張正春/牡丹江閥門總廠

對數(shù)控車工技術應用的探討

張正春/牡丹江閥門總廠

數(shù)控車工技術是集自動化、柔性化、敏捷化與數(shù)字化制造等于一體的現(xiàn)代制造業(yè)的關鍵技術與基礎技術，它可以高效化、優(yōu)質化地加工產(chǎn)品零件，尤其是形狀復雜的零件。文章公就數(shù)控車工技術的應用現(xiàn)狀及具體技術進行分析。

數(shù)控車工；數(shù)控編程；數(shù)控車床

一、數(shù)控車工技術簡介及其特點分析

（一）數(shù)控車工技術簡介

1.數(shù)控車工技術的概述。數(shù)控車工技術通過利用數(shù)字化控制系統(tǒng)在數(shù)控車床上完成零件的整體加工。利用數(shù)控車工技術可以有效、快速地完成大量加工難度較大的曲面零件，并大大增加了零件加工的準確性及精確度。其中，數(shù)控車工技術主要包括數(shù)控機床加工工藝與數(shù)控編程技術兩部分。

2.數(shù)控車工技術的關鍵技術：

（1）自適應控制技術。數(shù)控車床加工過程中的自適應控制技術主要由數(shù)控裝備自動化監(jiān)測對設備本身有影響的信息，自動性、連續(xù)性地調整系統(tǒng)的相關參數(shù)，以便改善數(shù)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

（2）專家技術。專家技術主要是將專家的經(jīng)驗與機床切削加工的一般規(guī)律與特殊規(guī)律輸入系統(tǒng)，并結合相關加工工藝的參數(shù)數(shù)據(jù)庫信息，建立智能化的專家系統(tǒng)，為數(shù)控系統(tǒng)提供優(yōu)化的切削參數(shù)。專家技術可以有效地提高數(shù)控設備的編程效率，縮短生產(chǎn)準備的時間。

（3）故障自診斷技術。故障自診斷技術為數(shù)控機械設備提供了維護決策信息集成系統(tǒng)及智能診斷系統(tǒng)，包括二次監(jiān)測功能、故障診斷功能、安全保障等功能。

（二）數(shù)控車工技術的特點

1.數(shù)控車工技術的優(yōu)點：

（1）效率高。數(shù)控車工技術以數(shù)字化的控制手段，可以加快零件的互換速度，以計算機控制，對復雜的曲面零件進行快速加工。

（2）勞動強度低。數(shù)控車工技術的零件加工過程由全數(shù)控自動系統(tǒng)完成，其自動控制化水平較高，數(shù)控機床操作人員僅需密切監(jiān)視數(shù)控設備的運行狀況，大大降低了勞動強度。

（3）適應能力高。數(shù)控車工技術主要以數(shù)控加工系統(tǒng)為操作系統(tǒng)，可以通過調整系統(tǒng)的部分參數(shù)，及時修改或改善數(shù)控系統(tǒng)的運作情況，大大提高其適應能力，擴大其加工范圍，提升其加工能力。

（4）準確度高。數(shù)控系統(tǒng)通過優(yōu)化傳動裝置，可以有效地減少加工過程中出現(xiàn)人為誤差的概率，大大提高數(shù)控設備的加工效率。

2.數(shù)控車工技術的缺點。雖然數(shù)控車工技術可以有效地提高生產(chǎn)、加工的效率及準確度，但其投資價格較高，而且對于加工部分形狀較為復雜的零件時，其手工編程工作量較大，對數(shù)控設備的操作人員及維修人員專業(yè)化技術水平要求較高。

二、數(shù)控車工工藝與編程

（一）數(shù)控車工工藝與工裝

1.切削用量的選擇。由于數(shù)控車工工藝中的金屬切削加工環(huán)節(jié)效率較高，其被加工材料、切削工具、切削條件是主要要素，它們與數(shù)控車床的加工時間、刀具壽命及加工治療水平息息相關。其中，切削條件的三大要素為：切削速度、進給量、切身直接引起刀具的損傷。刀尖溫度將會隨著切削速度的提高而上升，并產(chǎn)生一定量的機械性、化學性、熱能性的磨損。當切削速度提高20%時，刀具的使用壽命將會減少一半。

2.刀具的選擇。數(shù)控車工工藝中的刀具選擇較為重要，由于刀具的壽命與刀具磨損、被加工尺寸變化、表面質量、加工熱量、切削噪聲等相關。因此，在進行具體加工條件確定之前，應當結合實際情況進行判斷，例如，不銹鋼與耐熱合金等較難加工的材料，應當選擇冷卻劑或剛性較好的刀刃。

（1）粗車時，由于粗車時大背的吃刀量及進給量較大，應當選擇耐用度與強度較高的刀具；（2）精車時，由于精車的加工精度要求較高，應當選擇精度高、耐用度較好的刀具；（3）另外，應當盡量采用機夾刀和機夾刀片。

3.夾具的選擇：（1）盡可能選擇通用夾具裝夾工件，少選用專用夾具；（2）零件定位基準重合，盡量避免出現(xiàn)定位誤差。

（二）加工路線

1.確定加工路線。加工路線主要是指數(shù)控機床在加工過程中，刀具相對零件的運動軌跡與方向。在選擇加工路線時，應當盡量縮短加工路線，減少刀具的空行程時間，確保其加工精度與表面的粗糙度符合要求。

2.加工路線與加工余量。由于數(shù)控車工技術對于數(shù)控車床的要求較高，在數(shù)控車床未達到普及使用的情況下，應當將毛坯上多余的余量，尤其是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。在使用數(shù)控車工工藝技術時，必須注意數(shù)控車床程序安排的靈活性。

三、數(shù)控技術的具體--數(shù)控機床

（一）數(shù)控機床概述

數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個階段、六個時代的發(fā)展：電子管、晶體管、集成電路、小型計算機、微處理器及基于PC機的通用CNC系統(tǒng)。當前，數(shù)控機床的類型，從最初的單一式銑床類數(shù)控機床，發(fā)展成為當前的金屬切削類、特種加工類及特殊用途類數(shù)控機床。數(shù)控機床結合計算機、自動化控制、精密測量、機床制造及其配套技術的最新成果，它可以有效地解決當前產(chǎn)品的多樣化及復雜化、產(chǎn)品研制生產(chǎn)周期短、精度要求高的難題。

2.數(shù)控機床的精度選擇

數(shù)控機床根據(jù)用途可以分為簡易型、超精密型、全功能型等等，各類數(shù)控機床的精度大小也是各不相同的。簡易型數(shù)控機床主要用于部分車床與銑床，其最小運動分辨率為0.01mm，運動精度與加工精度都在0.03～0.05mm以上。而超精密型按其精度大小可以分為普通型與精密型。

3.數(shù)控機床結構。

（1）程序介質。程序介質主要以指令的形式記載各項加工信息，包括零件的加工工藝過程、工藝參數(shù)與刀具運動等，并將相關信息輸入到數(shù)控裝置內，由數(shù)控機床對零件進行切削加工控制。

（2）數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)為數(shù)控機床的核心系統(tǒng)，它通過接受輸入的加工信息，并由數(shù)控裝置的系統(tǒng)軟件與邏輯電路進行譯碼、運算及邏輯處理，向伺服系統(tǒng)發(fā)出相應的脈沖，通過伺服系統(tǒng)控制機床運動部件按加工程序指令運動。

（3）伺服驅動。伺服驅動由伺服電機與伺服驅動裝置組成，由數(shù)控裝置發(fā)出速度與位移指令控制執(zhí)行部件按進給速度與進給方向位移。

（4）機床主體。數(shù)控機床的動系統(tǒng)主要采用滾珠絲杠，其機床主體不僅結構簡單，而且剛性好。

四、數(shù)控車工技術的發(fā)展趨勢

當前，我國及世界各國制造業(yè)廣泛應用數(shù)控技術，在提高制造能力與水平的同時，提升了本國適應市場變動的能力及競爭力。通過大力發(fā)展數(shù)控技術，可以有效地提高先進制造技術水平，并加速經(jīng)濟的發(fā)展。數(shù)控車工技術將往高速、高精、高效化及柔性化方向發(fā)展，并通過減少工序、輔助時間進行復合加工，向多軸、多系列控制化方向發(fā)展。

[1]胡占齊，楊莉。機床數(shù)控技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.

[2]王潤孝，秦現(xiàn)生。機床數(shù)控原理與系統(tǒng)[M].西安：西北工業(yè)大學出版社，2000.