農(nóng)業(yè)機械中基軸制孔系零件數(shù)控加工與應(yīng)用研究

練正勝

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學院南京工程分院，江蘇 南京 211135）

為了進一步完善農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的功能，要重視軸與孔之間的配合程度。在開展機械設(shè)備加工時，要發(fā)揮出基軸制的作用，使軸與孔之間的配合更加默契。涉及比較復雜的孔系零件加工時，要采取有效的措施，提高加工精度，降低成本。

1 農(nóng)業(yè)機械安裝中基準選擇需遵循的原則

1.1 重視孔軸之間的配合

為了進一步提高機械設(shè)備的安裝質(zhì)量，要高度重視孔軸之間的配合。做到具體問題具體分析，根據(jù)設(shè)備的使用要求，選擇恰當?shù)呐浜闲问絒1]。第一，過盈配合。使用該配合形式時，需嚴格保障配合件得到有效緊固，使其彼此緊密連接。第二，間隙配合。為了保證兩個裝配件之間彼此相互運動，可采取這種配合形式，有效地處理配件。第三，過渡配合。在開展部件連接時，需明確各個部件的位置，提高部件的定位精度，因此，需采用該種配合方式。

由于農(nóng)業(yè)機械安裝工作比較復雜，涉及諸多環(huán)節(jié)，在安裝的過程中，需嚴格按照相應(yīng)的標準進行操作[2]。為了進一步提高安裝的精度，要合理控制安裝所涉及的各項技術(shù)參數(shù)。第一，公差等級?？刂乒畹燃壞康氖沁M一步提高安裝的精度，保證孔或軸的精度、性能符合要求，并確保兩個相鄰的部件實現(xiàn)順利連接。第二，基本偏差。為了及時發(fā)現(xiàn)孔與軸的尺寸問題，就要有效地控制基本偏差。配合孔軸時，若二者之間的偏差比較大，就會影響二者之間的配合度。通常，技術(shù)人員要結(jié)合孔與軸的具體狀態(tài)，對其展開針對性控制。若孔的尺寸比較大，但軸的尺寸比較小，需發(fā)揮出間隙配合的優(yōu)勢。若在安裝時遇到軸尺寸大但孔尺寸小的情況，則需發(fā)揮出過盈配合的作用。若批量加工零件，涉及軸孔配合時，需考慮到二者配合的隨機性，采用過渡配合的方式控制配合過程，然后再分別按照上述的內(nèi)容，根據(jù)軸和孔的具體尺寸情況，選擇相應(yīng)的配合方式[3]。

1.2 孔軸配合與農(nóng)業(yè)機械安裝相結(jié)合

農(nóng)業(yè)機械種類比較多，不同機械設(shè)備的結(jié)構(gòu)存在較大的差異，而且設(shè)備結(jié)構(gòu)具有極高的精密度，因此，在安裝時，可通過隨機的方式配合孔和軸[4]。然而，這種配合方式會導致用戶無法做出合理選擇，還會進一步增加產(chǎn)品的加工難度。因此，為了提高操作的便捷性，優(yōu)化加工過程，通常需控制二者其中的某一內(nèi)容，使其保持不變，再將這一尺寸作為實現(xiàn)合理配合的依據(jù)。這種操作方式具有其自身的優(yōu)勢。第一，降低操作難度，提高配合的默契度，保證用戶能夠做出合理選擇。第二，通過保持某一部分固定，以減少在安裝中所面臨的不確定性[5]。

若將孔的偏差保持不變，則需相應(yīng)地調(diào)整軸，這就是基孔制。若將軸的偏差保持不變，則需嚴格按照基軸制的要求，確定孔的最終尺寸[6]。在確定安裝基準參數(shù)時，要確保安裝的便捷性。從加工困難程度分析，以軸對比為例，其所面臨的加工難度和精度均有極高的要求，這樣就會進一步增加控制的難度系數(shù)。從成本角度分析，選擇軸加工時，可進一步降低加工成本，若涉及諸多孔系尺寸，則要結(jié)合實際情況，選擇多種多樣的刀具，保證加工順利進行。因此，加工人員通常會采用基軸制實現(xiàn)對孔軸的配合與機械設(shè)備的加工。要結(jié)合農(nóng)業(yè)機械的使用條件和用途，嚴格保障機械的加工精度符合要求，減少外界因素對設(shè)備運行所帶來的不利影響。為了確保產(chǎn)品符合加工標準，就要選擇科學的配合方式，提高加工精度，而基軸制就是一種重要的配合方式。

2 農(nóng)業(yè)機械設(shè)備中基軸制孔系零件數(shù)控加工

2.1 孔系數(shù)控加工應(yīng)用的必要性

農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)與加工是一項龐大而復雜的工作，涉及諸多技術(shù)要點，要選擇合理的加工工藝，并有效地控制各個加工環(huán)節(jié)，才能真正提高加工精度，保障設(shè)備的質(zhì)量符合要求。在開展零件加工時，要考慮到兩孔之間的定位是否具有較高的精度，并合理控制孔的直徑[7]。然而，在深度方面，由于一部分孔有沉頭，若采用普通的鉆床加工，就可能會產(chǎn)生質(zhì)量問題。第一，采用普通加工法時，兩個孔之間的定位精度無法得到進一步保障。第二，如果孔系具有不同的深度，加工孔的深度時，極容易出現(xiàn)操作失誤。第三，如果孔的直徑不同，就要頻繁更換刀具，這樣就會延長加工時間，降低工作效率。第四，無法保證孔深度加工的精準度。第五，技術(shù)人員需加強對加工過程的監(jiān)督與控制，一旦監(jiān)督不力，就無法保證加工質(zhì)量。由此可見，若使用普通機床加工孔系，不僅無法保證加工質(zhì)量，還會耗費大量的人力和物力。若孔系比較復雜，若繼續(xù)依靠人力控制，就會進一步增加加工成本。因此，要充分發(fā)揮出數(shù)控加工技術(shù)的優(yōu)勢。

與普通機床相比，數(shù)控加工技術(shù)有其自身的優(yōu)勢，而且近年來，該項技術(shù)在制造行業(yè)中得到日益廣泛的應(yīng)用。第一，采用數(shù)控機床代替普通機床加工孔系，不僅能夠提高加工的精準度，還能保證加工邁向自動化方向，減少人力成本。第二，數(shù)控加工技術(shù)的柔性極高，只需明確產(chǎn)品的特點和變化，及時調(diào)整刀具和相應(yīng)工序，即可保證加工工作順利開展。第三，在數(shù)控加工過程中，只需利用專業(yè)的設(shè)備進行操作即可，這樣既能減少技術(shù)人員的投入，還能發(fā)揮出多個設(shè)備的作用，有效降低工作強度，提高工作效率。第四，數(shù)控加工技術(shù)適合應(yīng)用于具有極高切削速度的加工過程之中，擁有良好的剛性。數(shù)控機床可實現(xiàn)對刀具的自動化切換，有效減少加工所帶來的質(zhì)量問題，提高加工效率。第五，可充分發(fā)揮出互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字技術(shù)的作用，這些技術(shù)可確保數(shù)控機床具有極高的工作效率。目前，數(shù)控機床的種類比較多，可根據(jù)具體的加工需求，選擇相應(yīng)的機床[8]。

2.2 孔系零件數(shù)控加工

為確?？紫盗慵木珳识确€(wěn)步提升，可發(fā)揮出銑削加工的作用。第一，與普通技術(shù)相比，數(shù)控加工技術(shù)不僅可以實現(xiàn)精準定位，還能提高加工效率。第二，實現(xiàn)自動化刀具更換。如果孔系中包含許多不同的直徑和規(guī)格的孔徑，能自動更換刀具，提高加工的精準度。第三，合理展開編程，保證各個孔的深度獲得智能化控制。第四，可循環(huán)加工孔，而且加工功能比較多元化。此外，可結(jié)合不同類型的孔的特征展開加工。第五，鉆孔操作時，可有效地控制各項技術(shù)參數(shù)，并進一步延長刀具的使用壽命。第六，可利用銑削加工技術(shù)處理箱體和溝槽等部位[9]。

3 農(nóng)業(yè)機械應(yīng)用加工中心的可行性

3.1 加工中心的功能

數(shù)控技術(shù)可用于加工擁有復雜輪廓的零件，一旦產(chǎn)品發(fā)生變化，只需調(diào)整加工程序和刀具，即可實現(xiàn)順利加工。可利用數(shù)控系統(tǒng)對刀路和切削等要素進行嚴格的控制，這樣不僅能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量，還能減少人為因素所帶來的干擾。在各類數(shù)控機床中，數(shù)控加工中心是一種應(yīng)用范圍十分廣泛的數(shù)控機床。加工中心主要分為數(shù)控車削加工中心和數(shù)控銑削加工中心。前者主要加工回轉(zhuǎn)類零部件，后者主要用于加工孔系和箱體類的零件。從結(jié)構(gòu)來看，只需在數(shù)控銑床設(shè)置一個功能多元化的刀庫，就能實現(xiàn)自動化換刀。因此，制造企業(yè)加工孔系零件時，若需要多種刀具的配合，就可采用數(shù)控銑削加工中心。

此外，可將數(shù)控加工中心與CAD或CAM軟件相結(jié)合。利用這一類軟件設(shè)計零件后，設(shè)計結(jié)果可生成相應(yīng)的加工程序。然后，加工中心負責接收程序，進行加工。由此可見，數(shù)控加工中心具有專業(yè)的加工技術(shù)與較高的加工水平，其在機械加工行業(yè)中具有廣泛的發(fā)展前景。將加工中心與柔性制造和智能制造相結(jié)合，能達到事半功倍的效果。近年來，加工中心在農(nóng)業(yè)機械制造行業(yè)中正逐漸受到重視，但其在許多企業(yè)中的應(yīng)用范圍依然有待進一步擴大[10]。

3.2 企業(yè)應(yīng)加強對加工中心的了解

許多制造企業(yè)對加工中心的作用了解有限，不能充分意識到其對農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)與制造所帶來的影響。第一，部分企業(yè)認為農(nóng)業(yè)機械對加工與生產(chǎn)技術(shù)的要求比較低，而數(shù)控技術(shù)則用于生產(chǎn)比較高端的機械產(chǎn)品，因此，無須將這一技術(shù)用于開展農(nóng)業(yè)機械設(shè)備加工。大部分企業(yè)領(lǐng)導者認為加工中心并不能在生產(chǎn)機械的過程中發(fā)揮出有效的作用，而且會產(chǎn)生一定的浪費。之所以存在這樣的認知誤區(qū)，主要是由于領(lǐng)導和其他工作人員對加工中心缺乏深入了解，也不能充分意識到這一工藝所具備的優(yōu)勢。第二，部分企業(yè)的領(lǐng)導者認為加工中心的設(shè)備成本較高，而且不容易對其展開維護[11]。

3.3 加工中心的優(yōu)勢

隨著我國數(shù)控技術(shù)不斷提升，加工中心的價格正逐漸下降，企業(yè)所面臨的成本負擔越來越低。加工農(nóng)業(yè)機械設(shè)備的零件時，企業(yè)可選擇12把刀庫數(shù)控設(shè)備。這一類設(shè)備成本比較低，可基本滿足加工與制造的需求。目前，國產(chǎn)加工中心正得到進一步研究與開發(fā)，與之相關(guān)的設(shè)備質(zhì)量也在穩(wěn)步提升，設(shè)備的運行更加安全可靠?？紫盗慵庸r，常用的兩種加工技術(shù)是孔加工和輪廓銑削。從目前的投入情況來看，其成本比較低，加之數(shù)控加工技術(shù)水平正不斷提升，與之相關(guān)的維護與保養(yǎng)工作也不會耗費過多資金。此外，若企業(yè)能夠合理應(yīng)用數(shù)控加工設(shè)備，就能減少對其他設(shè)備的使用，減少企業(yè)的投入。綜上，企業(yè)可結(jié)合自身實際情況選擇加工中心進行機械設(shè)備零部件的制造與加工，可減少人力、物力等方面的浪費，降低用工成本。

4 提高數(shù)控機床孔系零件加工精度的對策

4.1 影響加工精度的原因

為了進一步提高零件的加工精度，在開展基軸制孔隙零件加工時，企業(yè)要認真分析影響加工精度的原因。誤差的主要類型包括準靜態(tài)和動態(tài)兩種。第一，準靜態(tài)誤差。受到數(shù)控機床自身零部件的影響，機床在實際加工過程中可能會存在不可避免的誤差，而且這一影響可能存在多個環(huán)節(jié)之中，如裝配、伺服控制、熱變形等。第二，動態(tài)誤差。受到機床自身結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)特點的影響，或者在切削過程中由于耦合所引起的振動，均會導致誤差產(chǎn)生。從孔系零件數(shù)控加工角度來看，誘發(fā)準靜態(tài)誤差的主要原因是機械誤差。比如，采用數(shù)控機床制造零部件時，可能會存在一定程度的誤差[12]。

4.2 提高加工精度的建議

為了進一步降低在數(shù)控加工中所面臨的誤差，要開展合理的精度設(shè)計。技術(shù)人員要明確精度設(shè)計的要點：一是要合理預(yù)估精度，二是要考慮到精度的綜合問題。預(yù)估精度目的是結(jié)合精度的具體等級，確定被加工零部件的制造公差，然后構(gòu)建相應(yīng)的模型，從而合理預(yù)估刀具在工作空間中的未知方差，然后進一步優(yōu)化加工工藝參數(shù)，實現(xiàn)對零部件精度的控制。對機床進行設(shè)計時，要將精度綜合問題放在重要地位。當技術(shù)人員合理控制精度后，就能進一步提高孔系零件的數(shù)據(jù)加工質(zhì)量和加工精度，保證各項技術(shù)參數(shù)得到更加有效的控制，并將誤差控制在最低范圍內(nèi)。

5 結(jié)束語

綜上所述，農(nóng)業(yè)機械的零部件眾多，在開展各類零部件加工時，常見的類型是孔系零件。若要嚴格保障農(nóng)業(yè)機械的生產(chǎn)質(zhì)量符合要求，就要采取有效措施，提高孔系零件的加工質(zhì)量。要引進先進的數(shù)控加工技術(shù)，確保零件的加工精度得到精準的控制。除了要明確數(shù)控加工機床的各項技術(shù)參數(shù)之外，還要發(fā)揮出切削技術(shù)的優(yōu)勢，不斷降低零件加工的誤差?？傊捎脭?shù)控加工技術(shù)不僅能夠減少對人力的投入，還能有效替代其他設(shè)備，保障加工效率與質(zhì)量，有效提高企業(yè)的綜合效益。