數(shù)控車(chē)床加工精度提升方法探索

李紹友

(湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 株洲 412000)

1 數(shù)控車(chē)床技術(shù)簡(jiǎn)介與發(fā)展現(xiàn)狀評(píng)析

我國(guó)對(duì)于數(shù)控車(chē)床的研究始于20世紀(jì)后期，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展與提升后，如今的數(shù)控車(chē)床已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)加工企業(yè)，為我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)提供了許多便利。最普遍的臥式數(shù)控機(jī)床具有價(jià)格實(shí)惠、生產(chǎn)成本低、效率高于人工等諸多優(yōu)點(diǎn)，但目前仍然存在一些不足，例如加工精度有待提升。這其中有許多原因，例如我國(guó)數(shù)控機(jī)床技術(shù)起步較晚、技術(shù)上仍然落后于世界頂尖水平，自主創(chuàng)新能力較弱，另外在工業(yè)生產(chǎn)中缺乏高精尖技術(shù)人才，普通操作員在使用數(shù)控機(jī)床的過(guò)程中存在許多問(wèn)題，無(wú)法發(fā)揮其真正作用，導(dǎo)致問(wèn)題頻出、加工精度低等[1]。

2 提升硬件設(shè)施

數(shù)控車(chē)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)和加工中心的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖如下：

要想提升數(shù)控車(chē)床的加工精度，首先要從硬件著手，按照加工要求的精度標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其作出調(diào)整和校對(duì)，先對(duì)數(shù)控車(chē)床加工零件的過(guò)程進(jìn)行全方位監(jiān)控，觀察主軸、鑲條、機(jī)床操縱臺(tái)等的運(yùn)轉(zhuǎn)有無(wú)問(wèn)題，同時(shí)觀察機(jī)床的定位精度是否準(zhǔn)確，是否存在方向偏差等影響零件精度的問(wèn)題，如有，應(yīng)當(dāng)及時(shí)調(diào)整，對(duì)機(jī)械精密度進(jìn)行修正，并優(yōu)化數(shù)字控制。另外，還需要考慮機(jī)床產(chǎn)生的電子脈沖是否會(huì)影響磁場(chǎng)，使得滾珠絲杠的移動(dòng)路徑受到些許影響，進(jìn)而產(chǎn)生加工誤差；對(duì)于各個(gè)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的配合過(guò)程，也要注意檢查，若存在傳動(dòng)間隙，還應(yīng)當(dāng)及時(shí)完成修正。此外，還需加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的管理，定期檢修維護(hù)，不能等設(shè)備出現(xiàn)較大問(wèn)題、影響生產(chǎn)時(shí)亡羊補(bǔ)牢；當(dāng)車(chē)床中有零件損壞時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)采用和各零件進(jìn)行替換，或是盡可能使用原裝零件，不可貪圖蠅頭小利，敷衍應(yīng)付，否則可能會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)，大大降低加工精度。

3 PLC智能芯片在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

3.1 PLC智能芯片的起源與發(fā)展

PLC控制系統(tǒng)最初誕生于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)它是一種即時(shí)系統(tǒng)，專為工業(yè)生產(chǎn)而誕生，其結(jié)構(gòu)類似微電腦，具備比較基礎(chǔ)的部件，但又與電腦存在很大差異。此后，汽車(chē)制造業(yè)率先引入PLC控制系統(tǒng)，通過(guò)提升零件的精度與性能，使得汽車(chē)的質(zhì)量大幅提高，為汽車(chē)制造業(yè)帶來(lái)福音。之后數(shù)年內(nèi)，該項(xiàng)技術(shù)以令人意想不到的速度發(fā)展，并迅速風(fēng)靡全球，在它誕生后幾年內(nèi)，世界范圍PLC控制器的數(shù)量以每年20%～30%的速率增長(zhǎng)，市場(chǎng)之巨大令人驚嘆。近年來(lái)，其在發(fā)達(dá)國(guó)家的市場(chǎng)趨近飽和，因而增長(zhǎng)速度大大減緩，但在以我國(guó)為代表的發(fā)展中國(guó)家仍然保持著迅猛的增長(zhǎng)勢(shì)頭，尤其是在制造業(yè)中，在新世紀(jì)智能化與自動(dòng)化生產(chǎn)概念深入人心，工業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)生了許多重大變革，于是有人創(chuàng)造性地提出自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)想，將PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)和高精度生產(chǎn)的目的[2]。其在數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用時(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如下：

圖1

3.2 組成結(jié)構(gòu)

在數(shù)控機(jī)床的操縱過(guò)程中，需要處理的數(shù)據(jù)信息大體分為兩種類型，第一種是用于各個(gè)部分按照坐標(biāo)軸運(yùn)行的連續(xù)數(shù)字信息，它們可以由數(shù)控機(jī)床中原本就具有的控制系統(tǒng)來(lái)完成，而另一種信息則是控制刀具更換、主軸運(yùn)動(dòng)、零件裝卸等活動(dòng)的零散信息，PLC對(duì)這些數(shù)據(jù)作出收集、響應(yīng)，以控制機(jī)床自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

4.1 抗干擾能力強(qiáng)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，目前生產(chǎn)工廠中引進(jìn)了大量電子設(shè)備，它們都是用電磁波進(jìn)行信息傳遞，根據(jù)波的特質(zhì)，它們之間會(huì)相互干擾，尤其是波長(zhǎng)相同時(shí)，會(huì)嚴(yán)重?cái)_亂彼此，造成波攜帶的信息丟失、篡改等，但PLC芯片具有極為強(qiáng)大的抗干擾能力，幾乎在任何一家存放著大量電子設(shè)備的工廠都能正常運(yùn)作。此外，在數(shù)控機(jī)床進(jìn)行切割等工作時(shí)，也會(huì)對(duì)磁場(chǎng)等外界條件產(chǎn)生影響，PLC芯片也不會(huì)受此影響而失靈，或者降低靈敏度。

4.2 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)

相較于其它電子技術(shù)而言，PLC芯片的歷史已稱得上悠久，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)發(fā)展過(guò)程后，它已經(jīng)逐漸滲入到工業(yè)生產(chǎn)和自動(dòng)控制的各個(gè)領(lǐng)域，為滿足不同消費(fèi)者的需求，衍生出許多種類和型號(hào)，無(wú)論是大型機(jī)械設(shè)備，還是電子手表，都有相應(yīng)提及的PLC芯片可供選擇，這就意味著如今能夠用于數(shù)控機(jī)床的芯片已經(jīng)足夠完善。另外，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的發(fā)展，PLC的功能愈發(fā)強(qiáng)大和完善，如今它已經(jīng)能夠在很短時(shí)間內(nèi)處理龐大的數(shù)據(jù)，在數(shù)控領(lǐng)域發(fā)揮了巨大作用，完全可以應(yīng)對(duì)數(shù)控機(jī)床運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)變化。

4.3 界面簡(jiǎn)潔，容易學(xué)會(huì)

PLC的適用人群十分廣泛，在許多工廠中，負(fù)責(zé)數(shù)控機(jī)床操作的人員并非高學(xué)歷、高水平的專業(yè)人員，他們本身的知識(shí)水平十分有限，無(wú)法應(yīng)對(duì)過(guò)于復(fù)雜的操作系統(tǒng)，而PLC的界面簡(jiǎn)潔易懂，沒(méi)有過(guò)多贅余的功能，調(diào)整零件尺寸和加工路徑時(shí)十分方便，容易控制精度，簡(jiǎn)單易學(xué)，IT知識(shí)薄弱的操作員也能夠很快學(xué)會(huì)使用方法，此外，其編程語(yǔ)言也較為簡(jiǎn)練，更容易被接受。

4.4 體積小，重量輕，能耗低

PLC智能芯片正在向著微型化發(fā)展，應(yīng)用于數(shù)控車(chē)床的產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)尺寸小于10cm的型號(hào)，能耗極低，抗高溫、抗粉塵、抗靜電性能都十分強(qiáng)悍，很容易適應(yīng)在數(shù)控機(jī)床內(nèi)部的工作環(huán)境，不會(huì)占據(jù)太大空間，也不容易被環(huán)境干擾，因而它是數(shù)控機(jī)床中的理想控制裝置。

5 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

5.1 能夠處理大量數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)指的是通過(guò)各種形式和來(lái)源收集到的龐大數(shù)據(jù)組，其和新聞一樣具有時(shí)效性和實(shí)時(shí)性。在數(shù)控機(jī)床的工作過(guò)程中，會(huì)涉及大量數(shù)據(jù)，例如零件的各方面尺寸數(shù)據(jù)、滾珠絲杠的移動(dòng)路徑等，每一個(gè)不同型號(hào)的零件，都會(huì)有數(shù)據(jù)方面的差異，利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)可以將其進(jìn)行分類整理和儲(chǔ)存，防止數(shù)據(jù)混淆，避免出現(xiàn)加工誤差。

5.2 能夠長(zhǎng)時(shí)間保存數(shù)據(jù)

基于ORACLE的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)具有強(qiáng)大的儲(chǔ)存功能，過(guò)去的數(shù)控機(jī)床管理系統(tǒng)，可能由于空間不足而每過(guò)一段時(shí)間便自動(dòng)進(jìn)行舊數(shù)據(jù)清理，以騰出一定的空間，但基于ORACLE的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)能夠長(zhǎng)時(shí)間甚至永久保存數(shù)據(jù)，只要不人為進(jìn)行刪除，哪怕經(jīng)過(guò)數(shù)年，也能夠從中調(diào)取所需數(shù)據(jù)，并且不會(huì)因?yàn)閮?chǔ)存數(shù)據(jù)量的增加而減緩運(yùn)行速度。也就是說(shuō)，每種特定型號(hào)的零件只需錄入一次數(shù)據(jù)，第二次只需調(diào)取數(shù)據(jù)，節(jié)省大量計(jì)算數(shù)據(jù)和規(guī)劃加工路徑、流程的時(shí)間。

5.3 數(shù)據(jù)的共享性

在使用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，可通過(guò)調(diào)取、分享不同零件的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)機(jī)床共同完成工作，或者轉(zhuǎn)移加工陣地，而基于ORACLE的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)平臺(tái)數(shù)據(jù)的共享，在調(diào)取資料時(shí)可直接由網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)發(fā)送，不必派遣專人進(jìn)行數(shù)據(jù)核實(shí)，大大提高了數(shù)據(jù)的傳輸效率。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展，各行各業(yè)的自動(dòng)化程度必然會(huì)逐步提升，人類將會(huì)從繁重的勞動(dòng)中解放出來(lái)，只需對(duì)各種器械進(jìn)行監(jiān)管和控制，就能實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)加工。但隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)于零件精度的要求逐漸提升，因此，廠家必須想方設(shè)法提高數(shù)控機(jī)床的加工精度，從硬件和軟件兩方面作出整改，減小誤差，杜絕失誤，為我國(guó)工業(yè)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。