數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工工藝機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)研究

種永剛，李 榮

（1.航空工業(yè)西安飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)公司，陜西 西安 710089；2.西安航空學(xué)院飛行器學(xué)院，陜西 西安 710077）

數(shù)控銑床與傳統(tǒng)的銑床在本質(zhì)上的區(qū)別為在數(shù)字化的改造上。在數(shù)控技術(shù)未應(yīng)用到機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)之前，傳統(tǒng)的銑床需要人工進(jìn)行控制操作，嚴(yán)重制約了金屬構(gòu)件的生產(chǎn)數(shù)量，產(chǎn)品質(zhì)量也無(wú)法保證。而隨著我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域不斷發(fā)展，金屬構(gòu)架加工企業(yè)自身也對(duì)工藝特點(diǎn)、技術(shù)水平提升等越來(lái)越重視，在發(fā)展過(guò)程中不斷地探究與分析，其中就包括機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用，為我國(guó)工業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提供基礎(chǔ)條件，明確發(fā)展方向，重視產(chǎn)品加工，既為工業(yè)企業(yè)創(chuàng)造良好經(jīng)濟(jì)效益，還促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代化社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展。

1 金屬構(gòu)件生產(chǎn)中采用機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)特點(diǎn)

機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)特點(diǎn)較多，并且在金屬構(gòu)件過(guò)程中應(yīng)用較為廣泛。隨著我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展，使機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)對(duì)金屬構(gòu)件加工、工業(yè)發(fā)展等產(chǎn)生積極影響，并引起各領(lǐng)域關(guān)注。而對(duì)機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)特點(diǎn)分析，我們主要從集成化特點(diǎn)、精細(xì)化特點(diǎn)、數(shù)字化特點(diǎn)三個(gè)方面進(jìn)行分析。

1.1 集成化特點(diǎn)

集成化的數(shù)控銑床加工工藝目前被運(yùn)用于加工很多種類(lèi)的金屬結(jié)構(gòu)件。具體應(yīng)用時(shí)要明確金屬構(gòu)件加工具體流程、加工要求等，使整個(gè)加工過(guò)程都能自動(dòng)化完成，借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)其全程控制與管理[1]。同時(shí)，機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)中的集成化技術(shù)主要是借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能夠?qū)饘贅?gòu)件加工制造過(guò)程全面分析，以具體理論為基礎(chǔ)，使加工流程被優(yōu)化與完善。既減輕工作人員任務(wù)量，又提高整體工作質(zhì)量與效率，在金屬構(gòu)件加工過(guò)程中對(duì)生產(chǎn)材料有效控制，避免大量浪費(fèi)生產(chǎn)材料，確保企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。

1.2 精細(xì)化特點(diǎn)

機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)中的精細(xì)化特點(diǎn)，是在機(jī)械制造工藝過(guò)程中，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用，選擇一種新穎的制造方式，能夠嚴(yán)控工藝質(zhì)量。并且，因受到工業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)格等因素影響，傳統(tǒng)化加工方式會(huì)在工藝精確度方面存在誤差。而機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)最大特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)就是對(duì)其精確度控制，借助機(jī)械設(shè)備明確各工藝生產(chǎn)尺寸、質(zhì)量等，使特殊形狀金屬構(gòu)件加工尺寸更加精準(zhǔn)，滿(mǎn)足特金屬構(gòu)件加工的工藝要求。再加上納米科技不斷發(fā)展，也會(huì)應(yīng)用到金屬構(gòu)件加工領(lǐng)域中，再次提升整體精確度，也使我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域逐漸向納米技術(shù)方向創(chuàng)新發(fā)展，從而對(duì)我國(guó)整體發(fā)展產(chǎn)生積極影響。

例如：關(guān)于數(shù)控銑床上“微聯(lián)接”工藝，首先，考慮到各構(gòu)件規(guī)格、結(jié)構(gòu)、類(lèi)型、缺口等不同因素，還需在加工前對(duì)金屬構(gòu)件件幾何元素詳細(xì)發(fā)分析，全面統(tǒng)計(jì)金屬構(gòu)件加工材料總體數(shù)量[2]。然后，分析數(shù)控銑床上“微聯(lián)接”工藝不同情況，一方面，是各元素基本相同零件進(jìn)行相聯(lián)；另一方面，是選擇單個(gè)零件與余料進(jìn)行相聯(lián)。最后，整個(gè)工藝加工完成后，要選擇“抖動(dòng)”、“木錘”等方式使金屬構(gòu)件邊緣聯(lián)接方式解除，最終獲得預(yù)期要加工完成的金屬構(gòu)件。

2 金屬構(gòu)件加工工藝機(jī)床本體分析

眾所周知，機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)在數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工過(guò)程中的應(yīng)用，對(duì)工業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展、技術(shù)水平提升、工藝流程完善等都會(huì)產(chǎn)生巨大影響。對(duì)此，也逐漸引起工業(yè)企業(yè)重視，注重金屬構(gòu)件制造工藝機(jī)床本體結(jié)構(gòu)與應(yīng)用特點(diǎn)分析。一般情況下，在金屬構(gòu)件加工過(guò)程中借助計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算，以有限元算法為主，可對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)、靜態(tài)綜合試驗(yàn)，既然是試驗(yàn)，還需反復(fù)地驗(yàn)證，并且把每次試驗(yàn)信息數(shù)據(jù)詳細(xì)記錄，結(jié)合多次實(shí)驗(yàn)信息數(shù)據(jù)對(duì)比分析，能夠選擇剛性較強(qiáng)銑床本體，既滿(mǎn)足了金屬構(gòu)件加工要求，又能夠使數(shù)控銑床金屬加工工藝的加工誤差控制在合理范圍內(nèi)。

此外，銑床本體安裝過(guò)程極為簡(jiǎn)單，以沖孔力大小為節(jié)點(diǎn)，如果選擇的是沖孔力小于200KN，只需要采用螺釘調(diào)整方式即可，使其與地面直接連接，就可滿(mǎn)足金屬構(gòu)件加工要求。相反，如果沖孔利大于200KN，還需要在地基內(nèi)埋設(shè)二次件，然后把數(shù)控銑床與二次件連接固定在地基中，才能確保整體穩(wěn)定性，使其在金屬構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程中，不會(huì)因其穩(wěn)定性不足而造成工藝進(jìn)度緩慢。采用機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)，制定完善管理方案，完善工藝流程。除此之外，還可借助微處理器技術(shù)、傳感器技術(shù)、新型器具技術(shù)等，注重機(jī)械設(shè)備功能、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，以提升技術(shù)水平與生產(chǎn)效率為主，使數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工流程更加完善。

另外，在本體結(jié)構(gòu)中還包括自動(dòng)換位夾鉗，而對(duì)其類(lèi)別、大小等選擇，還需結(jié)合金屬構(gòu)件加工應(yīng)用需求全面分析，要求在功能與性能方面都滿(mǎn)足加工要求，也屬于一種便捷加工方式，在整個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著巨大作用。

例如：依然選擇數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工中的“微聯(lián)接”工藝進(jìn)行分析，其中，為對(duì)沖模與板料運(yùn)動(dòng)軌跡有效控制，主要是由NC發(fā)出指令，工作人員只需進(jìn)行沖裁板料即可，關(guān)于金屬構(gòu)件加工及加工完成的處理，只需要工作人員對(duì)微聯(lián)接方式進(jìn)行解除即可。

3 數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工的專(zhuān)用模具

由于對(duì)數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工工藝準(zhǔn)確度要求較高，在工藝加工前，相關(guān)工作人員會(huì)結(jié)合工藝生產(chǎn)尺寸明確工藝數(shù)據(jù)誤差范圍，然后選擇適合的工藝模具。而數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工工藝專(zhuān)用模具內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)每位工作人員都會(huì)全面了解與掌握，在實(shí)際生產(chǎn)與加工過(guò)程中，只需要根據(jù)金屬構(gòu)件加工尺寸、外形特點(diǎn)合理選擇模具即可。因?yàn)閿?shù)控銑床金屬構(gòu)件加工尺寸、外形等存在差異性，還需結(jié)合具體要求對(duì)其旋轉(zhuǎn)工位明確。再考慮旋轉(zhuǎn)工位較多，為使工作人員對(duì)其明確劃分，可設(shè)置成不同編號(hào)。如：1、2、3、4、5……。工作人員只需要在實(shí)際操作過(guò)程中根據(jù)金屬構(gòu)件實(shí)際加工要求與流程操作即可，整個(gè)操作過(guò)程多需要花費(fèi)的時(shí)間多少，以成手工作人員為分析基礎(chǔ)，短短的3min～4min就可完成。

如果在金屬構(gòu)件加工過(guò)程中，因生產(chǎn)工藝尺寸、外形等存在差異性，還需要工作人員及時(shí)更換模具。在更換前需要對(duì)其調(diào)整成換模狀態(tài)，把壓圈取下-拿出上膜-取出凹模-拆除安裝螺釘-取出沖頭。在模具安裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)中會(huì)有明確的安裝方向，只需要工作人員根據(jù)具體方向安裝相應(yīng)模具即可，就可對(duì)新模具進(jìn)行正常使用。因?yàn)槟＞弑桓鼡Q，所以設(shè)置編號(hào)會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，需要把更換前與更換后模具編號(hào)及時(shí)處理。避免對(duì)后續(xù)加工工作造成影響。

例如：對(duì)數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工工藝質(zhì)量控制，在加工前，還需對(duì)模具合理選擇，目前最常用的選擇方法就是模具微聯(lián)結(jié)法，并且是解決特殊性零件模具選擇、工藝加工質(zhì)量等相關(guān)問(wèn)題有效措施之一。通常情況下，圓弧過(guò)渡段、無(wú)邊角狀輪廓段等，選擇普通模具無(wú)法完成工藝加工，而模具微聯(lián)結(jié)法能夠通過(guò)對(duì)特殊模具合理選擇，順利完成零件加工工作，整體加工難度降低，工藝質(zhì)量與效率提升。

4 數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工中特殊模具的安裝

關(guān)于殊模具安裝工作的開(kāi)展，還需要考慮到工藝特殊性，結(jié)合金屬構(gòu)件尺寸及加工特點(diǎn)綜合分析，選擇與其相符的特殊模具。而模具特殊性在于模具更換、數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工一體化發(fā)展，既可以減少模具更換時(shí)間，又能提升整體工作效率。關(guān)于特殊性模具安裝，對(duì)相關(guān)工作人員提出較高技術(shù)性要求，要在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中考慮到圓臺(tái)、方臺(tái)、翻邊高度。而對(duì)于其高度調(diào)整，最常見(jiàn)方法是加裝墊片法，結(jié)合金屬構(gòu)件加工實(shí)際情況，加裝墊片方法既可以對(duì)其高度合理調(diào)整，又能確保特殊性模具加工質(zhì)量。而加裝墊片法最大優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)考慮模具外形大小，選擇一些薄板對(duì)其模具大小剪切，然后裝在上模與模具之間位置，在調(diào)整圓臺(tái)、方臺(tái)、翻邊高度的同時(shí)，還能使其保持一致，無(wú)論是其深度還是高度，都能夠滿(mǎn)足特殊模具更換要求，整體效果極其良好。除此之外，在數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工中特殊模具安裝過(guò)程中對(duì)機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用，要考慮的影響因素較多，還需引起企業(yè)及工作人員重視。第一，是機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)實(shí)用性，在金屬構(gòu)件設(shè)計(jì)階段就對(duì)機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)實(shí)用性全面分析，“兼顧”是必要基礎(chǔ)條件，才能高效率、高質(zhì)量地完成數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工中特殊模具安裝工作，凸顯機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。第二，從金屬構(gòu)件產(chǎn)品加工角度分析，在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中需要消耗大量能源，為控制成本費(fèi)用，還需對(duì)機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)加大應(yīng)用力度，簡(jiǎn)化金屬構(gòu)件加工流程，減少資源消耗量，對(duì)整體成本費(fèi)用合理控制。

5 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)是促進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展基礎(chǔ)條件之一，尤其是對(duì)數(shù)控銑床金屬構(gòu)件的生產(chǎn)及加工，要求工業(yè)企業(yè)引起重視，加大投資力度，對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用，提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，為工業(yè)企業(yè)創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)效益。