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

陳琳

摘要： 數(shù)控銑床是建立在傳統(tǒng)銑床基礎(chǔ)上的自動(dòng)化控制設(shè)備，不僅對(duì)于提升銑床加工作業(yè)效率具有積極作用，同時(shí)能夠有效的提高銑床作業(yè)精度，對(duì)于加快我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的快速可持續(xù)發(fā)展具有積極意義。但是由于數(shù)控銑床作業(yè)流程復(fù)雜，技術(shù)難題相對(duì)較多，因此要對(duì)數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工工藝進(jìn)行精細(xì)化分析，了解數(shù)控銑床作業(yè)流程和基本特征，重點(diǎn)探究數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工工藝的實(shí)踐應(yīng)用，期望能夠?yàn)橥I(lǐng)域技術(shù)人員提供一定理論參考。

Abstract： CNC milling machine is an automatic control equipment based on traditional milling machine. It not only plays a positive role in improving the processing efficiency of milling machine， but also can effectively improve the operation accuracy of milling machine. It is of positive significance to accelerate the rapid and sustainable development of China's industrial automation industry. However， due to the complex operation process of NC milling machine and relatively many technical problems， it is necessary to make a detailed analysis of the metal component processing technology of NC milling machine， understand the operation process and basic characteristics of NC milling machine， and focus on the practical application of metal component processing technology of NC milling machine， hoping to provide some theoretical reference for technicians in the same field.

關(guān)鍵詞： 金屬構(gòu)件加工;機(jī)械自動(dòng)化;控制技術(shù)

Key words： metal component processing;mechanical automation;control technology

中圖分類號(hào)：TG547? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）23-0078-02

0? 引言

數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用是傳統(tǒng)化銑床技術(shù)與現(xiàn)代銑床技術(shù)的最大區(qū)別，傳統(tǒng)型銑床作業(yè)流程中，大部分都是人工參與，這制約了金屬構(gòu)件的生產(chǎn)數(shù)量，生產(chǎn)質(zhì)量也下降，但是隨著信息化技術(shù)的快速發(fā)展，加工工業(yè)數(shù)字化技術(shù)的推廣應(yīng)用，金屬構(gòu)架加工企業(yè)也對(duì)數(shù)控技術(shù)更加重視，經(jīng)過不斷的工藝改造和研發(fā)，明確了數(shù)控銑床金屬加工最佳工藝流程，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率具有巨大的推動(dòng)作用。

1? 數(shù)控銑床金屬構(gòu)件生產(chǎn)采取數(shù)控技術(shù)的基本特點(diǎn)

機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用特征相對(duì)較多，尤其是在金屬構(gòu)件的生產(chǎn)中具有普適性，隨著我國(guó)工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)對(duì)于優(yōu)化金屬構(gòu)件加工，促進(jìn)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展等具有積極意義，并且得到了全社會(huì)領(lǐng)域的高度關(guān)注。針對(duì)機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)本身來說，其主要具備以下三部分特點(diǎn)。

1.1 集成化

集成化是機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)本身特征，其能夠?qū)⒔饘贅?gòu)件的生產(chǎn)過程進(jìn)行集成化管理，在具體使用的過程中，要首先明確金屬構(gòu)件加工的詳細(xì)流程，弄清楚加工具體要求，這樣才能夠保證金屬構(gòu)件加工自動(dòng)完成。在集成化控制的過程中，需要由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，可對(duì)所需制作的金屬構(gòu)件進(jìn)行全面化、詳細(xì)化的分析，以理論為基礎(chǔ)，促進(jìn)加工流程和工藝的不斷優(yōu)化及完善。機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用，不僅減少人力物力，同時(shí)能夠加快工作效率，實(shí)現(xiàn)加工質(zhì)量的有效控制和管理。

1.2 精細(xì)化

精細(xì)化是機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)所特有的特點(diǎn)，尤其是針對(duì)金屬加工工藝中，自動(dòng)化控制能夠嚴(yán)控工藝生產(chǎn)質(zhì)量，對(duì)于金屬構(gòu)件生產(chǎn)規(guī)格、數(shù)量等都具備科學(xué)把控，減少誤差，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化生產(chǎn)。加上納米技術(shù)的快速發(fā)展，在金屬構(gòu)件生產(chǎn)中的應(yīng)用，促進(jìn)我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域朝著更加創(chuàng)新的方向發(fā)展。例如，數(shù)控銑床“微聯(lián)接”工藝，在實(shí)際的生產(chǎn)作業(yè)中，需首先考慮各個(gè)金屬構(gòu)件的尺寸、結(jié)構(gòu)、類型及缺口等缺陷，詳細(xì)分析金屬構(gòu)件加工過程中的幾何元素，為全面化的統(tǒng)計(jì)金屬構(gòu)件數(shù)量提供依據(jù)。其次，對(duì)比數(shù)控銑床“微聯(lián)接”具備不同的特點(diǎn)，各個(gè)元素基本元件都具有相關(guān)性;最后，選取使用單個(gè)零件與余料進(jìn)行有效的關(guān)聯(lián)。整個(gè)生產(chǎn)工藝結(jié)束以后，要及時(shí)的開展“抖動(dòng)”、“木錘”等工藝，使得金屬構(gòu)件邊緣的聯(lián)接方式有效解除，最終獲取自身要想得到的金屬構(gòu)件。

2? 金屬構(gòu)件加工工藝機(jī)床本體分析

機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于完善數(shù)控工藝，優(yōu)化數(shù)控技術(shù)等具有重要作用，對(duì)于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也產(chǎn)生了較大的影響，因此應(yīng)在日常實(shí)踐的過程中，更加關(guān)注于金屬構(gòu)件生產(chǎn)工藝及其結(jié)構(gòu)主要特征。在日常工作流程中，需要對(duì)金屬構(gòu)件的加工及處理流程進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算和分析，其中常見的方法包含有有限元計(jì)算法，開展有針對(duì)性性的計(jì)算，例如數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)化試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行反復(fù)的驗(yàn)證，并將最終的試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄下來，結(jié)合多次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的對(duì)比分析，這樣能為選取銑床本體提供試驗(yàn)依據(jù)，既能夠滿足金屬構(gòu)件基本的加工工藝要求，又能夠控制銑床金屬構(gòu)件的加工誤差控制在合理的范圍以內(nèi)。

除此之外，銑床本體結(jié)構(gòu)的安裝相對(duì)簡(jiǎn)單化，以沖孔力大小為節(jié)點(diǎn)，若沖孔力<200kN，那么知需采用螺釘調(diào)整整個(gè)結(jié)構(gòu)的松緊即可，保障地面直接連接，就能夠高效的滿足金屬構(gòu)件的基本加工要求。反之，沖孔力若大于200kN，則需要優(yōu)化地基基礎(chǔ)的埋設(shè)二次件，將數(shù)控銑床與二次連接件進(jìn)行固定，這樣才能夠保持整個(gè)結(jié)構(gòu)的受力穩(wěn)定性，保證金屬構(gòu)件在生產(chǎn)作業(yè)的過程中，能夠保證其穩(wěn)定性，避免由于穩(wěn)定性不足導(dǎo)致的工藝流程較慢的現(xiàn)象發(fā)生。機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)施和工藝方案的完善，需要借助于傳感器技術(shù)、新型器具技術(shù)等，注重對(duì)于作業(yè)機(jī)械設(shè)備的優(yōu)化，創(chuàng)新研發(fā)，使得數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工工藝更加完善化、合理化。在數(shù)控銑床本體結(jié)構(gòu)中，主要還包含了自動(dòng)換位夾鉗，需要按照工藝的不同，選取不同的結(jié)構(gòu)類別，其使用功能和使用性能都應(yīng)符合和滿足加工基本需求。例如在“微聯(lián)接”工藝中，要對(duì)沖模、板料的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行高效化控制，主要由NC發(fā)出指令，作業(yè)人員僅需要沖裁板料即可，針對(duì)金屬構(gòu)件的加工與完善，需要對(duì)微聯(lián)接作業(yè)模式解除控制即可。

3? 數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工工藝應(yīng)用

基于機(jī)械自動(dòng)化數(shù)字控制的銑床作業(yè)模式，不僅能夠大大提高金屬加工作業(yè)效率，同時(shí)為促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展提供了動(dòng)力。從銑削加工作業(yè)的角度看，其主要對(duì)金屬構(gòu)件進(jìn)行平面和輪廓銑削，可選取使用鉆、擴(kuò)、鉸等方式，強(qiáng)化金屬構(gòu)件的處理。與傳統(tǒng)化的人工銑削相比，數(shù)控銑削更具靈活性，且操作流程更加簡(jiǎn)便，不僅能夠大大提高生產(chǎn)作業(yè)效率，同時(shí)能有效的控制誤差，使得加工精度能夠滿足于各類型精密加工零件的使用需求。

3.1 金屬構(gòu)件的平面加工

利用金屬銑床對(duì)金屬構(gòu)件進(jìn)行平面加工，這種作業(yè)模式較為簡(jiǎn)易，加工流程便利，精度好控制，加工效率較高。數(shù)控銑床技術(shù)加工得到的金屬構(gòu)件在產(chǎn)品使用性能上更加接近于產(chǎn)品自身需求，可有效的滿足市場(chǎng)的需要。金屬構(gòu)件平面加工工藝主要以對(duì)于構(gòu)件橫向、縱向的水平加工，可與水平面呈現(xiàn)出一定的加工角度，從加工流程、加工效率上分析，首先應(yīng)明確金屬構(gòu)件自身材料的相關(guān)屬性，強(qiáng)化構(gòu)件成品的參數(shù)需求，選取適宜的刀具及工藝等。比如在進(jìn)行平裝加工中，刀體結(jié)構(gòu)的加工性能較高，此時(shí)選擇無孔刀片可有效增加容屑空間，確保金屬構(gòu)件表面加工的平整度，還能夠減輕加工時(shí)截面的應(yīng)力。如果進(jìn)行立裝加工，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行立面銑削在操作上更加簡(jiǎn)便，將刀片固定在立面刀槽中即能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)位操作，可進(jìn)行大切深及大走刀量的操作。在加工具有一定角度的金屬構(gòu)件平面時(shí)，則需要根據(jù)實(shí)際角度需求來調(diào)整銑刀的角度，以較為適宜的角度進(jìn)行加工。數(shù)控銑床在金屬構(gòu)件的平面加工中，選擇的主偏角不同對(duì)刀具本體所產(chǎn)生的振動(dòng)幅度也不相同，所以為了保證銑削的加工精度，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需求合理設(shè)定銑削角度，最大程度提高刀具本體的抗震性。

3.2 金屬構(gòu)件的曲面加工

在數(shù)控銑床加工的金屬零件中，經(jīng)常會(huì)遇到模具、葉片螺旋槳等表面零件。這類零件的形狀比較復(fù)雜，需要多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工，所以往往需要在數(shù)控銑床或數(shù)控加工中心上完成。對(duì)于開邊界的直紋面加工，一般采用球頭刀具對(duì)于數(shù)控銑床中的“線切割法”加工。在加工過程中，系統(tǒng)會(huì)對(duì)各種數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行處理，并對(duì)程序參數(shù)和加工參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，保證加工精度。金屬零件的表面加工呈現(xiàn)空間上的表面運(yùn)動(dòng)路徑，與直線運(yùn)動(dòng)路徑基本一致，主要是刀具運(yùn)動(dòng)路徑的不同。一般刀具的銑削點(diǎn)軌跡和零件輪廓呈現(xiàn)漸進(jìn)圓層的特點(diǎn)，行距根據(jù)加工精度要求設(shè)置。在實(shí)際加工中，運(yùn)動(dòng)軌跡可按直線加工，刀位計(jì)算較少，程序相對(duì)較小，可保證母線的直線度。金屬部件可分為四個(gè)加工面。在轉(zhuǎn)換為水平面的過程中，刀具與金屬構(gòu)件之間的相對(duì)角度不斷減小。隨著角度的減小，刀具銑削呈現(xiàn)的角度為光滑的表面結(jié)構(gòu)，可以滿足實(shí)際加工的需要。

3.3 金屬構(gòu)件的立體曲面加工

由于數(shù)控銑床可以進(jìn)行多軸聯(lián)動(dòng)操作，可以對(duì)金屬構(gòu)件進(jìn)行三維曲面加工。根據(jù)金屬構(gòu)件的表面形狀、刀具形狀和加工精度要求，設(shè)置不同的空間坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)金屬構(gòu)件的立體切割。在立體加工中，數(shù)控銑床的X、Y、Z加工軸可以同時(shí)操作金屬構(gòu)件，但各軸的操作方式由單獨(dú)的程序控制，以確保加工過程中刀具之間的運(yùn)行軌跡可以做到無干涉。例如，在二坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的三坐標(biāo)切線法中，三軸中任意兩軸都可以進(jìn)行聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)，然后第三軸單獨(dú)循環(huán)入門刀。這種方法也可以稱為兩軸半坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)。在采用排切法時(shí)，分割原理為第三軸，應(yīng)根據(jù)表面輪廓粗糙度和刀頭之間保持安全軌跡。通常，球選用頭銑床，刀頭半徑保證曲面的最小曲率半徑，盡量選擇較大的，有利于散熱需求。銑削金屬零件時(shí)，可以直接加工下一個(gè)平面或曲面加工一個(gè)曲面后，只需改變軸體并設(shè)置相應(yīng)的系統(tǒng)程序參數(shù)，加工精度高。

4? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在機(jī)械化控制技術(shù)應(yīng)用的前提下，不僅對(duì)于數(shù)控銑床金屬加工處理工藝提出了更高的要求，同時(shí)也促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化發(fā)展，對(duì)于進(jìn)一步的促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量具有積極意義。尤其是針對(duì)數(shù)控銑床金屬構(gòu)件的加工及生產(chǎn)來說，要求工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)企業(yè)加大關(guān)注力度，強(qiáng)化投資管理理念，有效的借助于自動(dòng)化數(shù)控技術(shù)，不斷的提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，為工業(yè)企業(yè)創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)效益。

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