數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工工藝應(yīng)用分析

孫 奇

（江蘇省徐州技師學(xué)院，江蘇 徐州 221000）

0 引言

數(shù)控銑床（CNC）的研發(fā)是在傳統(tǒng)銑床設(shè)備中添設(shè)數(shù)字可控制系統(tǒng)，隨著系統(tǒng)集成功能的實(shí)現(xiàn)，令終端設(shè)備可通過(guò)信息指令完成邏輯性操作。在銑床智能化操控系統(tǒng)的支持下，可降低人力資源的投入，提高企業(yè)運(yùn)營(yíng)收益。隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)的多維度、高精度操控模式，可完成高難度復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件的加工，真正實(shí)現(xiàn)柔性加工與硬性加工的融合，提高金屬構(gòu)件的加工質(zhì)量。本文就數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工工藝應(yīng)用進(jìn)行探討，僅供參考。

1 數(shù)控銑床的工藝特點(diǎn)

1.1 靈活性

在數(shù)控系統(tǒng)的支持下，依托于加工中心，可令數(shù)控銑床實(shí)現(xiàn)精度化操控。在既定操控程序的編設(shè)下，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)終端部件下達(dá)指令，完成復(fù)雜型操作，且在終端部件傳感裝置的應(yīng)用下，可將當(dāng)前操控信息實(shí)時(shí)反饋到主系統(tǒng)中，由系統(tǒng)將預(yù)設(shè)參數(shù)與運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行匹配，然后結(jié)合既定編程程序，保證后續(xù)指令下達(dá)的邏輯性。在對(duì)金屬構(gòu)件進(jìn)行加工時(shí)，數(shù)控銑床可實(shí)現(xiàn)空間化運(yùn)行，通過(guò)尺寸參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定，可滿足數(shù)控銑床的個(gè)性化操控模式。與此同時(shí)，數(shù)控銑床主系統(tǒng)在模型建設(shè)時(shí)，可真正實(shí)現(xiàn)立體化建模處理，以數(shù)字信號(hào)為載體，對(duì)金屬構(gòu)件中的不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行針對(duì)化處理，以提高加工精度與質(zhì)量。

1.2 技術(shù)性

與傳統(tǒng)銑床設(shè)備相比，數(shù)控銑床在自動(dòng)化控制程序、智能控制平臺(tái)的支持下，可進(jìn)一步為電子技術(shù)、傳感技術(shù)、信息技術(shù)的應(yīng)用提供綜合技術(shù)載體，這樣便可為數(shù)控銑床提供遠(yuǎn)程操控機(jī)制，有效規(guī)避因人工操作所帶來(lái)的誤差問(wèn)題。此外，數(shù)控銑床在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，可深化數(shù)據(jù)模型與各類(lèi)技術(shù)之間的對(duì)接，保證操作機(jī)械化功能的實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步落實(shí)到技術(shù)載體中，為數(shù)控銑床多功能操控模式的運(yùn)行提供基礎(chǔ)保障。

1.3 效率性

數(shù)控銑床設(shè)備的應(yīng)用，其內(nèi)部構(gòu)件呈現(xiàn)出加工一體化的特點(diǎn)，即為裝夾設(shè)備、銑削設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中無(wú)需進(jìn)行人工操控，只需要在程序設(shè)計(jì)階段，依據(jù)部件結(jié)構(gòu)特性，設(shè)定出相對(duì)應(yīng)的銑削程序，便可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操控。同時(shí)，在數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)對(duì)接下，設(shè)備參數(shù)與相關(guān)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出一定的對(duì)接特點(diǎn)，在一定程度上，提供操控工序的集群性能，縮短實(shí)際加工周期，提高生產(chǎn)效率。

2 數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工工藝應(yīng)用

隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，數(shù)控銑床設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中可加快金屬構(gòu)件的生產(chǎn)效率，且在內(nèi)部程序的支持下，有效規(guī)避操作層面的數(shù)據(jù)盈余問(wèn)題，進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)處理精度。在對(duì)金屬構(gòu)件進(jìn)行加工時(shí)，可從下列三種加工形式進(jìn)行解讀，以分析出不同操控模式下，數(shù)控銑床內(nèi)相關(guān)技術(shù)的實(shí)際效用[1-3]。

2.1 金屬構(gòu)件的平面加工

隨著我國(guó)工業(yè)制造業(yè)的優(yōu)化升級(jí)，社會(huì)市場(chǎng)對(duì)構(gòu)件材料的精度與性能等提出更高需求，為進(jìn)一步優(yōu)化粗放型加工工藝，縮減產(chǎn)品性能與產(chǎn)品需求之間的對(duì)接，則需以加工技術(shù)為切入點(diǎn)，深度解析出操控工藝與相關(guān)技術(shù)落實(shí)之間存在的差異性，以強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用范疇。金屬構(gòu)件平面加工工藝較為簡(jiǎn)便，其一般是指構(gòu)件橫向、縱向的水平加工形式，或者是與水平面呈現(xiàn)出一定角度的加工面。在對(duì)加工刀具進(jìn)行選擇時(shí)，必須結(jié)合金屬構(gòu)件材料的質(zhì)量屬性，以及構(gòu)件成品參數(shù)，選擇出不同型號(hào)的銑削工藝及刀具設(shè)備等。例如，平裝加工結(jié)構(gòu)中，刀體結(jié)構(gòu)具有更高的加工性能，此時(shí)可應(yīng)用無(wú)孔刀片，以增加容屑空間，提高金屬構(gòu)件表面的平整度及截面應(yīng)力；在對(duì)立裝加工結(jié)構(gòu)中，構(gòu)件立面切削較為簡(jiǎn)便，只需要將刀片固定在立面刀槽中，便可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)位操作，滿足大切深、大走刀量的操作。如果平面加工具有一定的角度時(shí)，則可針對(duì)相對(duì)銳角、鈍角，對(duì)銑刀進(jìn)行角度調(diào)整，以滿足實(shí)際加工需求。目前，數(shù)控銑床中銑刀的偏離角度為45°、60°、70°、75°、90°等，其不同主偏角的選取，對(duì)刀具本體的抗震性能具有一定影響，對(duì)此，為提高實(shí)際銑削精度，必須嚴(yán)格按照實(shí)際需求，設(shè)定出相對(duì)應(yīng)的切削角度。

2.2 金屬構(gòu)件的曲面加工

曲面結(jié)構(gòu)作為金屬構(gòu)件的一種常見(jiàn)形式，在部分構(gòu)件組合過(guò)程中，曲面結(jié)構(gòu)的設(shè)定可進(jìn)一步提高金屬構(gòu)件的整體穩(wěn)定性，強(qiáng)化工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量。數(shù)控銑床在進(jìn)行加工時(shí)，主要是以加工中心為主，通過(guò)程序參數(shù)與加工參數(shù)之間的實(shí)時(shí)對(duì)比，確保各類(lèi)信息可由系統(tǒng)進(jìn)行處理，以保證后續(xù)加工操作的精準(zhǔn)性。在進(jìn)行曲面結(jié)構(gòu)加工時(shí)，其則是在加工空間內(nèi)呈現(xiàn)出曲面的運(yùn)動(dòng)路徑，但此類(lèi)運(yùn)動(dòng)路徑與直線運(yùn)行路徑相符合，其在加工過(guò)程中差異主要體現(xiàn)為刀具運(yùn)動(dòng)路徑的不同，在程序指令的設(shè)定下，可實(shí)現(xiàn)直紋加工、曲紋加工。例如，金屬構(gòu)件在加工時(shí)，可分為a1、a2、a3、a4四個(gè)加工面，在水平面向曲面轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，刀具與金屬構(gòu)件的相對(duì)角度呈現(xiàn)出遞減狀態(tài)，如果加工面a1、a2之間所形成的角度為5°，則加工面a2、a3之間的角度則減小到4°30`，那么加工面a3、a4之間的角度則為0°。在角度遞減的情況下，刀具銑削所形成角度將呈現(xiàn)出一個(gè)平滑的曲面結(jié)構(gòu)，以滿足實(shí)際加工需求。

2.3 金屬構(gòu)件的立體加工

數(shù)控銑床可實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)操作，在不同空間坐標(biāo)的設(shè)定下，對(duì)金屬構(gòu)件進(jìn)行立體化切削。與此同時(shí)，數(shù)控銑床立體化功能的實(shí)現(xiàn)，可令金屬構(gòu)件在X、Y、Z加工軸上進(jìn)行同一時(shí)間節(jié)點(diǎn)的共同操作，且每一個(gè)軸體的運(yùn)動(dòng)模式具有單獨(dú)的程序驅(qū)動(dòng)，可避免在實(shí)際加工過(guò)程中產(chǎn)生刀具碰撞的現(xiàn)象。在空間三聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)的支持下，通過(guò)三個(gè)軸體的同步運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)多類(lèi)型操作，例如空間直線穿插、球形、半球形等金屬結(jié)構(gòu)。

在立體結(jié)構(gòu)加工中，行切走刀的模式，可在二軸聯(lián)動(dòng)加工、三軸聯(lián)動(dòng)加工之間起到一個(gè)過(guò)渡作用，即為在對(duì)某一個(gè)曲面加工完成以后，可在軸體面的轉(zhuǎn)變下，結(jié)合系統(tǒng)程序參數(shù)的設(shè)定，直接進(jìn)行下一平面或曲面的加工，且此類(lèi)具有曲線特征的加工面操控精度可滿足預(yù)期參數(shù)的設(shè)定。

3 數(shù)控銑削設(shè)備的使用注意事項(xiàng)及加工工藝管理

3.1 使用注意事項(xiàng)

數(shù)控銑削設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中具有一體化屬性，其只需對(duì)內(nèi)部程序進(jìn)行設(shè)定，然后通過(guò)金屬構(gòu)件的安裝，便可令設(shè)備完成自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)。但在信息技術(shù)、反饋技術(shù)的支持下，數(shù)控銑削設(shè)備呈現(xiàn)出一定的復(fù)雜特點(diǎn)，對(duì)于此，必須嚴(yán)格規(guī)范相應(yīng)的使用工具。

1）在零件加工過(guò)程中必須保證防護(hù)門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，且不得有任何物體進(jìn)入到防護(hù)門(mén)中。

2）在加工過(guò)程中操控人員必須保證現(xiàn)場(chǎng)的全過(guò)程監(jiān)控，實(shí)時(shí)分析出數(shù)控銑削設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如果出現(xiàn)內(nèi)部設(shè)備工作狀態(tài)與正常工作屬性不相符的情況，則應(yīng)立即關(guān)閉設(shè)備并進(jìn)行檢修。

3）在操控過(guò)程中嚴(yán)禁對(duì)相關(guān)電子部件、精度部件進(jìn)行用力敲擊，避免造成設(shè)備運(yùn)營(yíng)過(guò)程中產(chǎn)生精度偏差。

4）操作人員不得私自更改設(shè)備運(yùn)行參數(shù)。

5）在操作數(shù)控銑削機(jī)床的程序編導(dǎo)系統(tǒng)時(shí)，必須在企業(yè)生產(chǎn)加工文件下達(dá)以后，才可修改參數(shù)。

6）在清潔銑削機(jī)床時(shí)，嚴(yán)禁身體任何部位碰觸到刀尖或者是鐵屑，且在對(duì)鐵屑進(jìn)行處理時(shí)，必須利用鉤子或者是毛刷等，對(duì)設(shè)備進(jìn)行逐步清潔。

7）在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不得對(duì)刀具以及結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行測(cè)量。

8）當(dāng)完成某一項(xiàng)工序時(shí)，需要進(jìn)行快速走刀處理，必須查證出當(dāng)前設(shè)備在三個(gè)軸體之間的定位，然后按照相關(guān)指示，依次轉(zhuǎn)動(dòng)手輪令道具快速定位。

9）當(dāng)銑削機(jī)床長(zhǎng)時(shí)間處于停工狀態(tài)時(shí)，必須對(duì)內(nèi)部電子部件進(jìn)行通電處理，一般為1.5h～2.5h。

10）當(dāng)數(shù)控銑削設(shè)備在進(jìn)行關(guān)機(jī)處理時(shí)，需令主軸進(jìn)入自動(dòng)停止?fàn)顟B(tài)，不得對(duì)主軸采用急停處理，這樣便可有效保證在實(shí)際操控過(guò)程中，整個(gè)數(shù)控設(shè)備自然停止?fàn)顟B(tài)，可以進(jìn)一步減免機(jī)體所造成的部件高效率損耗問(wèn)題，以此來(lái)提高設(shè)備的生命周期，在固有工作時(shí)限下發(fā)揮出更大的使用價(jià)值[4]。

3.2 加工工藝管理

在對(duì)加工工藝進(jìn)行管理時(shí)，主要是從檢定方面與技術(shù)方面進(jìn)行管制。

1）在檢定方面，主要是對(duì)銑削機(jī)床在運(yùn)行狀態(tài)中所呈現(xiàn)出的參數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化模塊化設(shè)定，確保各類(lèi)參數(shù)程序的執(zhí)行，可取代人工進(jìn)行操作，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)加工過(guò)程的無(wú)人操控模式，提高加工質(zhì)量。

2）在技術(shù)管理方面，主要是針對(duì)銑削機(jī)床數(shù)字化功能的實(shí)現(xiàn)，對(duì)各類(lèi)信息技術(shù)、電子技術(shù)以及反饋技術(shù)等進(jìn)行有效測(cè)評(píng)，保證每一類(lèi)技術(shù)的落實(shí)可精準(zhǔn)地作用到設(shè)備運(yùn)行工藝中，這樣便可進(jìn)一步為相關(guān)加工工藝的實(shí)現(xiàn)提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐，以此來(lái)提高設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)化與智能化功能。

3）在設(shè)備運(yùn)行方面，數(shù)控銑削加工屬于一個(gè)持續(xù)性的進(jìn)給過(guò)程，其在運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)內(nèi)部參數(shù)的設(shè)定，以保證各類(lèi)設(shè)備載體可按照原有的指令參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)化操作，以此來(lái)提高部件實(shí)際操控精度。為此，在對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行管理時(shí)，必須全方位考慮到數(shù)控銑削參數(shù)與各項(xiàng)設(shè)備運(yùn)行所呈現(xiàn)出的工作參數(shù)之間的差異性，然后結(jié)合工作人員現(xiàn)場(chǎng)觀察與工作部件在完成某一工序后的參數(shù)檢定等，分析出當(dāng)前操控行為是否符合預(yù)期設(shè)定需求。

此外，為保證參數(shù)指標(biāo)檢測(cè)的合理性，可通過(guò)信息反饋技術(shù)對(duì)整個(gè)測(cè)控平臺(tái)進(jìn)行三維立體化檢測(cè)，以X軸、Z軸、Y軸所呈現(xiàn)出的工作狀態(tài)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，這樣便可進(jìn)一步查證出在不同操作工序下制作基準(zhǔn)與實(shí)際參數(shù)之間所呈現(xiàn)出的誤差性，以此來(lái)為后續(xù)整個(gè)設(shè)備程序的界定提供數(shù)據(jù)支撐[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，數(shù)控銑床自動(dòng)化、智能化功能的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的人資減負(fù)，提高企業(yè)的資源利用效率與工業(yè)生產(chǎn)精度。期待在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，數(shù)控銑床設(shè)備的加工模式可真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、微觀化、人工智能化的轉(zhuǎn)變，切實(shí)提高我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展水平。