摘 要：隨著我國經(jīng)濟和工業(yè)的快速發(fā)展，為滿足機械生產(chǎn)加工的高性能和高可靠性等多方面的需求，材料加工與制造已經(jīng)向著大型化、復雜化以及材料多元化的方向發(fā)展。在這種情況下，高精度、高效率的數(shù)控加工技術已經(jīng)成為了數(shù)控技術的主要發(fā)展方向。尤其是在航空、航天等科技含量較高的行業(yè)中，高精度、高效率的數(shù)控加工技術的研究已經(jīng)成為了這些行業(yè)學者研究的重點。基于這種認識，本文對高精度、高效率的數(shù)控加工技術進行了研究，從而為關注這一話題的人們提供一些參考。

關鍵詞：高精度；高效率；數(shù)控加工技術

0 引言

數(shù)控加工技術被廣泛的應用在各行各業(yè)的加工制造中，對于航空、汽車、和醫(yī)療等多種行業(yè)的發(fā)展起著至關重要的影響。由于效率和質(zhì)量是制造技術的研究重點，所以，高精度、高效率的數(shù)控加工技術也成為了數(shù)控加工行業(yè)發(fā)展的方向。目前，在精度方面，超精密數(shù)控機場的精度可達約0.05um。在效率方面，一些數(shù)控加工機場的空運行速度已達100m/min左右。然而，由于數(shù)控加工技術需求的不同，目前已衍生出了各式各樣的數(shù)控加工技術。因此，本文就實現(xiàn)高精度和高效率的數(shù)控加工關鍵技術進行了研究。

1 高精度數(shù)控加工的關鍵技術研究

1.1 數(shù)控機床的誤差補償技術

數(shù)控加工機床產(chǎn)生誤差的階段有兩個，一是在機床的設計制造階段，二是在機床的加工運行階段。在設計和制造階段，只能采用誤差預防的技術進行數(shù)控機床的誤差補償。然而受到技術和經(jīng)濟的影響，該階段的誤差產(chǎn)生幾乎難以避免。所以，人們主要采用誤差補償技術來進行數(shù)控加工機床的誤差補償，從而實現(xiàn)數(shù)控機床的高精度運行。誤差補償技術的運用，是在不改變設備制造精度的情況下，進行設備運行的誤差補償?shù)?。采用該種方法進行誤差的補償，既可以使設備實現(xiàn)較高的精度，又可以降低誤差修正的成本。因此，就現(xiàn)階段來看，誤差補償技術是被廣泛應用的實現(xiàn)數(shù)控加工高精度運行的關鍵技術[1]。

1.2 誤差補償技術的實現(xiàn)

誤差補償技術的實現(xiàn)，需要通過對設備加工過程中的誤差來源進行分析，并且要做好誤差量的監(jiān)測，從而進行誤差的補償。一方面，影響設備加工精度的誤差源有很多，技術人員必須全面的進行誤差源的分析。比如機床的機構(gòu)幾何誤差、熱誤差等引起的刀具與工件之間的位置偏差。另外，刀具磨損變形、夾具變形和系統(tǒng)檢測誤差等多種形式的誤差，都會對設備的運行產(chǎn)生一定的影響。另一方面，誤差量的測量是誤差補償技術實現(xiàn)的關鍵。為了保證設備的高精度運行，必須對所有誤差因素在各種情況下的誤差量進行測量。就目前而言，誤差的測量主要依靠于誤差測量儀器，該儀器不僅能實現(xiàn)單個誤差因素的測量，還能實現(xiàn)綜合誤差因素的測量。相比較而言，單項誤差測量較為容易實現(xiàn)，而綜合誤差因素的測量則較為困難。就目前而言，出于技術條件限制，機床各項誤差指標的測量比較困難，但是機床位置精度和重復位置的精度監(jiān)測比較容易實現(xiàn)。最后，誤差補償是提高設備精度的主要途徑?，F(xiàn)階段，實現(xiàn)誤差補償?shù)耐緩接袃煞N，一種是直接提高機床的裝配精度，二是利用編程技術提高設備運行的精度。相比較來看，第一種方法的成本較高，且容易受到精度等級的制約。而第二種技術較為容易實現(xiàn)，且成本較低。所以，軟件補償技術是實現(xiàn)數(shù)控加工誤差補償技術的主要途徑[2]。

2 高效數(shù)控加工的關鍵技術研究

就現(xiàn)階段而言，五軸聯(lián)動數(shù)控加工技術和CAM技術是實現(xiàn)高效率數(shù)控加工的關鍵性技術。但是相較而言，五軸聯(lián)動數(shù)控加工技術受價格和結(jié)構(gòu)復雜等多種因素的影響，沒有得到類似CAM技術一樣的廣泛應用。

2.1 五軸聯(lián)動數(shù)控加工技術

應用五軸聯(lián)動數(shù)控加工技術的設備需要至少五個坐標軸，并且需要在計算機的控制下進行材料的加工。五軸聯(lián)動數(shù)控加工技術之所以具有高效性的特點，是因為它具有以下幾種優(yōu)勢。首先，一般的數(shù)控加工技術很難一次性完成的某一復雜材料的加工，都可以利用該技術一次性完成。在這種情況下，材料加工的效率得到了極大的提升。其次，該技術的使用可以有效提升曲面加工的效率。采用一般的數(shù)控加工技術時，由于設備的刀具在加工過程中不能再次調(diào)整，很難實現(xiàn)效率較高的曲面切削。在切削效果難以保證的情況下，只能人工進行曲面的修補，從而導致曲面加工效果較低。而采用五軸聯(lián)動數(shù)控加工技術，可以隨時進行刀具的調(diào)整，從而實現(xiàn)曲面的高效切削。再者，該技術可以一次性完成工件的夾裝。傳統(tǒng)數(shù)控機床在進行工件加工時，需要采用多臺設備，并經(jīng)過多次定位安裝才能完成該工件的加工。但是五軸聯(lián)動數(shù)控加工技術可以實現(xiàn)工件一次性加工，從而使設備的加工效率得以大大的提升。

2.2 CAM技術

CAM技術是計算機輔助制造技術的簡稱，其基本理念是在計算機的輔助下，進行產(chǎn)品的設計和制造。早于上世紀60年代，該技術就已經(jīng)產(chǎn)生。直到現(xiàn)在，該技術已經(jīng)被廣泛的應用于電子和機械行業(yè)的制造生產(chǎn)領域，并大大提高了制造行業(yè)的生產(chǎn)效率。CAM技術在數(shù)控加工中的應用，使得數(shù)控加工技術向著高自動化的方向發(fā)展著，從而使數(shù)控加工的效率得以進一步的提高。使用該技術進行數(shù)控加工，可以使設備的軟硬件得以更好的結(jié)合。因為，采用該技術進行數(shù)控編程時，可以將夾具和刀具等多種因素考慮進去，并且可以完成數(shù)控加工過程的模擬和仿真。而技術人員則可以根據(jù)仿真的效果，來進行加工坐標的調(diào)整，從而實現(xiàn)數(shù)控設備的高效加工。

3 結(jié)論

數(shù)控加工技術的高精度和高效率加工效果的實現(xiàn)，還需要經(jīng)過人們不斷的開發(fā)和研究。目前，導致數(shù)控機床產(chǎn)生誤差的因素仍然有很多，只有找出導致誤差存在的因素，并對該因素進行有效的補償，才能實現(xiàn)數(shù)控加工的高精度加工效果。而受到數(shù)控編程復雜性和刀具運行路徑選擇的影響，數(shù)控加工技術的效率被限制在一定的范圍內(nèi)。也只有對這些工藝參數(shù)進行更加深入的研究，才能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)控加工設備的高效率運行。

參考文獻：

[1]彭健鈞.基于特征的復雜工件數(shù)控加工關鍵技術研究[D].中國科學院研究生院，2012.

[2]朱志坤.航空復雜回轉(zhuǎn)件高效數(shù)控加工工藝研究[D].南昌航空大學，2013.

作者簡介：閻競實（1959—），男，吉林長春人，副教授，高級工程師，研究方向：數(shù)控技術應用及教學。