機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)水平提升路徑研究

石階安

（無(wú)錫立信高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇無(wú)錫 214000）

0 引言

科技的進(jìn)步讓制造業(yè)采用了大量的數(shù)字化、機(jī)械化的先進(jìn)技術(shù)，機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)作為近年來(lái)被廣泛運(yùn)用的技術(shù)之一，受到了許多企業(yè)的廣泛關(guān)注，也被運(yùn)用到企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)中。但是由于技術(shù)水平和管理方法的原因，許多企業(yè)在實(shí)際運(yùn)用的過(guò)程中或多或少存在不同程度的問(wèn)題，進(jìn)而影響到了生產(chǎn)制造的效率，所以優(yōu)化和解決此類問(wèn)題就成為了許多企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。

1 機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)的概念

機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用極大的推動(dòng)了現(xiàn)代化生產(chǎn)制造業(yè)的發(fā)展，在不斷的完善和革新中，數(shù)控加工技術(shù)成為現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，并逐步取代了傳統(tǒng)的普通機(jī)械加工方法，使得制造業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)效率有了極大提升?？傮w來(lái)看，數(shù)控加工技術(shù)是融合了傳統(tǒng)機(jī)械加工方式、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字信息技術(shù)、檢測(cè)傳感、光機(jī)電技術(shù)等[1]，通過(guò)技術(shù)的糅合創(chuàng)新來(lái)不斷優(yōu)化和完善傳統(tǒng)的加工工藝和自動(dòng)化技術(shù)。我國(guó)工業(yè)和制造領(lǐng)域中所采用的機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)，一般可以理解為將機(jī)械加工技術(shù)進(jìn)行數(shù)字信息化處理，再結(jié)合相關(guān)的技術(shù)軟件來(lái)進(jìn)行操控，這樣就可以滿足更加精細(xì)化和復(fù)雜化的設(shè)計(jì)需要，這是傳統(tǒng)手工和普通機(jī)械加工方式所難以做到的，因此機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)是更加先進(jìn)的技術(shù)方法。從目前的科技發(fā)展來(lái)看，機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)還有很大的優(yōu)化和革新空間，如全流程自動(dòng)化、智能化的加工技術(shù)可以進(jìn)一步減少人工的作業(yè)量和成本支出，同時(shí)也能極大提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

數(shù)控加工技術(shù)在未來(lái)有著非常光明的發(fā)展前景，我國(guó)的數(shù)控加工技術(shù)起步時(shí)間較晚，與國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)存在差距，總體的應(yīng)用和管理技術(shù)還有不少的缺陷和問(wèn)題，這些都是亟需解決的問(wèn)題。所以要想大力發(fā)展相關(guān)的技術(shù)，需要引進(jìn)和培養(yǎng)大量的技術(shù)人才，針對(duì)性地完善技術(shù)，才能促進(jìn)數(shù)控加工技術(shù)的進(jìn)步。

2 發(fā)展機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題

2.1 程序編寫設(shè)計(jì)

機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)在一定程度上結(jié)合了計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)，所以在器械設(shè)備運(yùn)行之前，相關(guān)技術(shù)人員需要利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)運(yùn)行的程度方案進(jìn)行設(shè)計(jì)編排，而程序方案的設(shè)計(jì)編排水平會(huì)在一定程度上影響到設(shè)備的運(yùn)行效率。所以對(duì)程序計(jì)算，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該注意以下2 個(gè)方面：①工作開展前對(duì)數(shù)控機(jī)床設(shè)備進(jìn)行充分了解，具體掌握設(shè)備的特點(diǎn)，熟悉機(jī)械的運(yùn)行操作方法和相關(guān)的程序編寫命令，從而減少程序設(shè)計(jì)時(shí)的失誤率，同時(shí)還要不斷優(yōu)化編程方法來(lái)提高效率；②優(yōu)化程序的模擬技術(shù)，增強(qiáng)程序的自動(dòng)執(zhí)行和優(yōu)化功能，以減少人工調(diào)試所花費(fèi)的時(shí)間和資源，同時(shí)能夠盡量減少機(jī)床走空刀問(wèn)題。

2.2 機(jī)床的使用維護(hù)

國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)制造業(yè)企業(yè)已經(jīng)開始廣泛運(yùn)用機(jī)械數(shù)控技術(shù)，而一些引入設(shè)備和技術(shù)較早的企業(yè)，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)使用了一些年，會(huì)出現(xiàn)設(shè)備老化和磨損的問(wèn)題，而且在人為的技術(shù)因素和外界環(huán)境影響下，這類問(wèn)題會(huì)逐步加加。所以在日常的生產(chǎn)制造過(guò)程中，企業(yè)就需要針對(duì)性地優(yōu)化資源配置，合理分配機(jī)床來(lái)執(zhí)行生產(chǎn)加工任務(wù)，而不能只是追求生產(chǎn)效率。對(duì)于磨損嚴(yán)重、加工精度嚴(yán)重下降的機(jī)床可以用來(lái)生產(chǎn)粗制零件，如果還不能滿足生產(chǎn)要求，企業(yè)應(yīng)該盡早對(duì)其進(jìn)行報(bào)廢處理，引入新的設(shè)備。否則由于機(jī)床的問(wèn)題而導(dǎo)致生產(chǎn)加工的零件達(dá)不到應(yīng)有的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)影響企業(yè)的生產(chǎn)效率。

3 機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)水平提升路徑

3.1 加強(qiáng)人才隊(duì)伍的培養(yǎng)和建設(shè)

進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，國(guó)家確定了“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，人才也是推動(dòng)建設(shè)發(fā)展的基礎(chǔ)動(dòng)力”，因此，在未來(lái)的發(fā)展中，企業(yè)就必須要重視人才的引進(jìn)和培養(yǎng)。企業(yè)需要從完善自身的人力資源管理做起，通過(guò)制定科學(xué)合理的用人制度來(lái)為企業(yè)培養(yǎng)更多的技術(shù)人才。目前，制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)激烈，人才和技術(shù)就是拉大企業(yè)之間差距的重要因素，可為企業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展提供可靠的支撐。機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)對(duì)技術(shù)人員的專業(yè)能力有較高的要求，因此，企業(yè)需要將技術(shù)人員的培養(yǎng)放在長(zhǎng)期的戰(zhàn)略發(fā)展方案中。

（1）加強(qiáng)內(nèi)部技術(shù)人員的“傳幫帶”，經(jīng)驗(yàn)豐富的老員工需要在工作期間多多指導(dǎo)和鍛煉新員工。企業(yè)還可以設(shè)置相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)制度，如果新員工在老員工的帶領(lǐng)下可以更快地發(fā)揮出自身作用、勝任工作任務(wù)，負(fù)責(zé)指導(dǎo)培訓(xùn)的老員工會(huì)獲得一定比例的工資獎(jiǎng)金。

（2）定期組織技術(shù)人員的交流研討會(huì)，分析工作過(guò)程中的問(wèn)題和缺陷，并制定方案及時(shí)解決處理。

（3）制定合理的技術(shù)人員晉升通道來(lái)滿足員工對(duì)未來(lái)發(fā)展的期望，這樣才能最大限度減少人才流失，保證企業(yè)的發(fā)展穩(wěn)定。

3.2 科學(xué)選用適合的工具模型

要優(yōu)化機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)，就必須要考慮優(yōu)化機(jī)床設(shè)備，合理地選擇加工機(jī)床和作業(yè)流程。因此，企業(yè)在設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段，要根據(jù)不同的機(jī)械數(shù)控設(shè)備的精度來(lái)合理規(guī)劃方案和階段性的選擇適合的作業(yè)刀具。合理的機(jī)床選擇和設(shè)計(jì)不僅可以有效地改善機(jī)械CNC，而且相應(yīng)的加工機(jī)械的作業(yè)效率和準(zhǔn)確度也會(huì)有所提升。因?yàn)椴煌墓ぞ吣Ｐ驮谑褂梅椒?、性能結(jié)構(gòu)和材料質(zhì)量方面都有較大的差異，所以在加工作業(yè)前期就必須合理安排好工具模型，以減小不同工具模型對(duì)CNC 加工技藝的影響[2]。比如根據(jù)工具的材料工藝來(lái)看，一般可以將工具分為3 種類型，如高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷等材料類型。因此在工具模型的選擇上，要更加合理的規(guī)劃安排，如陶瓷類工具加工質(zhì)量較高、耐磨性較好，平頭性工具切割效率高，將不同的工具模型運(yùn)用到不同的加工階段中，可以大幅提升加工制造的質(zhì)量和效率。

3.3 引入先進(jìn)的數(shù)控加工技術(shù)

要想順應(yīng)市場(chǎng)形勢(shì)的發(fā)展，保證自身?yè)碛凶銐虻母?jìng)爭(zhēng)力，企業(yè)就需要不斷引入和革新自身的數(shù)控加工技術(shù)，這是保證企業(yè)可以長(zhǎng)期發(fā)展的根本。在技術(shù)引進(jìn)和學(xué)習(xí)方面，企業(yè)可以考慮以下3 個(gè)方面：

（1）可以將三維建模技術(shù)引入到零件設(shè)計(jì)加工當(dāng)中。目前許多復(fù)雜零件的加工工藝并不是一個(gè)線性的加工流程，而是通過(guò)多線性的決策和計(jì)劃方案構(gòu)成的，整體的加工流程因此較為復(fù)雜。其中首要的任務(wù)環(huán)節(jié)就是設(shè)計(jì)零件的構(gòu)造，以往的技術(shù)方案設(shè)計(jì)多數(shù)都是技術(shù)人員人工手繪的圖紙，耗時(shí)耗力，也只能呈現(xiàn)二維的圖像。而在計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用和開發(fā)以后，利用3D建模技術(shù)可以快速地模擬出零件的幾何構(gòu)造，通過(guò)輸入相關(guān)的參數(shù)、導(dǎo)入計(jì)算機(jī)之后，就可以精確模擬、設(shè)計(jì)和修改，極大地提升了設(shè)計(jì)加工時(shí)的效率。同時(shí)模型的創(chuàng)建比例的好壞也在很大程度上影響到后期加工時(shí)刀具切割加工的軌跡好壞。所以對(duì)于3D 建模技術(shù)的優(yōu)化應(yīng)用，技術(shù)人員應(yīng)該從曲面生成、曲線加工、裁剪、編輯、過(guò)渡等內(nèi)容進(jìn)行深入研究應(yīng)用[3]。

（2）深入優(yōu)化刀具路徑軌跡的生成技術(shù)。從技術(shù)層面來(lái)理解，刀具路徑軌跡的含義是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)所提供的三維立體建模和數(shù)據(jù)作為模擬的分析對(duì)象，通過(guò)運(yùn)用計(jì)算機(jī)的模擬算法來(lái)篩選計(jì)算各種加工方法、走刀方式、刀具類型等，通過(guò)對(duì)這些切削參數(shù)的計(jì)算分析來(lái)制定最優(yōu)的刀具路徑，從而作為實(shí)際加工時(shí)的設(shè)計(jì)圖紙。在計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)尚未深入應(yīng)用到該領(lǐng)域時(shí)，零件加工往往需要不斷的改進(jìn)試錯(cuò)，增加了加工成本。而企業(yè)如果能夠充分的將計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)運(yùn)用到刀具路徑軌跡的生成研究中，就可以直接降低改進(jìn)試錯(cuò)時(shí)所消耗的大量時(shí)間以及資金成本。刀具路徑軌跡在加工工藝中是極為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，會(huì)直接影響到后期的加工效率和質(zhì)量以及方案的最終可行性。所以企業(yè)在優(yōu)化數(shù)控加工技術(shù)時(shí)，必須要引入和升級(jí)相關(guān)的技術(shù)手段。

（3）優(yōu)化加工后處理器技術(shù)。后處理器技術(shù)是將計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程后所保留的刀軌數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為機(jī)床所能應(yīng)用的NC 代碼，這是作為CAM 計(jì)算機(jī)編程軟件與加工機(jī)床之間的溝通橋梁。企業(yè)為了提升兩者之間的信息轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)男屎蜏?zhǔn)確性，可以引入當(dāng)前較為先進(jìn)的后置處理器。如擁有獨(dú)立接口的后置處理器，這種處理器的特點(diǎn)在于它具有CAD 與CAM 等主流數(shù)控系統(tǒng)的接口[4]，而且后置的一系列功能都十分齊全，可以高效地對(duì)數(shù)控加工過(guò)程進(jìn)行仿真模擬，還可以實(shí)時(shí)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，應(yīng)用價(jià)值極高。其缺點(diǎn)是價(jià)格相對(duì)比較昂貴，資金充裕的企業(yè)可以優(yōu)先考慮引入。此外，還有通用性的后置處理器。但是由于當(dāng)前市場(chǎng)中加工機(jī)床的種類形式較多，許多機(jī)床在操作系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)組成上都有較大的區(qū)別，因此這種通用性的后置處理器也只是勉強(qiáng)適用于一部分的加工機(jī)床，而目前也尚未有研究機(jī)構(gòu)研發(fā)出可以適用于所有數(shù)控機(jī)床的后置處理器。因此，這種通用性后置處理器還是具有一定性價(jià)比的。

4 結(jié)語(yǔ)

在目前制造業(yè)內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)十分激烈的情況下，制造業(yè)企業(yè)必須為自身的生存發(fā)展謀求更多的動(dòng)力和保障，不斷引入和革新機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)，不但有助于提升企業(yè)的生產(chǎn)加工效率，為企業(yè)未來(lái)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)，也順應(yīng)了時(shí)代發(fā)展和國(guó)家相關(guān)政策規(guī)劃。未來(lái)的工業(yè)科技的發(fā)展趨勢(shì)必然是以自動(dòng)化、智能化為主流趨勢(shì)，企業(yè)為了增強(qiáng)自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力，就必須搶占先機(jī)，積極引入新型技術(shù)來(lái)不斷穩(wěn)固自身的實(shí)力，這樣才能保證企業(yè)長(zhǎng)期的生存發(fā)展。