農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工研究

馬春新

（江蘇省常熟職業(yè)教育中心校，江蘇 常熟 215500）

引言

為了進(jìn)一步完善農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備功能，需要對(duì)基軸制孔進(jìn)行深入研究，嚴(yán)格按照農(nóng)業(yè)機(jī)械安裝過程中的基準(zhǔn)選擇原則開展工作，同時(shí)明確基軸制孔的操作標(biāo)準(zhǔn)，從而提高數(shù)控機(jī)床孔系加工精度。本文將通過探討農(nóng)業(yè)機(jī)械安裝過程中的基本基準(zhǔn)選擇原則，對(duì)孔系零件加工進(jìn)行深入分析，并結(jié)合數(shù)控技術(shù)進(jìn)行深入探討。

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械安裝中基準(zhǔn)選擇原則

1.1 重視孔軸兩者之間的有效配合

為了提升農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備安裝質(zhì)量和效果，就需要重視孔軸兩者之間的有效配合。結(jié)合農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備使用需求，選擇科學(xué)有效的孔軸配合形式。

1）過盈配合。在使用此種配合方式的時(shí)候，需要保證配合部件之間緊固。

2）間隙配合。此種方式主要是為了保證裝配部件之間能夠?qū)崿F(xiàn)相互運(yùn)動(dòng)。

3）過渡配合。此種方式應(yīng)用在部件連接的時(shí)候，需要分別明確各部件的具體位置，以提高各個(gè)部件的定位精度。在農(nóng)業(yè)機(jī)械安裝的過程中所涉及的工作內(nèi)容較多，在安裝環(huán)節(jié)中，需要嚴(yán)格按照安裝操作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

1.2 有效控制安裝過程各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)

1）公差等級(jí)。在農(nóng)業(yè)機(jī)械安裝中控制公差等級(jí)是為了提升安裝的精準(zhǔn)度，以保證孔以及軸的性能和精度符合安裝使用要求，同時(shí)還能保證相鄰部件可以順利連接。

2）基本偏差。這個(gè)技術(shù)主要是為了能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)孔和軸之間的尺寸問題，以便于能夠有效降低安裝中的基本偏差[1]。配合孔軸的過程中，如果孔和軸兩者之間的偏差較大，就會(huì)影響兩者在安裝使用中的配合度，還會(huì)影響農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用功能。一般情況下，專業(yè)技術(shù)人員會(huì)根據(jù)孔和軸的具體現(xiàn)狀，對(duì)兩者進(jìn)行科學(xué)細(xì)致的控制。在孔尺寸較大，但是軸尺寸又相對(duì)較小的情況下，采用間隙配合的方式進(jìn)行配合安裝，以充分彰顯間隙配合技術(shù)的作用和價(jià)值。反之，在孔的尺寸相對(duì)較小而軸尺寸較大的情況下，就需要采用過盈配合技術(shù)。另外在批量零件加工過程中，在進(jìn)行孔軸配合的時(shí)候，需要結(jié)合兩者配合的隨機(jī)性，從而采用過渡配合模式對(duì)配合過程進(jìn)行有效控制。

1.3 遵循農(nóng)業(yè)機(jī)械與孔軸配合應(yīng)用方法

在農(nóng)業(yè)機(jī)械安裝環(huán)節(jié)中，結(jié)合孔軸不同偏差應(yīng)用隨機(jī)配合方式進(jìn)行機(jī)械安裝，此時(shí)通常會(huì)出現(xiàn)多種不同的配合情況。這樣不僅導(dǎo)致用戶在選擇時(shí)會(huì)遇到困難，還會(huì)使得加工中產(chǎn)生多種規(guī)格的產(chǎn)品和數(shù)量，導(dǎo)致加工難度增大。所以在孔軸配合在農(nóng)業(yè)機(jī)械安裝的實(shí)際應(yīng)用中，通常會(huì)選擇孔或者軸某一個(gè)部件的尺寸作為固定值，之后在確定尺寸的部件基礎(chǔ)上制定配合部件尺寸，在實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)中采用這種方式有著較大的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：其一，可以降低加工難度，還能提升配合部件的尺寸精度，避免多種配合件尺寸類型出現(xiàn)。其二，由于固定了孔或軸的尺寸，可以減少加工中的變動(dòng)型，為開展基準(zhǔn)制處理提供準(zhǔn)備。所謂基孔制就是保持孔偏差為固定值，將軸作為必要變化值。反之，軸的偏差為固定值，而孔作必要變化值則為基軸制[2]。

2 以農(nóng)業(yè)機(jī)械基軸制為基礎(chǔ)進(jìn)行孔零件加工的分析

2.1 傳統(tǒng)機(jī)床孔加工的工藝化分析

在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備中孔系零件相對(duì)較多，無論是在哪個(gè)位置進(jìn)行安裝都需要保證尺寸的精準(zhǔn)度，確保所有孔尺寸都符合機(jī)械設(shè)備的使用要求。但是在孔深度控制技術(shù)要求較高時(shí)，在數(shù)控加工中有以下幾個(gè)方面的內(nèi)容無法進(jìn)行精準(zhǔn)化控制[3]：其一，無法實(shí)現(xiàn)孔間距的有效控制，導(dǎo)致機(jī)械定位精度偏差嚴(yán)重。其二，孔系深度要求不同，導(dǎo)致加工中會(huì)出現(xiàn)尺寸偏差加大的現(xiàn)象。其三，不同孔的直徑要求不同，需要頻繁更換刀具，從而影響加工效果和使用功能。其四，在進(jìn)行锪孔加工的時(shí)候，深度尺寸不能準(zhǔn)確控制，給加工帶來很大困難。其五，在孔加工中大多數(shù)是由人工操作控制的，整體工作效率和質(zhì)量難以保證，因此加工效益較低。由此可見，利用普通鉆床對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械中的孔系進(jìn)行加工，其工藝難以保證孔的質(zhì)量和效果。另外因?yàn)槿斯げ僮髡贾饕糠?，?dǎo)致孔加工質(zhì)量不高，針對(duì)一些難度較大的孔系作業(yè)需要多人進(jìn)行合作完成，從而降低了工作效率。

2.2 在孔系加工中采用數(shù)控加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，數(shù)控加工技術(shù)有效提升了農(nóng)業(yè)機(jī)械加工的質(zhì)量和效率。通過對(duì)傳統(tǒng)機(jī)床孔加工的分析，數(shù)控機(jī)床在孔加工中擁有明顯優(yōu)勢(shì)，其主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：其一，利用數(shù)據(jù)化技術(shù)提升孔加工的尺寸精準(zhǔn)度。其二，靈活性較強(qiáng)，可以滿足不同孔系產(chǎn)品的加工需求，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化刀具切換，提高作業(yè)效率和質(zhì)量。其三，能夠嚴(yán)格按照設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行孔系加工，減少人工作業(yè)中的誤差，增強(qiáng)孔系加工的準(zhǔn)確度和質(zhì)量；同時(shí)還能有效減少工作人員數(shù)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，可以實(shí)現(xiàn)一人操作多臺(tái)數(shù)控機(jī)床的效果。其四，數(shù)控機(jī)床能夠滿足高速切削的需求，功能性較強(qiáng)，尤其自動(dòng)進(jìn)行刀具切換是普通機(jī)床所不能比擬的，從根本上提高了作業(yè)質(zhì)量和效率。其五，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化以及自動(dòng)化管理模式。數(shù)控類型較多，其中數(shù)控加工中心是一種較為先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，不僅可以開展高難度的加工控制作業(yè)，還能滿足各種類型的零部件加工需求。從設(shè)備的構(gòu)成進(jìn)行分析，數(shù)控加工中心擁有豐富的刀具庫，可以結(jié)合不同的加工需求選擇合適的刀具，實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)換刀具并開展作業(yè)。由此可見，數(shù)控機(jī)床孔系加工技術(shù)在提升孔系精度、減少操作人數(shù)數(shù)量、提升工作效率和質(zhì)量等方面有著較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

2.3 農(nóng)業(yè)機(jī)械中孔系部件加工工藝分析

利用數(shù)控技術(shù)進(jìn)行孔系零件加工，不僅可以提升各個(gè)部件的加工精準(zhǔn)度，還能保證尺寸的精度符合標(biāo)準(zhǔn)。其主要的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：其一，定位精度相對(duì)較高。其二，在孔系數(shù)控加工的環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換刀具，從而有效避免錯(cuò)誤更換刀具出現(xiàn)的廢品情況，減少加工材料的損耗。其三，利用數(shù)據(jù)參數(shù)對(duì)孔深度進(jìn)行有效控制，確保不同孔深度的尺寸都符合農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)要求。其四，提高沉頭孔的加工精度，提高各個(gè)部件尺寸的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。其五，在數(shù)控設(shè)備的使用中可以順利實(shí)現(xiàn)多種孔規(guī)格的加工。其六，在中心孔的加工階段通過程序設(shè)定，結(jié)合孔精度標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)加工余量進(jìn)行設(shè)定，進(jìn)而延長(zhǎng)數(shù)控機(jī)床的刀具使用年限。其七，將設(shè)備與計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，完成相對(duì)較為復(fù)雜的部件加工，提升孔加工精度以及效率。其八，不僅可以提升孔加工精度，還能順利完成銑削作業(yè)內(nèi)容[4]。

3 在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用中提升孔系零件加工精度的有效應(yīng)用分析

3.1 影響加工精度的主要因素

為了提升孔系零件的加工精度，需要在基軸制孔系加工的過程中，充分認(rèn)識(shí)到影響孔系加工精度的主要因素，才能有針對(duì)性地制定策略并提升孔系零件的加工精度。數(shù)控機(jī)床進(jìn)行孔系零件加工的誤差類別可以分為準(zhǔn)靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差。其中準(zhǔn)靜態(tài)誤差是以數(shù)控機(jī)床自身為對(duì)象，其本身在進(jìn)行零部件生產(chǎn)制造、伺服控制、裝配、熱變形、鉸鏈間隙處理等環(huán)節(jié)中出現(xiàn)誤差導(dǎo)致的機(jī)床加工誤差。動(dòng)態(tài)誤差主要是指在機(jī)床結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性以及切削耦合中所出現(xiàn)的機(jī)器振動(dòng)而引起的加工誤差。從數(shù)控機(jī)床進(jìn)行孔系零件的加工過程來看，機(jī)械性誤差是孔系零件在準(zhǔn)靜態(tài)誤差中的重要原因。數(shù)控機(jī)床在制多孔系零部件的時(shí)候，作業(yè)過程中的機(jī)械設(shè)備的不可控因素就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)不同程度的誤差。

3.2 提升孔系精度的策略

在數(shù)控機(jī)床針對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械孔系零部件進(jìn)行加工的過程中，為了減小在數(shù)控加工中的誤差值，就需要制定科學(xué)合理的精度設(shè)計(jì)，為提升數(shù)控機(jī)床的孔系零部件加工精度打下基礎(chǔ)。相關(guān)技術(shù)人員在開展數(shù)控精度設(shè)計(jì)的過程中，需要把握兩個(gè)重點(diǎn)方向，其中包含了采用科學(xué)合理的方式預(yù)算加工精度，以及對(duì)影響精度的各種因素進(jìn)行綜合分析。精度預(yù)估主要是結(jié)合孔系零部件的精度等級(jí)來合理設(shè)計(jì)加工工件的制造公差，為構(gòu)建工件模型做好基礎(chǔ)。之后在統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)的支持下，確定孔系零部件在制作中需要的刀具的位置和方差。最后利用靈敏度的分析方法來不斷完善數(shù)控加工的具體工藝參數(shù)，為達(dá)到孔系零部件的加工精度要求做好充足準(zhǔn)備。

另外，在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床加工設(shè)計(jì)的過程中，精度綜合也是非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容，同時(shí)這也是在精度設(shè)計(jì)中的逆向問題。在數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)中開展精度綜合工作，就是對(duì)已經(jīng)預(yù)定的刀具在加工作業(yè)空間中的最大體積和位置誤差進(jìn)行計(jì)算，并將其分配到零部件的制造公差中，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)差值的均衡性。簡(jiǎn)而言之，就是將零部件的制造公差作為精度設(shè)計(jì)變量，同時(shí)將誤差的靈敏度矩陣中的加權(quán)歐式范數(shù)作為最大目標(biāo)。最后在相同精度等級(jí)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)均衡公差約束，并將其作為二次線性規(guī)劃的問題約束條件。采用科學(xué)有效的方式進(jìn)行精度設(shè)計(jì)和控制，進(jìn)一步確保數(shù)控機(jī)床在孔系零件的加工中能夠嚴(yán)格按照零部件的加工要求進(jìn)行作業(yè)，從而加強(qiáng)對(duì)孔系零部件的孔深以及直徑等參數(shù)的準(zhǔn)確控制，進(jìn)而保證在數(shù)控機(jī)床的孔系零部件加工中將誤差控制在相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。通過提升數(shù)控機(jī)床在孔系零部件加工中的精準(zhǔn)度，促進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械基準(zhǔn)值孔系零部件的加工能力和水平，為我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展提供保障。

4 數(shù)控機(jī)床在孔系部件加工中的應(yīng)用推廣

目前，我國在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造中對(duì)于數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用水平不高，有的企業(yè)認(rèn)為數(shù)控加工技術(shù)對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)是一種大材小用的現(xiàn)象，甚至認(rèn)為農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)本身就是一種相對(duì)低端的機(jī)械化產(chǎn)品，而數(shù)控加工技術(shù)是一項(xiàng)高端的機(jī)械加工技術(shù)，將其引進(jìn)到企業(yè)中不僅會(huì)花費(fèi)大量的資金，同時(shí)還需要引進(jìn)專業(yè)的應(yīng)用技術(shù)人員，短期來看增加了企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。這主要是因?yàn)橄嚓P(guān)企業(yè)沒有認(rèn)識(shí)到農(nóng)業(yè)機(jī)械在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的重要性，我國作為農(nóng)業(yè)大國，在農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，主要是因?yàn)檗r(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)能力不足。在我國數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展中，數(shù)控加工中心的整體價(jià)格降低，為企業(yè)引進(jìn)數(shù)控加工設(shè)備提供了條件。另外，需要通過相關(guān)宣傳讓企業(yè)認(rèn)識(shí)到數(shù)控加工中心的作業(yè)效率和質(zhì)量，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，數(shù)控加工中心能夠降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，如通過節(jié)省勞動(dòng)力，提高作業(yè)效率，減少材料損耗等方面。尤其在孔系零部件的加工過程中，孔加工和輪廓銑削在數(shù)控加工中心應(yīng)用比較頻繁。在此兩方面，數(shù)控加工技術(shù)相對(duì)比較成熟，成本相較于傳統(tǒng)機(jī)床較低，并且采用數(shù)控加工技術(shù)還能提升加工質(zhì)量。同時(shí)在設(shè)備的后期維護(hù)方面較為省時(shí)省力，不需要再投入過多資金進(jìn)行維護(hù)工作。目前1 臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備的工作量等同于3臺(tái)普通鉆銑床工作量，可以有效減少設(shè)備和人員方面的投入。由此可見，在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造企業(yè)中推廣使用數(shù)控車床技術(shù)不僅是時(shí)代發(fā)展所需，同時(shí)也是農(nóng)業(yè)機(jī)械制造發(fā)展的主要趨勢(shì)。

5 結(jié)語

為了保證農(nóng)業(yè)機(jī)械孔系零部件的加工精度，首先需要明確各個(gè)零部件的加工技術(shù)參數(shù)，還要發(fā)揮其切削技術(shù)優(yōu)勢(shì)，最大限度降低零件加工中的誤差。總之，在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造中采用數(shù)控技術(shù)，不僅可以有效提升作業(yè)質(zhì)量和效率，還能降低生產(chǎn)成本，對(duì)于企業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用。