張志朋

(哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150081)

?

關(guān)于加工中心第四軸功能的擴(kuò)大使用

張志朋

(哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150081)

通過分析數(shù)控技術(shù)中心功能，解析數(shù)控加工中心第四軸的工作運(yùn)用技巧。實(shí)際工作的應(yīng)用證明，四軸加工技術(shù)效果顯著，可以完善機(jī)床使用功能，提升生產(chǎn)加工的產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)數(shù)控加工的良好發(fā)展，提升了數(shù)控加工效果，在未來的實(shí)際加工工作中，更應(yīng)重視技巧運(yùn)用。

加工中心；第四軸功能；擴(kuò)大使用

隨著加工技術(shù)的不斷發(fā)展，多軸數(shù)控加工中心得到了越來越廣泛的應(yīng)用，企業(yè)也引入了新的多軸加工技術(shù)。根據(jù)企業(yè)具體需要，應(yīng)保證數(shù)控加工工作的順利進(jìn)行，工作人員必須掌握相關(guān)使用技巧，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工技術(shù)與功效的有效結(jié)合，提供有利的生產(chǎn)加工條件。

1 數(shù)控加工中心及四軸的功能分析

第一，控制功能。數(shù)控系統(tǒng)最普遍的功能是控制功能，而控制軸又分為移動軸、回轉(zhuǎn)軸、基本軸和附加軸。一般情況下，經(jīng)過軸之間的聯(lián)動，達(dá)成輪廓軌跡的加工，從而使系統(tǒng)運(yùn)行滿足要求。數(shù)控系統(tǒng)二軸聯(lián)動可使加工順利進(jìn)行，若加工工作復(fù)雜，則需要用到三軸或四軸聯(lián)動，以滿足復(fù)雜的生產(chǎn)工作需要，保證系統(tǒng)的高效工作狀態(tài)。

第二，準(zhǔn)備功能。用來指示數(shù)控機(jī)床運(yùn)動方向的基本功能，可移動、平面選擇、固定循環(huán)，點(diǎn)位式數(shù)控機(jī)床通過點(diǎn)位移動系統(tǒng)進(jìn)行工作。輪廓控制的數(shù)控機(jī)床設(shè)備往往需要兩個(gè)或更多坐標(biāo)定位系統(tǒng)的聯(lián)動，才可以使加工工作順利進(jìn)行，滿足加工工作的具體需求。

第三，插補(bǔ)功能。該功能可有效控制機(jī)床運(yùn)動軌跡。輪廓控制是一項(xiàng)很具體的工作，插補(bǔ)軟件的計(jì)算速度不能真正滿足數(shù)控機(jī)床工作速度和分辨率，數(shù)控系統(tǒng)功能就是要提升插補(bǔ)軟件計(jì)算速度，配合數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

第四，輔助功能。主要控制主軸轉(zhuǎn)動方向、啟動和停止、刀庫啟動和停止、切削液的開關(guān)等。數(shù)控系統(tǒng)的種類不同，其輔助功能也不盡相同，也會有一些自定義系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際工作需要，定義其需要的輔助功能，更高效地服務(wù)加工工作。

第四軸的存在有著其必要的功能，數(shù)控系統(tǒng)分度盤用于旋轉(zhuǎn)定位多面加工和螺旋連續(xù)加工。近幾年，數(shù)控加工市場競爭激烈，為使加工精度和加工生產(chǎn)效率有所提升，越來越多的企業(yè)利用分度盤進(jìn)行加工。第四軸采用水平或垂直方式安裝在X軸上，以進(jìn)行各個(gè)分度的回轉(zhuǎn)工作，工作臺上面可以安裝板和盤等各種形狀的待加工零件，也可以采用與其匹配的尾坐安裝棒和軸類加工零件，加工等分和不等分的孔和槽，或連續(xù)的、特殊的曲面加工生產(chǎn)，保持較高的加工精度。

2 數(shù)控加工中心第四軸加工應(yīng)用技巧

依據(jù)數(shù)控加工工作的具體要求，為保證系統(tǒng)順利運(yùn)行，更高效地發(fā)揮應(yīng)有作用，以四軸加工為例，對數(shù)控加工的運(yùn)用技巧做出分析，希望對數(shù)控加工的實(shí)際工作起到積極作用。

2.1 數(shù)控圓光柵的選型技巧

數(shù)控圓光柵是一種精密的圓分度器件，在具體的加工工作中，這種器件的使用極為廣泛，使用最多也最重要的是數(shù)控銑床和數(shù)控加工中心。在數(shù)控加工中心利用圓光柵，可使數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的加工工作更加順利高效，提高加工精度。在選型工作中，要全面考慮數(shù)控機(jī)床的具體情況，聯(lián)系實(shí)際工作情況，做出最合適選型，確保每項(xiàng)參數(shù)、指標(biāo)的合理性。通常情況下，要重點(diǎn)分析的關(guān)鍵指標(biāo)是分度精度、裝夾工具的直徑和夾緊力矩等。

2.2 確保圓光柵的參數(shù)尺寸

為了使數(shù)控系統(tǒng)更高效地運(yùn)行，必須要保證圓光柵的尺寸合格，參數(shù)也必須在規(guī)定范圍內(nèi)。要求圓光柵的中心高度是160 mm，總傳動比例是1∶800，最大的承載重量為120 kg，總的分度誤差要控制在0.2 mm以下，只有嚴(yán)格合理地確保尺寸和參數(shù)，才能使數(shù)控系統(tǒng)更好、更有效地運(yùn)行。

2.3 伺服系統(tǒng)選型分析

數(shù)控圓光柵的技術(shù)指標(biāo)包含以下幾項(xiàng)內(nèi)容：最大轉(zhuǎn)速限制、分度精度、加工的表面質(zhì)量和定位精準(zhǔn)度，若想使系統(tǒng)運(yùn)行有效，必須保證以上性能指標(biāo)在規(guī)定范圍之內(nèi)，保證伺服系統(tǒng)的良好性能。在伺服系統(tǒng)選型工作中，要滿足以下指標(biāo)要求：可以逆向運(yùn)行、精度夠高、速度范圍寬泛且穩(wěn)定性好、傳動剛度夠足、響應(yīng)速度快，功能要有一定的穩(wěn)定性，不易受外界因素影響。

2.4 伺服系統(tǒng)的調(diào)試

采取一系列有效措施進(jìn)行調(diào)整，檢查系統(tǒng)存在的誤差，檢測實(shí)際工作速度和電流，保證各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)定要求，使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。位置伺服系統(tǒng)有位置環(huán)和速度環(huán)兩種，位置環(huán)增益是機(jī)床工作過程中坐標(biāo)性能好壞的直觀表現(xiàn)，不可以隨便放大，需要對其做出適當(dāng)調(diào)整，保證性能表現(xiàn)最佳。在實(shí)際調(diào)整工作過程中，應(yīng)以參數(shù)手冊作為參考，使數(shù)控系統(tǒng)時(shí)刻處在最佳性能狀態(tài)。

2.5 機(jī)床系統(tǒng)的總體調(diào)試

機(jī)床系統(tǒng)的總體調(diào)試主要針對電氣和機(jī)械部分，消除機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)存在的縫隙，優(yōu)化電氣參數(shù)，使電氣參數(shù)和機(jī)械設(shè)備參數(shù)保持最為匹配的狀態(tài)。一方面，要把部件剛度調(diào)試到最佳，保證部件具有良好的鋼度，最大程度降低彈性變形的可能性，即使傳動鏈條受到外界干擾，也不會輕易發(fā)生振動現(xiàn)象，仍保持良好的傳動狀態(tài)。接收到傳動指令后，能夠立即進(jìn)入工作狀態(tài)，保持高質(zhì)量的傳動精度。另一方面，注意調(diào)整部件間隙，包括反向間隙和傳動間隙等，通過對其合理的調(diào)整，促使數(shù)控系統(tǒng)高效運(yùn)行。

2.6 優(yōu)化機(jī)床整體性能

第一，對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。數(shù)控系統(tǒng)正常工作運(yùn)行后，應(yīng)對坐標(biāo)軸參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整與優(yōu)化，包括速度和增益等，使系統(tǒng)性能更加優(yōu)化，以最好的狀態(tài)投入下次的工作中。第二，對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行部分調(diào)整。為了使機(jī)床機(jī)械部分更好地運(yùn)行，要依據(jù)具體情況，對軸與軸之間的垂直度、反向間隙和傳動系統(tǒng)的精度做出適度調(diào)整，保證機(jī)械設(shè)備進(jìn)入最好的待工狀態(tài)。第三，對機(jī)床精度進(jìn)行補(bǔ)償，可以做出反向間隙補(bǔ)償和絲桿螺距補(bǔ)償。

3 應(yīng)用數(shù)控加工中心四軸加工的效果

遵循以上流程進(jìn)行數(shù)控四軸加工工作，掌握與其相關(guān)的應(yīng)用技巧，加裝數(shù)控圓光柵，探究數(shù)控機(jī)床參數(shù)調(diào)整的最佳方案，不但使加工工作順利完成，還能保證優(yōu)良的加工質(zhì)量和效果。經(jīng)過加工后，機(jī)床的功能更為完善，產(chǎn)品的加工精度也得到提高，使數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行更加順利。四軸加工工作結(jié)束后，數(shù)控機(jī)床日平均工作時(shí)長多于16 h，且工作過程中系統(tǒng)的穩(wěn)定性良好，極少出現(xiàn)故障情況，滿足了數(shù)控機(jī)床高效運(yùn)行要求，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。在未來的具體加工工作中，一定高度重視以上加工技巧的應(yīng)用。

4 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的自動化程度逐漸提高，對技術(shù)工人的要求也在提高。因此，我們應(yīng)不斷創(chuàng)新，把先進(jìn)理論落實(shí)到具體生產(chǎn)工作中，探索適合自身需要和發(fā)展的技術(shù)方法和有效措施，提升生產(chǎn)能力，獲取更高的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 王相，繆俊峰.加工中心的改造中第四軸的調(diào)試[J].輕工科技，2011，(09)：82-83.

[2] 張璐.加工中心第四軸改造[J].金屬加工(冷加工)，2011，(17)：70-71.

[3] 劉蛟輝，李知衛(wèi)，趙陽.立式加工中心第四軸回轉(zhuǎn)精度恢復(fù)[J].中小企業(yè)管理與科技(旬刊)，2016，(22)：177-178.

[4] 許鵬飛.數(shù)控機(jī)床增加第四軸改造方式的研究探索[J].硅谷，2013，(24)：132-133.

[5] 皮智謀，申曉龍.為數(shù)控機(jī)床增加第四軸的改造[J].機(jī)床與液壓，2012，(08)：55-56.

[6] 韓永梅，秦剛，雷艷芳，等.數(shù)控銑床增加第四軸的改造[J].機(jī)床電器，2009，(02)：93-94.

On the extended application of the fourth axis function of machining center

ZHANG Zhi-peng

(Harbin Vocational and Technical College, Harbin 150081, China)

By analyzing the function of numerical control technology center, the technique of using the fourth axis of NC machining center is analyzed. The application of the actual work shows that the four-axis processing technology has a significant effect, which can improve the machine function, improve the quality of production and processing products, promote the good development of CNC machining and enhance the NC processing effect.

Machining center; Fourth axis function; Extended application

2017-01-29

本文為哈爾濱市應(yīng)用技術(shù)研究與開發(fā)項(xiàng)目“高精度、高耐磨WC超硬模具及高硬度WC刀具”研究成果(2014AE4AE054)

張志朋(1981-)，男，本科，高級技師，助理工程師。

TG659

B

1674-8646(2017)08-0074-02