提高機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)水平的有效策略

祁豪

(商丘技師學(xué)院,河南商丘 476000)

0 引言

在我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)力不新提高以及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)推動(dòng)的背景下,我國(guó)制造行業(yè)的生產(chǎn)水平不新提升被廣泛應(yīng)用在數(shù)控技術(shù)和數(shù)控車床設(shè)備中。當(dāng)前我國(guó)數(shù)控技術(shù)還處于不斷提高的階段,因此,數(shù)控車床的加工精度也需要不新的與時(shí)但進(jìn)。由于影響數(shù)控車床加工的因素較多,所以為了提高數(shù)控車床加工精度,需要準(zhǔn)確掌握關(guān)鍵影響因素,從而完成工藝處理優(yōu)化,進(jìn)一步促進(jìn)數(shù)控車床加工精度的提升,滿足我國(guó)現(xiàn)代精密儀器設(shè)備對(duì)數(shù)控車床的高精度要求

1 機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)的重要性

隨著我國(guó)社會(huì)科技的發(fā)展我國(guó)的工業(yè)行業(yè)也會(huì)獲得進(jìn)一步發(fā)展,因此,機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)也會(huì)有很大幅度提升,應(yīng)用范圍同時(shí)也會(huì)越來(lái)越廣數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)成為我國(guó)機(jī)械制造業(yè)行業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)。機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)是在當(dāng)前科技社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的,被廣泛應(yīng)用于很多加工制造行業(yè),并在這些行業(yè)應(yīng)用中取得了很好的成績(jī)。較普通機(jī)床加工而言,機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)的主要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)包括以下幾點(diǎn):第一,能完成更為復(fù)雜的加工;第二,適用性強(qiáng);第三,制造效率高;第四,精密度準(zhǔn)確;第五,性能穩(wěn)定;第六,能減少人工操作,解放勞動(dòng)力。在機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)多年的應(yīng)用過(guò)程中,這些優(yōu)勢(shì)被廣大機(jī)械制造單位所認(rèn)可并積極應(yīng)用,在目前我國(guó)的機(jī)械數(shù)控制造行業(yè)中占據(jù)了重要地位。

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,只有提升機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用的合理性和科學(xué)性,才能最大限度地發(fā)揮這一技術(shù)的作用和優(yōu)勢(shì),真正起到提高機(jī)械數(shù)控加工生產(chǎn)效率的目的,進(jìn)而使我國(guó)制造行業(yè)的整體素質(zhì)得到提升和發(fā)展。而我國(guó)也很重視機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用,目前也在大力應(yīng)用和推廣機(jī)械數(shù)控加工技術(shù),并在實(shí)踐中不斷進(jìn)行研究和創(chuàng)新,逐步根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行拓展和改良。通過(guò)改良和拓展工作的開展,可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)的水平和工藝提升,最終推動(dòng)機(jī)械數(shù)控行業(yè)的發(fā)展,同時(shí)推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展機(jī)械數(shù)控機(jī)床加工具體工作的開展過(guò)程可歸納如下:首先,工作人員依照指定的程序代碼來(lái)編寫加工程序單然后工作人員將加工程序單內(nèi)容輸入到對(duì)應(yīng)的數(shù)控裝備中然后車床就會(huì)按照輸入的程序指令開始作業(yè)實(shí)現(xiàn)對(duì)零部件的自動(dòng)加工過(guò)程。加工過(guò)程中不用人員插手。這種技術(shù)應(yīng)用范圍很廣,能夠應(yīng)用在生產(chǎn)產(chǎn)品形狀較為復(fù)雜批量需求小精準(zhǔn)度要求高的設(shè)備部件加工過(guò)程中較傳統(tǒng)加工技術(shù)而言更加方便精準(zhǔn),且能夠減少產(chǎn)品誤差、提升生產(chǎn)效率目前在制造行業(yè)中起到了非常重要的作用很大程度上推動(dòng)了制造業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提升和行業(yè)發(fā)展[1]。

2 機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)影響要素

目前我國(guó)機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展應(yīng)用過(guò)程中還存在很多的問(wèn)題,這些問(wèn)題的存在會(huì)給機(jī)械數(shù)控加工作業(yè)的準(zhǔn)確度、質(zhì)量及生產(chǎn)效率等產(chǎn)生不良影響。本文針對(duì)常見(jiàn)的機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行研究和分析,希望給相關(guān)人員帶來(lái)一些參考和幫助。

2.1 程序編寫不合理

優(yōu)化編程工作開展可以從以下三個(gè)方面著手:第一,在程序編寫之前,要對(duì)機(jī)床的情況及生產(chǎn)要求等進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究,掌握有關(guān)機(jī)床的指令,了解機(jī)床內(nèi)部的具體功能和問(wèn)題,方便后期程序編寫與機(jī)床實(shí)際情況相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)加工機(jī)床質(zhì)量和效率的最優(yōu)化;第二,編寫程序必須結(jié)合機(jī)床的實(shí)際狀況來(lái)開展,以保證編程內(nèi)容的實(shí)用性和合理性,規(guī)避機(jī)床走空刀的現(xiàn)象出現(xiàn);第三,做好相應(yīng)的計(jì)算機(jī)編程的推廣和宣傳工作,提前應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件的模擬技術(shù)來(lái)對(duì)編寫程序的加工過(guò)程進(jìn)行演練,發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題,并及時(shí)做出調(diào)整,保證優(yōu)化程序的合理性和可操作性的同時(shí),縮短程序調(diào)試的時(shí)間,最終提升機(jī)械設(shè)備的加工效率[2]。

2.2 數(shù)控機(jī)床應(yīng)用不合理

機(jī)械制造生產(chǎn)過(guò)程具有連續(xù)性,機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用時(shí)間也具有聯(lián)系性或長(zhǎng)時(shí)間性。一方面,要求制定詳細(xì)的設(shè)備使用操作規(guī)程,并對(duì)所有人員進(jìn)行專業(yè)化培訓(xùn),以保證所有人員能夠掌握對(duì)應(yīng)的使用要求和技能。同時(shí)制定檢查管理制度來(lái)對(duì)人員操作過(guò)程進(jìn)行監(jiān)管,約束工作人員行為,避免工作人員因?yàn)轳R虎、偷懶省事等心理出現(xiàn)不按規(guī)范操作及維護(hù)保養(yǎng)設(shè)備的行為。對(duì)發(fā)現(xiàn)的違規(guī)行為應(yīng)該進(jìn)行考核處理,以提升相關(guān)人員的責(zé)任性?？傊?要通過(guò)制度規(guī)范和管理來(lái)對(duì)人員形成一定的約束,以減少人為操作問(wèn)題發(fā)生,最終提升機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)水平。

除此之外,還要重視設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作的開展,以這種方式來(lái)延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。這項(xiàng)工作的開展一方面要與人員管理一樣,制定對(duì)應(yīng)的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)及檢查管理制度,做好設(shè)備的定期檢查、檢維修及維護(hù)保養(yǎng)工作,并對(duì)維護(hù)檢查人員的行為進(jìn)行監(jiān)管最終提升設(shè)備管理的有效性另一方面還要做好設(shè)備的使用管控生產(chǎn)任務(wù)量很大時(shí)需要了解零件的加工要求及設(shè)備要求等,例如,在分析是粗加工還是精加工的問(wèn)題上,應(yīng)安排合適的設(shè)備進(jìn)行加工,避免“大材小用”的問(wèn)題出現(xiàn)。一般而言,使用設(shè)備使用年限長(zhǎng),精準(zhǔn)度低的設(shè)備來(lái)進(jìn)行粗加工中,用設(shè)備精準(zhǔn)度高使用年限較短的設(shè)備進(jìn)行精加工[3]。因?yàn)榇旨庸ぴO(shè)備部件對(duì)加工精度要求低,同時(shí)加工過(guò)程也會(huì)對(duì)數(shù)控設(shè)備的精準(zhǔn)度產(chǎn)生影響。通過(guò)這種合理劃分分配的方式來(lái)對(duì)加工件進(jìn)行分類加工,既可以實(shí)現(xiàn)資源的合理分配,又可以減少設(shè)備損壞問(wèn)題發(fā)生,延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。只有通過(guò)合理管控使用數(shù)控機(jī)床,才能提升設(shè)備的工作質(zhì)量和加工效率,最終體現(xiàn)機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)的優(yōu)越性。

2.3 把握操刀問(wèn)題

在機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中,遇到加工量的情況時(shí),尤其要注意確保零部件的加工質(zhì)量和加工工序的穩(wěn)定性,否則會(huì)對(duì)整個(gè)機(jī)械數(shù)控加工工作開展效率產(chǎn)生影響。而換刀、操刀問(wèn)題也會(huì)對(duì)加工質(zhì)量和工序穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。實(shí)際生產(chǎn)中需要選擇合適的換刀法及換刀節(jié)點(diǎn),以達(dá)到縮短換刀時(shí)間、減少設(shè)備精準(zhǔn)度損失及降低成本投入的目的。換刀方法包括:刀的位置、換刀操作順序等關(guān)鍵點(diǎn),必須針對(duì)不同的生產(chǎn)工藝去研究和分析,避免因操刀流程不當(dāng),導(dǎo)致的低效率問(wèn)題。

3 數(shù)控車床加工精度的工藝處理及有效優(yōu)化措施

3.1 提高數(shù)控車床刀具自動(dòng)化

通過(guò)提高刀具自動(dòng)化程度,能夠提高換刀速度根據(jù)所編輯的程序完成自動(dòng)化換刀,能夠全面提升數(shù)控車床加工精度。在數(shù)控刀庫(kù)設(shè)計(jì)中加入機(jī)械手臂自動(dòng)換刀裝置,在計(jì)算機(jī)發(fā)出控制命令后,就能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)取刀、自動(dòng)換刀的過(guò)程,在計(jì)算機(jī)沒(méi)有發(fā)出指令的情況下,機(jī)械手臂取刀的零部件會(huì)處于閉合的狀態(tài),閉合和張開通過(guò)電磁原理來(lái)實(shí)現(xiàn),根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際需求選擇不同的控制方式,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)向機(jī)械手臂發(fā)出相應(yīng)的指令。當(dāng)進(jìn)行自動(dòng)取刀、自動(dòng)換刀時(shí),機(jī)械手就會(huì)自動(dòng)移動(dòng)到需要更換刀具的位置,將刀庫(kù)中需要的刀具通過(guò)傳送帶自動(dòng)傳送到相應(yīng)的位置,刀具到達(dá)指定點(diǎn)位后,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會(huì)收到反饋命令,從而對(duì)機(jī)械手臂發(fā)出取刀的指令這是提高數(shù)控車床加工精度以及加工效率的有效方式[4]。

3.2 先進(jìn)制造軟件的應(yīng)用

先進(jìn)的制造軟件,集成了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程和制造的高性能產(chǎn)品數(shù)字化解決方案,其應(yīng)用領(lǐng)域貫穿著產(chǎn)品全生命周期。其中CAM擁有零件建模、工裝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、CNC加工編程、EDCAM編程、WEDM編程、CMM測(cè)量編程、后處理系統(tǒng)、集成仿直系統(tǒng)等功能。面對(duì)復(fù)雜零件的加工,為了保證機(jī)床的高效率切削、工業(yè)機(jī)器人的高效率動(dòng)作,CAM工具通過(guò)應(yīng)用自動(dòng)刀具傾斜、交互式碰撞避讓、自動(dòng)方向矢量控制等功能,實(shí)現(xiàn)連續(xù)5軸加工、3+2軸加工、旋風(fēng)銑粗加工、擺線加工等,并使用虛擬數(shù)控機(jī)床動(dòng)態(tài)仿直NC代碼,輸出安全高效的程序。CAM工具還集成了專業(yè)制造工藝模塊。為了沉淀工廠制造標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師和軟件應(yīng)用工程師一起編制了專業(yè)制造工藝模塊,沉淀了行業(yè)的先進(jìn)加工工藝和工廠最先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)工藝參數(shù),比如輪轂和葉輪加工、渦輪葉片、引擎端口和歧管等制造工藝模塊,從而高標(biāo)準(zhǔn)、高效率的完成高精度復(fù)雜零件的加工。

3.3 建立科學(xué)的誤差改進(jìn)方法

數(shù)控車床在加丁制造過(guò)程中誤差補(bǔ)償是一項(xiàng)重要的工作,現(xiàn)階段我國(guó)部分制造企業(yè)的數(shù)控車床在加工過(guò)程中的精度較低,所以可通過(guò)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的編程建立誤差補(bǔ)償法來(lái)提高加工精度。例如,在伺服系統(tǒng)為半閉環(huán)式的數(shù)控車床中,這種伺服系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中因?yàn)榉聪蜷g隙誤差導(dǎo)致不能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位,所以就可以采用誤差補(bǔ)償法進(jìn)行補(bǔ)償,通過(guò)對(duì)該伺服系統(tǒng)的程序編輯,加入誤差補(bǔ)償功能,則能實(shí)現(xiàn)更高精度的生產(chǎn),對(duì)于數(shù)控車床精度提升具有良好的作用[5]。

3.4 先進(jìn)的刀具涂層技術(shù)的應(yīng)用

高效鐵削刀具是保證先進(jìn)加工技術(shù)的關(guān)鍵因素之一。先進(jìn)的涂層技術(shù),刀具基體材質(zhì)、刃邊處理和后處理工藝共同保證了銑削刀具的高精度、高切削效率長(zhǎng)切削壽命。先進(jìn)涂層技術(shù)賦予了刀片強(qiáng)大的耐磨能力和更長(zhǎng)的壽命,更持久的刀具壽命有利于降低零件制造成本提高生產(chǎn)效率和良好的質(zhì)量。傳統(tǒng)的CVD氧化鋁涂層中,晶體的生長(zhǎng)方向是隨機(jī)的。新一代的CVD涂層技術(shù),通過(guò)控制晶體的成長(zhǎng)方向,以確保所有的晶體都沿著相同的方向排列,并使最堅(jiān)固的部分朝向頂面,從而獲得致密有序的晶體組織緊密排列的單向晶體在切削區(qū)域和鐵屑間構(gòu)造了一個(gè)堅(jiān)固的屏障,改進(jìn)了抗月牙洼磨損和抗后刀面磨捐特性,并且使切削區(qū)域能夠更快散熱,從而有助于切削刃在更長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)切削期間保持不變形。

3.5 先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用

先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)擁有強(qiáng)大的硬件架構(gòu)以及智能的控制算法,輔助以出色的驅(qū)動(dòng)和電機(jī)技術(shù),使加工過(guò)程擁有極高的動(dòng)態(tài)性能及精度。同步配置IT 集成方案,大大提高的數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)能力及生產(chǎn)效率。先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)采用最先進(jìn)多核外理器技術(shù)基干驅(qū)動(dòng)的高性能NCU(數(shù)控單元),具有優(yōu)秀的性能潛力。高性能代表著高度模塊化的數(shù)控機(jī)床配備了數(shù)量極多的數(shù)控軸,例如傳輸線或多面回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式組合機(jī)床高性能還代表著5 軸模具加工中心進(jìn)行高速切削時(shí)的超高精度和動(dòng)態(tài)加工性能。

3.6 復(fù)合加工數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用

先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床已經(jīng)在單一功能的數(shù)控機(jī)床上,加裝動(dòng)力銑頭、動(dòng)力刀架、五軸轉(zhuǎn)臺(tái)等,實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的復(fù)合加工要求。新一代復(fù)合加工機(jī)床,集傳統(tǒng)車銑復(fù)合與齒輪加工功能于一身,除傳統(tǒng)的車銑5軸加工,還嵌入了銑齒、滾齒、刮齒加工,最大限度地實(shí)現(xiàn)了工序集中,減少人員設(shè)備,縮短生產(chǎn)周期。

3.7 確定合理的切削用量

背吃刀量、進(jìn)給速度以及主軸切削速度是切削用量的主要包含內(nèi)容,對(duì)數(shù)控車床加工精度會(huì)造成很大的影響。因此,在數(shù)控車床實(shí)際加工生產(chǎn)過(guò)程中,需要根據(jù)設(shè)計(jì)作用條件,確定最佳的加工方法,進(jìn)而選擇最為合理的切削用量。由于在數(shù)控車床加工作業(yè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量,摩擦較強(qiáng),容易出現(xiàn)刀具變形的問(wèn)題,所以需要采用切削液進(jìn)行保護(hù),降低摩擦和溫度對(duì)刀具的影響,可以采用乳化液,能夠?qū)Φ毒吲c零部件接觸位置起到很好的保護(hù)作用,防止出現(xiàn)因刀具變形影響加工精度的情況。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著IT技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,數(shù)控加工也在不斷的革新應(yīng)用軟件、工具技術(shù)、數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床等關(guān)鍵技術(shù)。制造企業(yè)需要導(dǎo)入先進(jìn)的制造軟件、先進(jìn)的刀具技術(shù)和涂層技術(shù)、先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床及數(shù)控銑系統(tǒng)等技術(shù),開發(fā)和應(yīng)用全自動(dòng)復(fù)合加工數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化加工單元,并以先進(jìn)技術(shù)推進(jìn)制造企業(yè)的自動(dòng)化數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí),提高制造企業(yè)的生產(chǎn)效率和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力?？偠灾?機(jī)械數(shù)控加工在目前的加工行業(yè)中發(fā)揮了重要作用,并且也是未來(lái)市場(chǎng)發(fā)展的趨勢(shì)理應(yīng)受到行業(yè)的關(guān)注和推廣。但是在目前機(jī)械數(shù)控加工過(guò)程中還存在很多的問(wèn)題需要引起相關(guān)企業(yè)和人員的高度重視采取合理的策略來(lái)提升加工效果最終推動(dòng)制造業(yè)朝著科學(xué)化和高效化的方向發(fā)展。