數(shù)控加工技術在金屬材料加工中的應用研究

劉行 東方電氣（廣州）重型機器有限公司

引言：目前，我國工業(yè)市場依然采取傳統(tǒng)方式加工金屬材料，使用的機器普遍比較落后，因而增加了勞動強度、擴大了作業(yè)誤差、降低了加工精度、提高了加工成本等。加工企業(yè)由于各種因素的影響，降低了生產(chǎn)管理的效率，而數(shù)控加工技術延續(xù)了傳統(tǒng)加工的優(yōu)勢，改進加工方式的同時提高了自動化水平，在發(fā)展工業(yè)市場經(jīng)濟的過程中具有重要的現(xiàn)實意義。

一、數(shù)控加工的原理與價值

（一）加工原理

數(shù)控加工技術以計算機技術為基礎，借助電腦編程技術加工金屬材料。數(shù)控加工技術密切聯(lián)系傳統(tǒng)加工工藝，為得到理想的操作效果有必要添加先進的設備。首先，加工前，需具備加工所需材料、操作人員、技術、設備等，并系統(tǒng)分析材料特點、切割部位等，完成編程；其次，輸入加工參數(shù)，啟動設備電源，模擬加工圖形；最后，結合數(shù)控系統(tǒng)的加工程序開展有關操作。

（二）應用價值

1.金屬加工中的運用

基于金屬材料的性能，劃分制造業(yè)使用金屬材料的類型，在工業(yè)發(fā)展初期，初步產(chǎn)生了傳統(tǒng)加工金屬材料的方法。隨著技術的發(fā)展，制造業(yè)開始廣泛應用新的金屬材料。為了與傳統(tǒng)金屬材料科學區(qū)別，總結了新材料的應用特點：首先，新材料的延展性明顯超過傳統(tǒng)的金屬材料；其次，據(jù)化學性能分析，新材料有更加活躍的化學性能。

2.促進技術發(fā)展

評價國家的綜合實力可借助在重工業(yè)制造中大規(guī)模應用加工金屬材料技術這項指標。經(jīng)調(diào)查可知，傳統(tǒng)重工業(yè)制造對生產(chǎn)人員的依賴性較強。人力可能忽視制造過程中的小問題，導致該制造缺乏精確性，但數(shù)控加工金屬材料技術可解決這一問題，通過計算與精密加工，可以提高重工業(yè)的制造水平。通過調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，機械制造業(yè)非常重視數(shù)控技術，其在機械加工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。因此，在目前競爭形勢日益嚴峻的情況下，企業(yè)要對數(shù)控技術高度關注，尤其要持續(xù)優(yōu)化加工金屬材料的數(shù)控技術，提高機械制造的效率。

二、材料成型與控制中的金屬材料加工技術

（一）粉末冶金成型

在制造體積小、形狀規(guī)則的零部件時，采取粉末冶金成型技術，彰顯了組織密度較高、界面反應較少的優(yōu)勢，進而得到了較強耐磨性、較大強度的材料，故在汽車、航天器材制造等領域中廣泛應用。

（二）金屬材料機械加工成型

機械加工成型技術是加工金屬材料普遍應用的技術之一。如加工鋁基復合材料時，若加工時混入其他材料，可提高整體性能。對其采用刀具加工時，一般選擇車削、銑削、鉆削三種方式。其中，車削是指采用硬質(zhì)合金刀具加工材料，為了冷卻加工帶來的高熱，需配合使用乳化液。

（三）擠壓和鍛模塑性成型

加工時需使用涂層或潤滑劑，避免加工材料遭遇巨大的變形阻力，提高產(chǎn)品成型的水平。由很多實踐操作可知，將涂層或潤滑劑置于材料表面，可以減少材料成型的擠壓力。此外，將一定顆粒融入加工的材料，可降低了金屬材料的可塑性，使金屬材料能較好地抵御變形，保證材料成型的質(zhì)量。在鍛模塑性成型過程中，應適度控制擠壓材料的速度，速度過快易形成裂縫，速度過慢則會減小材料密度，難以達到材料的使用要求。

三、數(shù)控加工鋼筋技術應用過程

（一）主要工藝流程

數(shù)控鋼筋加工技術的具體流程見圖1。

圖1 數(shù)控鋼筋加工技術流程

（二）施工準備

1.材料準備

按規(guī)定驗收現(xiàn)場鋼筋原料，驗收合格后，采用鋼筋切斷設備獲取鋼筋加工的尺寸，將其存放在備料架上，為彎曲加工鋼筋做準備。

2.人員準備

全部操作人員均要接受培訓，操作人員能熟練輸入和調(diào)用參數(shù)，能較好配合施工，了解操作的注意事項，妥善處置設備故障或緊急狀況。每臺設備至少配置2名操作工人。

3.技術準備

操作前，技術負責人結合預制箱梁鋼筋布置圖設計鋼筋放樣單，詳細標出參數(shù)，有效支持鋼筋數(shù)控加工。操作人員按圖紙的規(guī)范標準，使用切斷機或數(shù)控調(diào)直機截取下料，由技術人員驗收合格。

4.機械準備

鋼筋數(shù)控彎曲設備正常運行，無任何故障。機械操作人員及時維護鋼筋數(shù)控加工中心，避免機械故障影響施工。

（三）參數(shù)輸入

1.數(shù)控加工鋼筋前，輸入數(shù)控鋼筋彎曲參數(shù)，正確調(diào)試設備。

2.參考鋼筋放樣單，結合編號與對應參數(shù)選項，向鋼筋數(shù)控加工中心輸入型號，之后對有關數(shù)據(jù)嚴格檢查，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差。

3.參數(shù)輸入的方法：使用氣泵預熱數(shù)控設備，直到設備各項數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，接通電源，顯示錄入?yún)?shù)的界面，這部分參數(shù)包括鋼筋角度、長度等。根據(jù)基準點輸入左機位參數(shù)，并輸入各彎折點，為系統(tǒng)提供鋼筋彎曲圖形，檢查無誤后存儲。

（四）安裝齒輪模具

1.輸入鋼筋參數(shù)后，通過鋼筋直徑正確選擇齒輪模具，替換2個移動彎曲機。

2.齒輪包括了快速、中速和慢速三個類型，加工直徑小于18mm鋼筋時選擇快速齒輪，加工直徑18mm-24mm的鋼筋選擇中速齒輪，加工直徑超過25mm的鋼筋選擇慢速齒輪。

3.根據(jù)鋼筋直徑使用鋼筋加工必需的齒輪，預防發(fā)生加工誤差。

（五）設備調(diào)試與參數(shù)調(diào)用

1.設置參數(shù)后，安裝齒輪磨具，對設備和參數(shù)進行調(diào)用。

2.設備正式運行前正確調(diào)試。將數(shù)控加工中心逐一對應鋼筋的3個方向。

3.解除X軸、Y軸和Z軸的警報，正確調(diào)試設備。把A、B兩車恢復至原點，結合現(xiàn)實要求，采取自動方式調(diào)用之前輸入的鋼筋數(shù)據(jù)庫參數(shù)。

（六）鋼筋加工

1.控制鋼筋直徑，使其保持在10-32mm內(nèi)，嚴控彎曲角度。

2.事先對鋼筋試加工，嚴格檢驗數(shù)控加工的鋼筋成品，全部合格后正式開始加工。

3.對鋼筋參數(shù)正確調(diào)用，正確安裝鋼筋。為提高安裝的效率，需根據(jù)鋼筋直徑確定安裝鋼筋的最大根數(shù)。

4.安裝鋼筋時，一端對齊事先設置的頂板，由一名工人操作急停按鈕，另一名工人啟動開關，檢查加工鋼筋的長度是否達到規(guī)定標準，嚴格按照預設角度開展左彎、右彎操作。

5.安裝結束后，向機械輸入自動數(shù)控加工參數(shù)。加工鋼筋時，若發(fā)生特殊狀況，則快速發(fā)送信號，利用急停按鈕快速停止；直到循環(huán)加工鋼筋結束后，整齊堆放鋼筋半成品，開展下一項操作。

（七）分類堆放鋼筋

鋼筋半成品加工結束后，對其進行檢驗，合格后掛牌堆放。把鋼筋堆放在棚內(nèi)，底部墊方木或木板，充分保護鋼筋半成品，鋼筋加工結束后進行檢驗。

（八）應用效果

某公路項目鋼筋施工加工采取了數(shù)控技術，最大程度彰顯了高精度限位、高工效、低勞動強度的特點。數(shù)控鋼筋加工技術不只節(jié)省了施工材料和施工成本，還創(chuàng)造了流水線施工，減少交叉施工帶來的安全問題，提高了管理效率。

通過進行驗證，鋼筋加工利用傳統(tǒng)手工彎曲機，2個工作日可加工一片30m長箱梁鋼筋，而采用數(shù)控鋼筋彎曲加工，1.2個工作日便可加工一片，每片箱梁節(jié)省了0.8個工作日。

結束語：加工鋼筋的實踐表明，利用數(shù)控技術加工鋼筋需借助數(shù)控平臺實現(xiàn)，完成了自動化加工，解決了人工重復操作的問題，不只減輕了人工勞動壓力，還提高了加工水平，節(jié)省了操作成本，高效管理了現(xiàn)場。數(shù)控鋼筋加工技術有機整合了數(shù)控技術與高精度加工技術，保證了施工質(zhì)量，促進了規(guī)?；摻罴庸さ陌l(fā)展，具有一定的推廣價值。