數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域的應(yīng)用

摘要：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化的發(fā)展對于機(jī)械行業(yè)的發(fā)展具有良好的促進(jìn)作用，同時機(jī)械設(shè)備逐漸向著高精度、高效率的趨勢發(fā)展，因此本文在此基礎(chǔ)上重點論述了數(shù)控機(jī)床幾何誤差以及介紹了幾種誤差主要修補(bǔ)技術(shù)，從而更好促進(jìn)我國機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;幾何誤差;誤差修補(bǔ);主要技術(shù)分析

0 ?引言

目前我國在機(jī)械制造行業(yè)取得了很大發(fā)展，但是在高精度制造方面和國外存在著很大的差距。另外一些行業(yè)對于機(jī)械加工的精度很高，比如集成電路制造行業(yè)，因在我國機(jī)械行業(yè)中，提高機(jī)械加工精度成為重點。本文在此基礎(chǔ)上重點分析了數(shù)控機(jī)床幾何誤差產(chǎn)生的原因以及介紹了幾種常見的誤差補(bǔ)償技術(shù)，從而更好促進(jìn)我國機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。

1 ?數(shù)控加工技術(shù)概述

1.1 數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械加工，不僅是技術(shù)變革的結(jié)果，也是機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)向現(xiàn)代化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變的重要標(biāo)志。CNC（數(shù)控技術(shù)）在機(jī)械加工行業(yè)的應(yīng)用已有相當(dāng)長的時間，我國機(jī)械加工業(yè)經(jīng)過多年的研究與發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了一些比較先進(jìn)的生產(chǎn)工藝。伴隨著社會的不斷發(fā)展，各方面對產(chǎn)品精度的要求提高。為了有效地解決傳統(tǒng)加工中存在的各種問題，適應(yīng)社會發(fā)展的需要，機(jī)械加工行業(yè)采用數(shù)控技術(shù)已勢在必行。今天，很多企業(yè)開始了數(shù)控技術(shù)的全面創(chuàng)新，以期發(fā)展更符合市場需求，更適應(yīng)社會發(fā)展的數(shù)控技術(shù)，從而推動我國制造業(yè)的發(fā)展。

1.2 數(shù)控技術(shù)的原理

數(shù)控技術(shù)是將自動控制技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，通過對數(shù)控技術(shù)的深入研究，逐步開發(fā)出數(shù)控加工系統(tǒng)和數(shù)控柔性制造系統(tǒng)，使傳統(tǒng)機(jī)械加工的效率和質(zhì)量得到很大提高。一是在系統(tǒng)組成方面。在機(jī)械加工業(yè)中，數(shù)控系統(tǒng)主要包括計算機(jī)數(shù)控設(shè)備、可編程序控制器、機(jī)床控制單元、數(shù)據(jù)輸入與輸出裝置等。CNC（數(shù)控技術(shù)）加工系統(tǒng)的組成主要分為硬件和軟件兩大部分，在實際生產(chǎn)中，工作人員只需根據(jù)CNC加工系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，選擇合適的加工程序，即可完成全部加工任務(wù)。二是在運行原理方面。在機(jī)械加工行業(yè)中，數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控加工過程的核心，數(shù)控系統(tǒng)及其輔助設(shè)備可以理解為一種特殊的計算機(jī)設(shè)備，該系統(tǒng)因其加工環(huán)境的特殊性，抗干擾能力強(qiáng)，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可以幫助相關(guān)企業(yè)更好地完成機(jī)械加工任務(wù)。在實際生產(chǎn)中應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，需要用計算機(jī)軟件對機(jī)床進(jìn)行編程處理，然后以此為基礎(chǔ)，采用不同的控制單元對機(jī)床進(jìn)行控制，可根據(jù)用戶指定的程序控制機(jī)床的導(dǎo)軌、刀架、主軸等結(jié)構(gòu)，以達(dá)到自動化加工的目的。

2 ?數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域的重要性

CNC技術(shù)是將計算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)與自控技術(shù)有機(jī)結(jié)合而形成的一門綜合性技術(shù)，通過對機(jī)械加工過程的自控，有效地提高了機(jī)械加工的精度和效率。以數(shù)控機(jī)床為例，將數(shù)控技術(shù)與機(jī)床有機(jī)地結(jié)合起來，生產(chǎn)出的數(shù)控機(jī)床大大提高了機(jī)床的加工效率，而且加工質(zhì)量也大大超過了傳統(tǒng)加工工藝。數(shù)控機(jī)床在實際工作過程中，只要在數(shù)控系統(tǒng)的控制下就能夠完成加工過程，一方面可以有效地提高工作效率，另外一方面還能夠操作人員的人身安全?！爸悄苤圃?025”戰(zhàn)略的提出，為我國制造業(yè)的發(fā)展指明了方向。要實現(xiàn)這一目標(biāo)，實現(xiàn)我國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，離不開以數(shù)控技術(shù)為代表的制造技術(shù)的發(fā)展。

但必須承認(rèn)，我國機(jī)械制造業(yè)起步較晚。我國的機(jī)械制造業(yè)幾十年的發(fā)展，歷經(jīng)風(fēng)風(fēng)雨雨，總體上取得了長足的發(fā)展，但是產(chǎn)業(yè)規(guī)模還比較小，很多企業(yè)只是一些小的制造企業(yè)，針對的只是某些特定的行業(yè)，與此同時，這些小型企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)能力非常落后，造成了我國機(jī)械加工業(yè)的不平衡發(fā)展。另外，我國的技術(shù)積累不夠。很多精密機(jī)床的核心技術(shù)仍然掌握在歐美等發(fā)達(dá)國家的手中，而中國缺乏對這些技術(shù)的自主知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)。因此，在機(jī)械設(shè)計制造方面，很多先進(jìn)的機(jī)床設(shè)備還需要從國外進(jìn)口，但是這些高精度的機(jī)床外國是對中國禁止出口的，因此研制精度更高的機(jī)床是我國機(jī)械制造發(fā)展的重要方向。

在機(jī)械加工領(lǐng)域有效地應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，對于我國加工業(yè)未來得發(fā)展意義重大。

一是有利于機(jī)械制造業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型。在傳統(tǒng)的機(jī)械加工作業(yè)中，首先是通過設(shè)計機(jī)械對圖紙進(jìn)行加工，然后根據(jù)圖紙進(jìn)行工藝設(shè)計與布置，這段時間內(nèi)設(shè)計人員的工作量和工時較大，降低了工作效率。然而，采用數(shù)控技術(shù)，傳統(tǒng)的圖紙分析、工藝設(shè)計、工藝布置等工作完全可以依靠計算機(jī)軟件來完成，大大提高了工作效率，使設(shè)計工作變得更加精確，最終產(chǎn)品質(zhì)量提高，機(jī)械零件的組裝工作也更加順利。

二是有利于整體競爭力的提高。生產(chǎn)能力是衡量一個國家綜合實力的重要指標(biāo)，尤其是在能源工業(yè)、軍工工業(yè)等重要工業(yè)領(lǐng)域。在機(jī)械加工行業(yè)中應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，可以有效地提高相關(guān)領(lǐng)域生產(chǎn)設(shè)備的加工質(zhì)量，改善其相關(guān)性能，有利于國家的發(fā)展。在我國重工業(yè)起步晚、技術(shù)水平相對落后的情況下，機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)只有不斷發(fā)展，才能全面提高自身的競爭力，獲得更大的發(fā)展空間。

3 ?數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工存在的問題

數(shù)控機(jī)床技術(shù)在實際應(yīng)用中還存在著一些問題，這些問題主要是加工過程中存在著幾何誤差。數(shù)控機(jī)床的幾何誤差主要來自三個方面：第一個是數(shù)控機(jī)床自身設(shè)計的誤差，第二數(shù)控運動過程中產(chǎn)生的誤差，第三是由于數(shù)控機(jī)床之間配合產(chǎn)生的誤差。對于三軸數(shù)控機(jī)床來說，在實際工作過程中，在沿著某個方向運動時，它的自由度是有六個方向的，那么這樣數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生的誤差就是一個六個方向合成的矢量，其中有三個分量的誤差稱為直線度誤差，而在三個旋轉(zhuǎn)方向的誤差稱為轉(zhuǎn)動誤差。同時一般的數(shù)控機(jī)床是有若干的主軸組成的，這樣就是數(shù)控機(jī)床的誤差分量總和在幾十個以上，在使用合適的差分補(bǔ)償算法時要充分考慮到主要方向產(chǎn)生的誤差，而要忽略次要方向產(chǎn)生誤差。在具體修正的環(huán)節(jié)，首先要測量數(shù)控機(jī)床在幾何方向的誤差，對于不同的機(jī)床可能測量的方法和使用的儀器是不同的，對于一般的三軸數(shù)控機(jī)床來說，由于它的幾何誤差的分量比其他的數(shù)控機(jī)床要多，因此使用傳統(tǒng)的測量方法無法達(dá)到測量的目的，比如常用的激光干涉儀的測量效果就是很差。因此如何進(jìn)行幾何誤差的測量和修補(bǔ)就顯得十分重要了。

4 ?加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域中應(yīng)用的途徑

4.1 嚴(yán)格把控加工流程

在加工過程中，對于加工過程的控制十分重要。在零件加工前，要對于數(shù)控設(shè)備和相關(guān)的刀具以及夾具做嚴(yán)格的檢查和調(diào)試，從而減少機(jī)械數(shù)控設(shè)備因素對于加工精度的影響，把外界影響降到最小程度。第二要對于整個加工環(huán)節(jié)進(jìn)行有效地監(jiān)管，發(fā)現(xiàn)加工環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題或者是相關(guān)加工人員在加工過程中符合操作規(guī)范，立即進(jìn)行相應(yīng)的處理，然后有效解決問題。在零件加工完成之后，檢測人員要做好零件的檢測工作，發(fā)現(xiàn)精度不合格的產(chǎn)品，就可能的原因做出分析，然后調(diào)整相應(yīng)的工序，從而保障最終的加工質(zhì)量滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 完善機(jī)械加工工藝質(zhì)量

加工表面質(zhì)量是機(jī)械加工過程中最容易出現(xiàn)問題和誤差的部分，在微觀檢驗時常常出現(xiàn)表面凹凸不平。機(jī)械表面的平整度質(zhì)量直接關(guān)系到產(chǎn)品的物理化學(xué)性能。因此，對產(chǎn)品表面光潔度要特別注意，在加工、生產(chǎn)過程中要嚴(yán)格選用刀具。必須根據(jù)實際情況來選擇這些工具。首要是刀具的選擇，刀具的選擇主要根據(jù)實際情況，科學(xué)地選用修光刀、精車刀等負(fù)偏角較小的刀具。在實際加工中，通過減少供給量，可以達(dá)到完美切削的目的，并減少機(jī)械表面的變形。

4.3 建立完善的機(jī)械加工工藝體系

機(jī)械加工企業(yè)必須建立符合自身發(fā)展的加工產(chǎn)業(yè)體系。其次在發(fā)展過程中要積極引進(jìn)專業(yè)的機(jī)械加工人才。其次，我們必須增加高質(zhì)量的數(shù)控設(shè)備。根據(jù)企業(yè)的實際加工情況，根據(jù)不同零件，借鑒相關(guān)經(jīng)驗，制定相應(yīng)的加工工藝，最終形成完整的加工工藝體系。

4.4 提高機(jī)械設(shè)計人員的綜合素質(zhì)

為了機(jī)械設(shè)計的質(zhì)量，最重要需要提高機(jī)械設(shè)計人員、管理人員的綜合素質(zhì)，從而使機(jī)械加工環(huán)節(jié)中人為因素的影響降至最低。并且當(dāng)今機(jī)械設(shè)計的難度越來越大，對機(jī)械設(shè)計人員對能力的要求也越來越高，此時便需要設(shè)計人員根據(jù)實際的設(shè)計經(jīng)驗，對多種解決方案進(jìn)行改進(jìn)。為此，企業(yè)應(yīng)著重加強(qiáng)對設(shè)計人員的培訓(xùn)，通過開展各類培訓(xùn)、專業(yè)講座等活動，拓展相關(guān)人員的專業(yè)知識，促進(jìn)專業(yè)技術(shù)水平、專業(yè)行為和整體素質(zhì)的提高。同時，企業(yè)要及時更新知識，從根本上解決低層次現(xiàn)象，通過專業(yè)培訓(xùn)，打造綜合素質(zhì)高的設(shè)計隊伍，為提高設(shè)計水平提供有效的保障。

5 ?結(jié)語

綜上所示，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用極大提高了加工的效率和加工的質(zhì)量。在實際應(yīng)用數(shù)控技術(shù)加工零件時要注意對于每一個環(huán)節(jié)的把控和監(jiān)督，從而提高數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工行業(yè)的應(yīng)用。

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作者簡介：徐?。?981-），男，江蘇興化人，本科，助理工程師，研究方向為機(jī)械設(shè)計制造及其自動化。