李祥明

摘 要：隨著數(shù)控加工的日益成熟越來(lái)越多的零件產(chǎn)品都用數(shù)控機(jī)床來(lái)加工，因此如何改進(jìn)數(shù)控加工的工藝問(wèn)題就越來(lái)越重要。在數(shù)控機(jī)床上由于機(jī)床空間及機(jī)床的其他局限了數(shù)控加工的靈活性，這樣就要求我們要懂得如何改進(jìn)加工工藝，提高數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍和加工性能。從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；技術(shù)應(yīng)用；發(fā)展趨勢(shì)

1.前言

數(shù)控車床是一種高精度高效率的自動(dòng)化機(jī)床，直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋、槽、蝸桿等復(fù)雜工件，具有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)各種補(bǔ)償功能，并在復(fù)雜零件的批量中發(fā)揮了良好的經(jīng)濟(jì)效果。隨著新興技術(shù)更新?lián)Q代速度的加快，數(shù)控技術(shù)也在不斷的發(fā)展，對(duì)設(shè)備的效率和制造品質(zhì)提出了越來(lái)越高的要求，數(shù)控加工作為一種高效率高精度的生產(chǎn)方式，尤其是形狀復(fù)雜精度要求很高的模具制造行業(yè)，以及成批大量生產(chǎn)的零件。因此數(shù)控加工在航空業(yè)、電子行業(yè)還有其他各行業(yè)都廣泛應(yīng)用。

2.數(shù)控技術(shù)的核心

高速加工技術(shù)發(fā)展迅速，在高檔數(shù)控機(jī)床中得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用新的機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)理論和先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，優(yōu)化機(jī)床結(jié)構(gòu)，采用高性能功能部件，移動(dòng)部件輕量化，減少運(yùn)動(dòng)慣性。在刀具材料和結(jié)構(gòu)的支持下，從單一的刀具切削高速加工，發(fā)展到機(jī)床加工全面高速化，如數(shù)控機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速?gòu)拿糠昼妿浊мD(zhuǎn)發(fā)展到幾萬(wàn)轉(zhuǎn)、幾十萬(wàn)轉(zhuǎn)；快速移動(dòng)速度從每分鐘十幾米發(fā)展到幾十米和超過(guò)百米；換刀時(shí)間從十幾秒下降到10秒、3秒、1秒以下，換刀速度加快了幾倍到十幾倍。應(yīng)用高速加工技術(shù)達(dá)到縮短切削時(shí)間和輔助時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)加工制造的高質(zhì)量和高效率。數(shù)控車床是實(shí)現(xiàn)裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)裝備，以其高速、高效、高精度、高可靠性，以及柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的卓越性能開(kāi)創(chuàng)了機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河。隨著數(shù)控機(jī)床的飛速發(fā)展，對(duì)數(shù)控人才的需求也越來(lái)越大。

數(shù)控編程是數(shù)控技術(shù)的核心，是充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床效率的關(guān)鍵，是連接數(shù)控機(jī)床與數(shù)控加工工藝的紐帶，同時(shí)也是利用CAD/CAM軟件進(jìn)行自動(dòng)編程加工的基礎(chǔ)。學(xué)好數(shù)控編程技術(shù)對(duì)充分利用數(shù)控機(jī)床的功能與效率起著舉足輕重的作用。

3.發(fā)展趨勢(shì)

車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等都是機(jī)械加工 方法，所謂機(jī)械加工，就是把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀，包含尺寸精度 和幾何精度兩個(gè)方面。 能完成以上功能的設(shè)備都稱為機(jī)床，數(shù)控機(jī)床就是在普通 機(jī)床上發(fā)展過(guò)來(lái)的，數(shù)控的意思就是數(shù)字控制。數(shù)控系統(tǒng)是由顯示器、控制器伺 服、伺服電機(jī)、和各種開(kāi)關(guān)、傳感器構(gòu)成。當(dāng)然，普通機(jī)床發(fā)展到數(shù)控機(jī)床不只 是加裝數(shù)控系統(tǒng)這么簡(jiǎn)單，例如：從銑床發(fā)展到加工中心，機(jī)床結(jié)構(gòu)發(fā)生變化， 最主要的是加了刀庫(kù)，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆 的功能。我們一般所說(shuō)的數(shù)控設(shè)備，主要是指數(shù)控車床和加工中心。

目前，隨著技術(shù)的進(jìn)步以及機(jī)床消費(fèi)市場(chǎng)的升級(jí)，機(jī)床智能化正在成為機(jī)床企業(yè)的發(fā)展共識(shí)。我國(guó)機(jī)床行業(yè)由于發(fā)展問(wèn)題，長(zhǎng)期徘徊于機(jī)床消費(fèi)中低端市場(chǎng)，如何提高機(jī)床制造水平，在高端市場(chǎng)更有作為，已經(jīng)成為機(jī)床企業(yè)乃至機(jī)床行業(yè)亟需解決的問(wèn)題。智能化概念的出現(xiàn)，無(wú)疑給了中國(guó)機(jī)床發(fā)展的機(jī)遇。從各大機(jī)床生產(chǎn)商發(fā)布的各類智能化產(chǎn)品來(lái)看，智能機(jī)床一般具有以下特征。

3.1精密加工技術(shù)有所突破

通過(guò)機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化、制造和裝配的精化，數(shù)控系統(tǒng)和伺服控制的精密化，高精度功能部件的采用和溫度、振動(dòng)誤差補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用等，從而提高機(jī)床加工的幾何精度、運(yùn)動(dòng)精度，減少形位誤差、表面粗糙度。加工精度平均每8年提高1倍，從1950年至2000年50年內(nèi)提升100倍。目前，精密數(shù)控機(jī)床的重復(fù)定位精度可以達(dá)到1μm，進(jìn)入亞微米超精加工時(shí)代。

3.2技術(shù)集成和技術(shù)復(fù)合趨勢(shì)明顯

技術(shù)集成和技術(shù)復(fù)合是數(shù)控機(jī)床技術(shù)最活躍的發(fā)展趨勢(shì)之一，如工序復(fù)合型——車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工技術(shù)復(fù)合，跨加工類別技術(shù)復(fù)合——金切與激光、沖壓與激光、金屬燒結(jié)與鏡面切削復(fù)合等，目前已由機(jī)加工復(fù)合發(fā)展到非機(jī)加工復(fù)合，進(jìn)而發(fā)展到零件制造和管理信息及應(yīng)用軟件的兼容，目的在于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀零件的全部加工及生產(chǎn)過(guò)程集約化管理。技術(shù)集成和復(fù)合形成了新一類機(jī)床——復(fù)合加工機(jī)床，并呈現(xiàn)出復(fù)合機(jī)床多樣性的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)。

3.3智能校準(zhǔn)

區(qū)別于傳統(tǒng)機(jī)床費(fèi)時(shí)費(fèi)力調(diào)校方式，智能機(jī)床依靠傳感器、機(jī)電一體化等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工的幾何誤差檢測(cè)，并自動(dòng)確定誤差補(bǔ)償值?？梢园l(fā)現(xiàn)，智能校準(zhǔn)的出現(xiàn)不僅大大降低了操作的難度，節(jié)約人力成本，還提高了加工的精度，以精確的感知彌補(bǔ)機(jī)床加工中的精度誤差。

3.4智能感知

機(jī)床的智能感知可以分為對(duì)環(huán)境的感知和對(duì)加工的感知兩部分。對(duì)環(huán)境的感知包括對(duì)溫度的感知、對(duì)力的感知等。如裝備智能感知功能的機(jī)床將對(duì)加工中產(chǎn)生的熱進(jìn)行靈活應(yīng)對(duì)，降低溫度對(duì)精度的影響；可以在不必要的人機(jī)接觸時(shí)作出反應(yīng)，避免工傷意外發(fā)生。對(duì)加工的智能感知包括對(duì)工件狀態(tài)的感知、對(duì)刀具狀態(tài)的感知等。具體表現(xiàn)為在加工中，能夠?qū)ぜ某叽?、形狀、位置做出?zhǔn)確的識(shí)別和抓??；實(shí)時(shí)監(jiān)控刀具狀況等。

3.5智能預(yù)測(cè)與維護(hù)

機(jī)床加工中會(huì)發(fā)生什么，發(fā)生了該怎么辦？以前這兩個(gè)問(wèn)題都是交由富有經(jīng)驗(yàn)的機(jī)床師傅解決，現(xiàn)在則可以交給具有智能預(yù)測(cè)和維護(hù)功能的機(jī)床解決。機(jī)床智能預(yù)測(cè)可以通過(guò)對(duì)程序的預(yù)讀預(yù)判，提前透析加工狀態(tài)。智能維護(hù)則可以通過(guò)加工中反饋上來(lái)的數(shù)據(jù)做出靈活調(diào)整，及時(shí)上報(bào)或自主優(yōu)化。除此之外，智能機(jī)床還具有網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、個(gè)性化等特征。

4.結(jié)束語(yǔ)

制定符合中國(guó)國(guó)情的總體發(fā)展戰(zhàn)略，確立與國(guó)際接軌的發(fā)展道路，對(duì)21世紀(jì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。本文在對(duì)數(shù)控技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)的分析，對(duì)我國(guó)數(shù)控領(lǐng)域存在的問(wèn)題進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上。對(duì)基礎(chǔ)數(shù)控加工工藝的介紹，數(shù)控車床技術(shù)上的指導(dǎo)，對(duì)數(shù)控車床再加工零件中的所遇到問(wèn)題加以解釋。在此基礎(chǔ)上，研究了發(fā)展新型數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床整機(jī)的具體技術(shù)途徑。

目前，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、智能化、并聯(lián)驅(qū)動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、綠色化已成為數(shù)控機(jī)床發(fā)展的趨勢(shì)和方向。中國(guó)作為一個(gè)制造大國(guó)，數(shù)控產(chǎn)品的核心技術(shù)研發(fā)方面還是與國(guó)際同行存在著很多的不足。中國(guó)的數(shù)控產(chǎn)業(yè)在引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)應(yīng)該重視對(duì)國(guó)內(nèi)技術(shù)人才的培養(yǎng)，努力打造具有自主品牌的核心產(chǎn)品。

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