢得出的尺寸報(bào)告數(shù)據(jù)，運(yùn)用軟件進(jìn)行CMK 的計(jì)算。一般認(rèn)為，只有CMK 達(dá)到1.33 以上才可以被認(rèn)為數(shù)控加工過(guò)程是穩(wěn)定的，數(shù)控加工技術(shù)能力是可以滿(mǎn)足要求的。

4.2 使用精定位銷(xiāo)進(jìn)行換型輔助

目前出現(xiàn)的換型、換模影響加工技術(shù)水平的現(xiàn)象，是因?yàn)閾Q型后工裝夾具的位置不一致導(dǎo)致。這也屬于數(shù)控加工設(shè)備技術(shù)水平提升的瓶頸。所以，針對(duì)這一問(wèn)題，我們提出可以考慮在各個(gè)工裝上進(jìn)行精定位銷(xiāo)的設(shè)置。在設(shè)備調(diào)試初期經(jīng)過(guò)一次工裝調(diào)試后，在工裝與設(shè)備底座板上一起進(jìn)行精定位孔的加工，使精定位孔貫穿工裝板，并在設(shè)備底座板上形成一個(gè)沉孔。之后取下工裝，在工裝上該孔位置插入精定位銷(xiāo)，長(zhǎng)度凸出，將凸出的定位銷(xiāo)與設(shè)備底座板上的精定位孔進(jìn)行配合，以此來(lái)確定工裝每次安裝的位置。這樣既可以縮短換型時(shí)間，又可以對(duì)換型的工裝位置進(jìn)行統(tǒng)一固定，提高機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)水平，降低生產(chǎn)成本。通過(guò)使用精定位銷(xiāo)來(lái)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(chǔ)上，數(shù)控加工刀具運(yùn)行前復(fù)位歸零，只要來(lái)料工件的狀態(tài)控制合適，就可以按初次調(diào)試的加工狀態(tài)來(lái)循環(huán)生產(chǎn)。解決了換型過(guò)程的時(shí)間和技術(shù)問(wèn)題，為提高了數(shù)控加工技術(shù)水平[3]。

4.3 科學(xué)合理的設(shè)置數(shù)控加工程序

在數(shù)控加工設(shè)備中，同樣關(guān)鍵的是數(shù)控編程的質(zhì)量。同樣一件待加工的工件，不同的編程技術(shù)人員對(duì)于工件的加工順序是不完全一致的，進(jìn)而所寫(xiě)出來(lái)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(guān)系就決定了導(dǎo)入設(shè)備后加工出來(lái)的工件的質(zhì)量。就拿圓柱體的加工來(lái)講，圓柱體存在兩個(gè)圓平面A/B 和一個(gè)圓弧面C。對(duì)于一個(gè)形狀是錐形原材料來(lái)說(shuō)，就存在三種常見(jiàn)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(gè)端面的跳動(dòng)，則第三種順序更容易滿(mǎn)足要求;若圖紙尺寸要求為軸向跳動(dòng)，則第一種順序更容易滿(mǎn)足要求。雖然第二種同樣也可以滿(mǎn)足軸向跳動(dòng)，但是在加工過(guò)程中材料的變形和受到的應(yīng)力是不一樣的，對(duì)于跳動(dòng)精度一般比較高的尺寸來(lái)說(shuō)反映出的結(jié)果就是截然不同的。所以，數(shù)控編程人員的技術(shù)能力一定程度上決定了數(shù)控加工技術(shù)水平必須提高數(shù)控編程人員的專(zhuān)業(yè)水平，確保編寫(xiě)程序的科學(xué)性與合理性[4]。

5 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)水平?jīng)Q定了所生產(chǎn)工件的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，也影響著一個(gè)行業(yè)的發(fā)展水平、一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力。通過(guò)不斷提高加工設(shè)備的穩(wěn)定性、通過(guò)精定位銷(xiāo)輔助換型、通過(guò)不斷提高數(shù)控編程的技術(shù)水平，進(jìn)行技術(shù)水平提升的不斷研究，將機(jī)械數(shù)控加工水平提升至又一高度。為整個(gè)機(jī)械數(shù)控加工行業(yè)、為社會(huì)發(fā)展、為祖國(guó)科技發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。