徐伊岑

（無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電技術(shù)學(xué)院，江蘇 無錫 214153）

數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工工藝應(yīng)用分析

Application analysis of CNC milling processing of metal components

徐伊岑

（無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電技術(shù)學(xué)院，江蘇 無錫 214153）

金屬構(gòu)件加工是機(jī)械化生產(chǎn)方式之一，借助現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)可全面提高加工質(zhì)量與效率水平。結(jié)合銑削加工及其工藝特點(diǎn)，本文分析了數(shù)控銑床加工工藝形式及應(yīng)用方法，指導(dǎo)數(shù)控加工生產(chǎn)模式改造與升級(jí)。

數(shù)控銑床；銑削；加工工藝；應(yīng)用

數(shù)控技術(shù)是利用電腦程序控制器的操控方式，在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中得到普及應(yīng)用，成為現(xiàn)代機(jī)械加工與制造行業(yè)的新方向。為了進(jìn)一步提升數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，對(duì)普通銑床進(jìn)行數(shù)字化改造，實(shí)現(xiàn)了銑削加工一體化發(fā)展，為各種金屬構(gòu)件加工改良提供技術(shù)支撐。因此，生產(chǎn)企業(yè)必須建立全新的加工工藝方案，靈活應(yīng)用數(shù)控技術(shù)輔助生產(chǎn)調(diào)配。

1 數(shù)控銑削工藝特點(diǎn)

我國機(jī)械行業(yè)正處于發(fā)展階段，從事金屬構(gòu)件加工企業(yè)必須依賴于先進(jìn)技術(shù)，引入數(shù)控加工設(shè)備及工藝方案，才能為機(jī)械自動(dòng)化創(chuàng)造有利條件。數(shù)控銑床是在一般銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種自動(dòng)加工設(shè)備，銑削加工是機(jī)械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面銑削和輪廓銑削，也可以對(duì)零件進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、锪加工及螺紋加工等。

(1)靈活性。銑削加工是現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化的常見工藝，基于數(shù)控銑床設(shè)備執(zhí)行加工方案具有多方面優(yōu)勢。例如，數(shù)控銑削加工可適用與多種金屬構(gòu)件加工處理，尺寸、弧度、曲面等控制的靈活性較強(qiáng)；銑削加工可根據(jù)不同金屬材質(zhì)設(shè)定個(gè)性化加工方式，借助數(shù)學(xué)模型選定多樣式曲線加工方式；相比普通銑床，數(shù)控銑床加工精度更高，可將銑削精度控制在±0.001 mm，符合國際機(jī)械加工精度標(biāo)準(zhǔn)。

(2)技術(shù)性。數(shù)控機(jī)床是在普通機(jī)床結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改造，設(shè)定了自動(dòng)化控制程序的新方式，是機(jī)械行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)的新成果?，F(xiàn)階段，數(shù)控銑床融合了電子技術(shù)、通信技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)、遠(yuǎn)程技術(shù)等平臺(tái)，可設(shè)置平面、曲面、綜合面等諸多模式，滿足了不同類型金屬構(gòu)件加工與審查需求。此外，數(shù)控銑削加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)之后，能夠與切割、焊接、拋光等諸多工藝共同參與機(jī)械自動(dòng)化，為實(shí)際生產(chǎn)控制創(chuàng)造技術(shù)平臺(tái)。

2 數(shù)控銑床金屬加工工藝及應(yīng)用

機(jī)械生產(chǎn)自動(dòng)化是科技創(chuàng)新成果，利用高端技術(shù)輔助機(jī)械生產(chǎn)操作流程，全面提升了企業(yè)生產(chǎn)效率與質(zhì)量水平。數(shù)控銑削技術(shù)是機(jī)械自動(dòng)化重點(diǎn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)可實(shí)時(shí)傳輸銑削程序指令，為銑床生產(chǎn)與控制提供準(zhǔn)確的程序信號(hào)。按照金屬構(gòu)件加工表面層分布情況，可以對(duì)構(gòu)件毛坯料采取多樣式的加工方式。結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工主要工藝及應(yīng)用方法如下。

2.1 平面加工工藝

傳統(tǒng)機(jī)械模式處于粗放型經(jīng)濟(jì)狀態(tài)，由于設(shè)備、技術(shù)、材料等條件不足，企業(yè)從事生產(chǎn)加工活動(dòng)達(dá)不到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品質(zhì)量與市場需求也存在較大差異。平面工藝是指加工面平行或垂直于水平面，以及加工面與水平面的夾角為一定值的零件，這類加工面可展開為平面。圖1中，所示的三個(gè)零件均為平面類零件。其中，曲線輪廓面A垂直于水平面，可采用圓柱立銑刀加工；凸臺(tái)側(cè)面B與水平面成一定角度，這類加工面可以采用專用的角度成型銑刀來加工。

圖1 平面類零件

2.2 直紋曲面加工工藝

自機(jī)械化改革以來，以自動(dòng)化為中心的生產(chǎn)系統(tǒng)得到推廣，企業(yè)均根據(jù)自身經(jīng)營需要設(shè)定了自動(dòng)化控制平臺(tái)。直紋曲面類零件是指由直線依某種規(guī)律移動(dòng)所產(chǎn)生的曲面類零件。例如，把金屬構(gòu)件分為a、b、c、d等4個(gè)加工面，直紋曲面從a-d進(jìn)行加工轉(zhuǎn)換時(shí)，其與水平面之間的夾角大小也在變化，呈遞減狀態(tài)；假設(shè)由截面a-截面b的夾角為4°10′，那么截面b-截面c的夾角則減小為2°30′，以此類推，截面c-截面d時(shí)則為0°。此時(shí)，直紋曲面加工變?yōu)槠矫婕庸?，銑床按照機(jī)器程序執(zhí)行數(shù)控加工方式即可。

2.3 立體曲面加工工藝

（1）行切加工法。數(shù)控加工技術(shù)是自動(dòng)化運(yùn)行的支撐，重視銑削加工技術(shù)應(yīng)用與調(diào)配，可全面提升機(jī)械生產(chǎn)工作效率。機(jī)械自動(dòng)化標(biāo)志著產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型趨勢，以自動(dòng)化平臺(tái)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)一體化控制，帶動(dòng)了機(jī)械生產(chǎn)效益。采用三坐標(biāo)數(shù)控銑床進(jìn)行二軸半坐標(biāo)控制加工，即行切加工法。如圖2所示，球頭銑刀沿XY平面的曲線進(jìn)行直線插補(bǔ)加工，當(dāng)一段曲線加工完后，沿X方向進(jìn)給ΔX再加工相鄰的另一曲線，如此依次用平面曲線來逼近整個(gè)曲面。

（2）三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工。數(shù)控銑床技術(shù)是自動(dòng)化生產(chǎn)的基本保障，需根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求設(shè)定信號(hào)處理系統(tǒng)，按照預(yù)定生產(chǎn)操控標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行操作，從而滿足了機(jī)械經(jīng)濟(jì)長遠(yuǎn)規(guī)劃之需求。采用三坐標(biāo)數(shù)控銑床三軸聯(lián)動(dòng)加工，即進(jìn)行空間直線插補(bǔ)。如半球形，可用行切加工法加工，也可用三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的方法加工。這時(shí)，數(shù)控銑床用X、Y、Z三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的空間直線插補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)球面加工。

圖2 行切加工法

3 數(shù)控銑削加工工藝管理

銑床裝置是數(shù)控銑床自動(dòng)化監(jiān)控元件，可持續(xù)對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行多元化調(diào)控，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)操作與設(shè)備控制的一體化建設(shè)。銑床是現(xiàn)代機(jī)械生產(chǎn)不可缺少的裝置，對(duì)機(jī)電一體化、生產(chǎn)自動(dòng)化、監(jiān)控智能化等均有輔助功能作用。

（1）檢定管理。檢定臺(tái)是各種銑床裝置工作的平臺(tái)，通過專業(yè)檢定可掌握銑床運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)提出切實(shí)可行的改造處理方式。針對(duì)傳統(tǒng)銑床結(jié)構(gòu)存在的不足，引入自動(dòng)化控制技術(shù)也是必然要求，利用自動(dòng)控制系統(tǒng)取代人工操控銑床，體現(xiàn)了先進(jìn)技術(shù)在機(jī)械自動(dòng)化中的利用價(jià)值。因此，企業(yè)再利用銑床過程中，要重點(diǎn)考慮檢定臺(tái)設(shè)置與控制方法。

（2）技術(shù)管理。銑削模型中采用三維測控技術(shù)具有先進(jìn)性特點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)以動(dòng)態(tài)測控、儀器測控、電子測控等為主要模式，把數(shù)控理論與信息技術(shù)相結(jié)合，設(shè)置更具操控性的測控操作體系。設(shè)置三維測控控制平臺(tái)之后，要根據(jù)工藝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行每一步操作，以獲取更為可靠的工程數(shù)據(jù)資料，從而推動(dòng)機(jī)械銑床自動(dòng)化操控運(yùn)行與發(fā)展。

4 結(jié)論

總之，隨著機(jī)械化生產(chǎn)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，數(shù)控技術(shù)將成為機(jī)械產(chǎn)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)型方向，以數(shù)控設(shè)備為平臺(tái)執(zhí)行加工方案，可提高金屬構(gòu)件加工的產(chǎn)量、質(zhì)量、精度等標(biāo)準(zhǔn)。平面加工、曲面加工、立體面加工是數(shù)控銑床的主要工藝方式，產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)階段要根據(jù)指標(biāo)要求擬定工藝方案，確保金屬構(gòu)件產(chǎn)品加工質(zhì)量達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。此外，對(duì)于后期工藝操作流程，要采取切實(shí)可行的工藝管理方式，以免決策性失誤造成的不利影響。

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10.13520/j.cnki.rpte.2015.24.052

徐伊岑（1982-）， 女， 研究方向?yàn)闄C(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工藝。

2015-11-11