(湛江市第二技工學(xué)校，廣東 湛江 524001)

1 螺旋錐齒輪數(shù)控加工機(jī)床

對(duì)數(shù)控加工機(jī)床的分析，需要以螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床加工結(jié)構(gòu)圖為依據(jù)(見圖1)，展開具體的分析，發(fā)現(xiàn)：其結(jié)構(gòu)與搖臺(tái)式基本一致，直接用計(jì)算機(jī)來(lái)替代復(fù)雜搖臺(tái)機(jī)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸A、B、C和直線軸X、Y、Z的聯(lián)動(dòng)控制。其中，X軸與Y軸是模擬搖臺(tái)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)法。在圖1中，直線軸中x軸、y軸、z軸即刀具的X運(yùn)動(dòng)軸、刀具的Y運(yùn)動(dòng)軸以及床鞍的z運(yùn)動(dòng)軸分別對(duì)應(yīng)圖中的2、3、4；而轉(zhuǎn)動(dòng)軸A、B、C軸即刀具的旋轉(zhuǎn)軸A、工件的安裝軸B以及刀具的旋轉(zhuǎn)軸C分別對(duì)應(yīng)圖中6、5、1。

圖1 螺旋錐齒輪數(shù)控加工機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

在進(jìn)行螺旋錐齒輪數(shù)控加工過(guò)程中，主要按照以下步驟展開：①刀具與工件的全面安裝。②利用床鞍來(lái)移動(dòng)刀具與工件到指定的加工位置。③進(jìn)行銑削加工。④確定銑齒分度：向床鞍后方移動(dòng)Z，分度工件；x軸與y軸聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，刀具在初始加工位置固定，同時(shí)Z到初始加工位置固定運(yùn)動(dòng)，隨后就可以開始加工下一個(gè)齒。

2 影響數(shù)控機(jī)床加工精度的因素

2.1 機(jī)床受熱升溫

在螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，影響到數(shù)控加工精度的因素包括機(jī)床、刀具、加工位置、加工系統(tǒng)以及變形等問(wèn)題。究其原因，在數(shù)控加工過(guò)程中，由于數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行以及機(jī)床內(nèi)部零部件、電機(jī)摩擦等產(chǎn)生熱量，造成機(jī)床受熱升溫。這種運(yùn)行和摩擦產(chǎn)生熱量是很難避免的。但是，隨著機(jī)床溫度的上升，在一定高度時(shí)將直接影響到機(jī)床內(nèi)部的零部件或結(jié)構(gòu)，使鋼鐵材料受熱發(fā)生形變。螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床的發(fā)熱會(huì)使得機(jī)床刀具出現(xiàn)移位，也會(huì)不斷加劇零部件的磨損問(wèn)題，使機(jī)床部件受熱膨脹，燒毀數(shù)控機(jī)床內(nèi)的線路和部件，進(jìn)而影響零件加工的整體進(jìn)度和質(zhì)量。而且，許多工業(yè)應(yīng)用數(shù)控機(jī)床對(duì)部件的精加工，一般會(huì)將機(jī)床安裝于不通風(fēng)的場(chǎng)所，因此將影響到整體外部環(huán)境的散熱條件，對(duì)于數(shù)控機(jī)床的安全運(yùn)行也會(huì)造成一定影響。這種溫度過(guò)高的運(yùn)行環(huán)境不僅會(huì)增加螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床的運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)擔(dān)，而且也會(huì)影響零件加工的質(zhì)量與精度。

2.2 刀具本身的誤差和磨損

在螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工時(shí)，對(duì)于刀具的運(yùn)行質(zhì)量有非常高的要求，機(jī)床刀具也是加工零件中的一種，因此在生產(chǎn)機(jī)床用刀具的生產(chǎn)過(guò)程中也可能存在一定的誤差，而且受加工條件的限制也會(huì)影響到機(jī)床刀具的整體精度，從而影響數(shù)控機(jī)床對(duì)其他部件加工的精度。而在對(duì)螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床進(jìn)行組裝拼接過(guò)程中，在刀具的安裝環(huán)節(jié)也可能受人為操作而出現(xiàn)誤差，進(jìn)而影響數(shù)控機(jī)床部件加工的精度。另外，在螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，刀具與被加工工件的長(zhǎng)時(shí)間接觸會(huì)存在由于摩擦而產(chǎn)生高溫現(xiàn)象，也會(huì)對(duì)刀具造成一定的磨損，對(duì)后期數(shù)控加工部件的精度造成影響。如果磨損到一定程度后不及時(shí)更換數(shù)控機(jī)床上的加工刀具，會(huì)使得整批被加工部件出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益發(fā)展造成影響。

2.3 加工位置誤差

在螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，數(shù)控機(jī)床部件影響數(shù)控加工精度主要包括傳動(dòng)件、回轉(zhuǎn)軸部件摩擦力等。這些問(wèn)題都會(huì)使得在機(jī)床加工中，加工部件出現(xiàn)外觀尺寸以及相對(duì)關(guān)系等方面產(chǎn)生精度誤差。比如河南某加工廠在利用螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床加工零部件時(shí)，因?yàn)榧庸ぽS的擺動(dòng)角度超過(guò)誤差允許范圍，導(dǎo)致所生產(chǎn)出來(lái)的零部件外形存在變形等情況，不僅影響到數(shù)控機(jī)床部件的精度，最終導(dǎo)致這批零部件批量報(bào)廢，在給工廠帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，影響到工廠的經(jīng)營(yíng)形象。

2.4 加工系統(tǒng)誤差

如果加工系統(tǒng)出現(xiàn)誤差，還會(huì)影響到螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床加工的整體精度。實(shí)際上，應(yīng)用數(shù)控機(jī)床的目的就是減少人工操作的參與，提高數(shù)控加工精度。因此，實(shí)際應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床的工廠基本上會(huì)借助加工系統(tǒng)來(lái)減少人力參與度。然而，螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床加工系統(tǒng)的準(zhǔn)確性直接影響到零件加工的質(zhì)量。由于加工系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)采用多個(gè)子系統(tǒng)子部件的方式來(lái)組建，因此一旦某一個(gè)系統(tǒng)或部件出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)直接影響到數(shù)控加工的整體質(zhì)量。而在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中存在的系統(tǒng)誤差則是由于多個(gè)部件的安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程產(chǎn)生碰撞或發(fā)熱變形等現(xiàn)象造成的。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及市場(chǎng)對(duì)于螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床加工日漸提升的精度要求，將會(huì)影響到構(gòu)件的進(jìn)度，不斷減小加工系統(tǒng)出現(xiàn)誤差的可能性，盡可能減少加工系統(tǒng)的運(yùn)行問(wèn)題。

2.5 變形誤差

在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中，長(zhǎng)期應(yīng)用數(shù)控機(jī)床雖然會(huì)有效提升生產(chǎn)效率，但是隨著長(zhǎng)期的使用，數(shù)控機(jī)床將會(huì)產(chǎn)生變形問(wèn)題。這些變形問(wèn)題包括受外力作用影響下的夾緊力、重力和摩擦力等，導(dǎo)致螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床的加工系統(tǒng)出現(xiàn)變形松動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生彈性形變和位移，極大影響機(jī)床加工生產(chǎn)的精度和效率。因此，應(yīng)用螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)受外力影響破壞原有的加工質(zhì)量，而如果沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的變形誤差，嚴(yán)重情況下還會(huì)造成數(shù)控機(jī)床的損毀，對(duì)生產(chǎn)企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的損失。因此，隨著數(shù)控機(jī)床的不斷應(yīng)用，需要相關(guān)技術(shù)人員加深對(duì)螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床影響因素的研究，盡可能提升數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的穩(wěn)定性與安全性，避免周邊環(huán)境因素對(duì)數(shù)控機(jī)床加工精度造成的影響，促進(jìn)國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床加工生產(chǎn)質(zhì)量的提升。

3 數(shù)控機(jī)床加工精度提升的有效途徑

在螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，數(shù)控車床的使用者需要不斷積累工作經(jīng)驗(yàn)，并在分析影響加工精度因素的基礎(chǔ)上，探索提升數(shù)控加工精度的有效策略(見圖2)。

圖2 提升數(shù)控機(jī)床加工精度的有效途徑

3.1 優(yōu)化加工技術(shù)工藝

螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化和智能化發(fā)展不僅能夠有效提升零部件加工效率，還能有效減少由于人為操作造成的加工精度問(wèn)題，有效提升零部件加工精度，減少數(shù)控機(jī)床加工中存在的安全隱患。即使有效地削減了人為操作造成的影響，但是機(jī)械本身存在的加工系統(tǒng)誤差是難以避免的問(wèn)題，因此在進(jìn)行零部件生產(chǎn)的過(guò)程中，需要根據(jù)不同零件的生產(chǎn)實(shí)際需求包括質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、組件構(gòu)成、性能特征等生產(chǎn)要求來(lái)選擇合適的加工工藝[1]。針對(duì)一些外表形態(tài)和零件構(gòu)成較為復(fù)雜的零部件，需要加強(qiáng)對(duì)加工工藝的分析和設(shè)置，在零件加工的初始環(huán)節(jié)進(jìn)行全程監(jiān)控，盡可能減少加工過(guò)程中誤差的存在，從而有效實(shí)現(xiàn)加工工藝與零件加工的有機(jī)結(jié)合，真正推動(dòng)螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床加工精度的不斷提升。

3.2 提高加工設(shè)備的精度

相比于國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)機(jī)械加工生產(chǎn)技術(shù)，通過(guò)螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床對(duì)零部件進(jìn)行加工能夠有效提高生產(chǎn)的效率和精度，因此具有非常強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。但是，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中由于數(shù)控機(jī)床設(shè)備本身存在一定的復(fù)雜性，應(yīng)用技術(shù)也具有一定的難度，因此在推廣應(yīng)用環(huán)節(jié)上存在一定的困難。隨著未來(lái)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)械加工零部件的誤差控制能力會(huì)不斷提升。如今，在螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床加工生產(chǎn)的過(guò)程中需要相關(guān)技術(shù)人員提高對(duì)機(jī)床部件的維護(hù)能力，定期對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行檢修和故障排查工作，從加工設(shè)施的角度提升數(shù)控機(jī)床加工的整體精度。

3.3 改變?cè)O(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境

在螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床加工零部件的過(guò)程中，機(jī)床所在環(huán)境也是影響加工精度的重要因素。機(jī)床加工過(guò)程中一旦出現(xiàn)過(guò)熱的情況，很有可能會(huì)影響機(jī)床刀具的運(yùn)行狀態(tài)，因此影響到零部件的加工精度。為切實(shí)提升當(dāng)前數(shù)控機(jī)床零部件加工的整體精度和生產(chǎn)效率，有效避免設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中機(jī)床的生產(chǎn)誤差和損傷情況，應(yīng)該在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床相關(guān)廠房修建的過(guò)程當(dāng)中構(gòu)建一種適合數(shù)控加工機(jī)床的運(yùn)行環(huán)境，使機(jī)房?jī)?nèi)的數(shù)控機(jī)床能夠保障高效穩(wěn)定運(yùn)行，盡可能延長(zhǎng)其使用年限。比如相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)數(shù)控機(jī)床的定期維護(hù)，通過(guò)定期的清潔和潤(rùn)滑減少數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中的摩擦力影響，進(jìn)而減少數(shù)控機(jī)床加工部件破損變形率。這種潤(rùn)滑操作不僅能夠有效降低摩擦力對(duì)數(shù)控加工零部件受力作用的影響，而且還可以降低受力變形的發(fā)生率。此外，為減少數(shù)控機(jī)床構(gòu)件自身性能存在的物理化學(xué)影響，需要構(gòu)建一種通風(fēng)、干燥、散熱以及無(wú)直射陽(yáng)光的工作環(huán)境，減少對(duì)機(jī)床自身的銹蝕情況，進(jìn)而提高數(shù)控機(jī)床加工零部件的整體質(zhì)量。與此同時(shí)，在建設(shè)廠房的時(shí)候應(yīng)該注意數(shù)控機(jī)床的有效保護(hù)，使數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行的過(guò)程中，能夠處于清潔干燥、無(wú)陽(yáng)光直射、散熱好的環(huán)境中，避免數(shù)控機(jī)床構(gòu)件運(yùn)行時(shí)受物理化學(xué)相關(guān)因素影響，有效控制數(shù)控機(jī)床相關(guān)設(shè)備部件出現(xiàn)銹蝕變形的問(wèn)題，從而真正提升螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床的加工精度[2]。

3.4 對(duì)零件進(jìn)行就地加工

在進(jìn)行螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床零部件加工的過(guò)程中，難免會(huì)出現(xiàn)一些不符合使用要求的零部件，而針對(duì)這些精度以及技術(shù)質(zhì)量等存在問(wèn)題的零部件，可以采取就地再加工的方式來(lái)提升零件精度。在機(jī)械部件生產(chǎn)加工的過(guò)程中通過(guò)就地加工的方式能夠有效避免零件在二次生產(chǎn)的過(guò)程中受到外部環(huán)境條件因素的影響，也能有效避免通過(guò)其他加工系統(tǒng)設(shè)施進(jìn)行再加工而造成新的誤差。因此，相關(guān)技術(shù)人員針對(duì)一些需要大批量再加工的部件進(jìn)行修復(fù)加工時(shí)，可以不斷優(yōu)化當(dāng)前數(shù)控機(jī)床加工系統(tǒng)和工藝，切實(shí)提升外部加工條件并進(jìn)行二次加工，減少生產(chǎn)過(guò)程中的報(bào)廢率，有效避免零部件加工過(guò)程中的原料和能源的浪費(fèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前國(guó)內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中數(shù)控機(jī)床有著非常廣泛的應(yīng)用，因此需要不斷提升數(shù)控機(jī)床的整體加工精度和質(zhì)量，促進(jìn)國(guó)內(nèi)工業(yè)化進(jìn)程的穩(wěn)健發(fā)展。一般在進(jìn)行螺旋錐齒輪數(shù)控機(jī)床加工的過(guò)程中會(huì)受到多種環(huán)境因素和設(shè)備因素的影響，需要加強(qiáng)優(yōu)化內(nèi)外部環(huán)境，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控等方式提升加工零件的質(zhì)量和性能。