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        數(shù)控銑床加工中線性尺寸的控制方法探討

        2022-10-18 08:10:18王雪翟梽錦楊世航董樂樂
        時代汽車 2022年19期
        關(guān)鍵詞:數(shù)控銑機械工程夾具

        王雪 翟梽錦 楊世航 董樂樂

        黃河交通學院 焦作市數(shù)控銑床設(shè)備工程技術(shù)研究中心 河南省焦作市 454950

        1 引言

        目前,社會經(jīng)濟水平的提升和科學技術(shù)的發(fā)展推動了機械工程的進步,現(xiàn)階段的傳統(tǒng)機械工程的不僅應(yīng)用機械設(shè)備的生產(chǎn)過程,同時也是工業(yè)發(fā)展進程中重要的“生產(chǎn)力”,特別是自動化的應(yīng)用和發(fā)展,促使生產(chǎn)的效率和整體質(zhì)量有了極大的提升,對國民經(jīng)濟的發(fā)展產(chǎn)生了重要的影響作用。但是在實際的運行中發(fā)現(xiàn),受到多方面因素的影響,致使自動化創(chuàng)新效率得不到提升,形成生產(chǎn)效率始終得不到有效提升的困境,限制了機械水平的快速提升。為改善這一現(xiàn)狀,相關(guān)人員和企業(yè)必須要注重這一工作內(nèi)容的深化,促進機械工程以及自動化水平創(chuàng)新效率的快速提升,從而促進我國長遠發(fā)展“更上一層樓”。

        2 數(shù)控銑床的發(fā)展與加工

        數(shù)控銑床是現(xiàn)階段工業(yè)發(fā)展進程中的重要方式和措施,對各式各樣的機械設(shè)備的設(shè)計和制造有著非常重要的作用。隨著自動化化技術(shù)的不斷發(fā)展,機械工程作業(yè)控制技術(shù)的優(yōu)勢將得到充分發(fā)揮。我國工業(yè)化的大力扶持,工廠、火電廠等工業(yè)建設(shè)成為了目前急需完成的任務(wù)。而機械工程,遠遠離不開高水平自動化技術(shù),有助于管理控制好機械工程的自動化的控制。簡單來說,機械自動化能夠促進整個社會更好的發(fā)展,對我國農(nóng)業(yè)、工業(yè)的發(fā)展有著非常積極的促進作用,自動化的實現(xiàn)使得整個機械工程的工作效率快速提升,同時也更符合現(xiàn)階段社會快速發(fā)展的趨勢變化的要求。但是伴隨著社會的持續(xù)進步和發(fā)展,現(xiàn)階段的機械工程已經(jīng)無法滿足工業(yè)建設(shè)的需要,即機械工程以及自動化的創(chuàng)新來自于社會經(jīng)濟的進步的壓迫,在越來越先進并且充滿各項未知挑戰(zhàn)的社會發(fā)展趨勢中,現(xiàn)階段的機械工程以及自動化與理想目標存在著較大的差距,因此創(chuàng)新是該工程進步的必然舉措,進行這一工程的創(chuàng)新能夠使得機械自動化的效率更好的提升,真正意義上發(fā)揮出此工程以及先進生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)勢,提升國民經(jīng)濟的同時提高自動化水平,繼而奠定我國經(jīng)濟強國的國際地位。

        作為機械工程最基礎(chǔ)的生產(chǎn)內(nèi)容,零件加工對于提升零件裝配質(zhì)量,改善機械設(shè)備應(yīng)用效果具有深刻影響。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,機械設(shè)備的零件生產(chǎn)多是通過銑床完成的,傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下,銑床需要進行人工操作控制,這不僅影響了機械構(gòu)件的生產(chǎn)效率,而且對零件產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和精度造成了較大影響。新時期,機械自動化技術(shù)在零件生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用,就自動化技術(shù)本身而言,其能在計算機系統(tǒng)的作用下,對機械生產(chǎn)過程、機械零件參數(shù)要求等數(shù)據(jù)進行分析,然后系統(tǒng)設(shè)計控制程序,實現(xiàn)機械零件自動化、精準化生產(chǎn)。結(jié)合生產(chǎn)實際可知,在機械自動化技術(shù)的支撐下,機械零件的生產(chǎn)模式得到了極大優(yōu)化,在一定程度上,其實現(xiàn)了機械零件的集成化、精細化生產(chǎn)。銑床的加工表面造型,通常由直線或其他曲線所構(gòu)成。該機械適應(yīng)性強,加工精度高,機械加工品質(zhì)穩(wěn)定,制造效率較高。它綜合利用了計算機、自動控制、伺服驅(qū)動器、精確計量,以及新型的機械構(gòu)件等科學技術(shù)成就。這也是未來數(shù)控車床的主要發(fā)展方向。

        譬如,通過銑床進行零件生產(chǎn)時,可深層次進行機械自動化技術(shù)的深入和融合應(yīng)用,該技術(shù)下,生產(chǎn)人員先需要分析各種構(gòu)件的規(guī)格、結(jié)構(gòu)、類型,然后在考慮構(gòu)件缺口的基礎(chǔ)上,對構(gòu)件的集合元素進行系統(tǒng)分析,最后結(jié)合零件應(yīng)用實際情況進行各單元構(gòu)連接,可實現(xiàn)銑床的微連接生產(chǎn),獲得預(yù)期的加工零件。新時期,機械自動化技術(shù)在機械加工行業(yè)零件生產(chǎn)中的應(yīng)用日益深入,且其與數(shù)字控制、智能化、現(xiàn)代傳感等技術(shù)的交融愈發(fā)深入。在實際生產(chǎn)中,為進一步提升機械自動化技術(shù)在零件生產(chǎn)中的應(yīng)用效果,還應(yīng)注重機械自動化與機電一體化的結(jié)合,同時應(yīng)注重機械功能多元化、零件結(jié)構(gòu)設(shè)計標準化、模塊化的控制,并規(guī)范使用智能控制技術(shù),提升機械零件制造加工的效率和精度。在車輛零部件機械加工程序中,當數(shù)控車床上用來加工汽車零件的打孔時,在數(shù)控車床上通常有一個打孔設(shè)備。在鋼板上打孔時,必須多次打開。每次開機后,都需要調(diào)節(jié)底板的定位。盡管精確度很高,但工作效率卻很低下。于是,發(fā)明了一個專用于汽車零件加工的數(shù)控機床。為實現(xiàn)上述開孔高效率的目的,本實用新型提出了以下技術(shù)方法:一臺進行了汽車零件機械加工的數(shù)控車床,分為底板,在底板頂部的上下二端固定安裝有豎板,在二豎板的上部與頂板緊固相連,在頂板底面與垂直底板中間固定安裝有驅(qū)動推桿,在驅(qū)動推桿的輸出端固定安置有支承板,在驅(qū)動推桿前后二端的支承板上方固定安裝了有限位桿,限位桿一頭活動穿過并伸入至頂板上部,在支承板底部的上下二端活動固定安置有接受槽,接收槽的內(nèi)側(cè)活動安置有一頭伸入至支承板下部的對接桿,在二個對接桿底部均與支承板緊固相連,在對接桿的對側(cè)裝有限位槽,在支承板的上下二端活動安置有螺紋操縱桿,在螺紋控制棒上的一頭伸入支承板內(nèi),在螺絲扣操縱桿的另一側(cè)固定安裝有限位桿,限位桿的另一頭則伸入限位裝置凹槽中,在支承板的底面固定安裝有連桿機構(gòu),連桿的底面固定安裝有驅(qū)動裝置,驅(qū)動裝置的輸出端面固定安裝有鉆桿。

        3 數(shù)控銑床的特點

        (1)數(shù)控銑床已具備了很大的生產(chǎn)能力,因此通常不要求使用專用裝夾等特種加工工藝裝置。在更換工件時,僅需要調(diào)出在數(shù)控系統(tǒng)設(shè)備中保存的工藝程序、裝夾刀具和調(diào)整刀具的數(shù)量,生產(chǎn)周期也大大縮短;

        (2)高度的生產(chǎn)自動化可以降低操作人員的勞動強度,有利于生產(chǎn)管理的自動化;

        (3)加工精度高,加工品質(zhì)穩(wěn)定且安全。數(shù)控設(shè)備的最大脈沖當量一般為零點零零一毫米,而精密的數(shù)控機床則可達0.08μm,而且,數(shù)控加工設(shè)備還減少了操作者的操作失誤;

        (4)一次性裝夾定位后,可加工需要更多工序加工的零部件。

        4 數(shù)控銑床加工中線性尺寸的影響因素

        集成化、模塊化機械工程自動化發(fā)展的重要趨勢。在數(shù)控銑床加工中,機械設(shè)備與信息控制、傳感、現(xiàn)代監(jiān)控、智能操作等多個模塊結(jié)合在了一起,這種單元模塊集成的方式有效地縮小了機械設(shè)備的體積規(guī)模和精細化程度,對于給工業(yè)生產(chǎn)具有積極作用。如在數(shù)控銑床加工中生產(chǎn)中,生產(chǎn)人員可在統(tǒng)籌分析加工數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,深化機械自動化技術(shù)在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用,這樣才能實現(xiàn)機械自動化與企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀的融合,助力企業(yè)的自動化、信息化發(fā)展。柔性自動化是基于計算機技術(shù)發(fā)展而來的一種全新技術(shù),其對于機械自動化技術(shù)優(yōu)化和企業(yè)持續(xù)發(fā)展具有積極作用。在機械工程中,相比于集成自動化,柔性自動化技術(shù)本身更加科學,智能化程度更高。將機械工程與集成自動化、柔性自動化等技術(shù)結(jié)合在一起后,不僅能實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)資源的優(yōu)化配置,而且能提升企業(yè)的核心競爭能力,此外其能促進技術(shù)水平向經(jīng)濟水平的轉(zhuǎn)變,助力企業(yè)的全面發(fā)展。值得注意的是,在數(shù)控銑床加工中,其技術(shù)的應(yīng)用的信息化程度也在不斷提升;這是因為在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)模式下,人們對于規(guī)范化、標準化、精細化生產(chǎn)的要求不斷提升,為實現(xiàn)生產(chǎn)過程的有效控制,人們在機械自動化技術(shù)應(yīng)用中,愈發(fā)重視對設(shè)備參數(shù)、生態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)的控制,這實現(xiàn)機械自動化技術(shù)柔性控制與信息化控制的集合,有助于提升機械自動化技術(shù)的整體應(yīng)用水平,保證工業(yè)生產(chǎn)的整體效益。經(jīng)過對有關(guān)資料的檢索,作者列舉了在數(shù)控銑床加工中零部件精度的一些影響因素,主要可包括在如下幾個層面:

        (1)制造誤差和工具磨損。刀具誤差對加工精度的影響因刀具類型而異;

        (2)加工誤差和夾具磨損。夾具偏差,主要是指定位部件、導刀部件、分度機構(gòu)、工裝夾具等的加工偏差;夾具安裝后,與上述部分工作面間的相應(yīng)長度偏差;使用期間,夾具工作表面的磨損;

        (3)加工現(xiàn)場的環(huán)境影響。加工現(xiàn)場通常有很多的小金屬碎片。如果這些小金屬屑在零部件的定位表面或定位孔上,會影響零部件的加工精確度。而為了高精度加工,那些看不見的小金屬片也會影響加工精確度;

        (4)零件內(nèi)部殘余應(yīng)力;

        (5)機床誤差,是指機床的生產(chǎn)偏差、裝配偏差和損壞。主要涉及機械導軌的導向誤差、機械發(fā)展軸線的回轉(zhuǎn)偏差,以及機械傳動鏈的傳動偏差。

        5 提高線性尺寸精度的方法

        加工精確度,是指在加工后零件的實際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)達到設(shè)計圖樣中規(guī)定的理想幾何參數(shù)的程度。符合度越高,代表機械加工精確度就越高。可以從以下三個方面提高線性尺寸精度:提高零件尺寸精度、提高零件形狀精度、提高零件位置精度。

        5.1 提高零件尺寸精度

        5.1.1 試切法

        通過試切方式所達到的精確度可以相當高。它并不要求復(fù)雜的儀器,但是由于這種方式比較費時,因此工作效率低下。所以只能用于生產(chǎn)單件產(chǎn)品和小批量投產(chǎn)。作為一個試切削加工工具-匹配,它是在已加工零部件的基礎(chǔ)上加工與另一種匹配的工件,并結(jié)合另外兩種(或多個)工件進行加工的方式。在匹配中的最后加工尺寸要求以與已加工零部件的配合要求為準。

        5.1.2 調(diào)整法

        提前用試樣或標準件調(diào)節(jié)機械、夾具、刀具與工件之間的精確相對位,以保證加工工件的尺寸準確度。因為尺寸預(yù)先調(diào)節(jié)完畢,所以在整個機械加工程序中沒有重復(fù)切削。而尺寸則是通過手動獲得的,在一個零件的整個機械加工程序中都維持恒定。這就是調(diào)節(jié)方式。也因此,在采用銑床夾具時,刀具的定位由刀塊大小決定。同樣,它一般適用于批量投產(chǎn)和小批量生產(chǎn)。

        5.1.3 定尺寸法

        采用一定規(guī)格的刀具來確定工件加工部分長度的方法,叫做定徑方法。采用一定標準規(guī)格的刀具進行機械加工,加工表面的長度根據(jù)工件規(guī)格確定。也就是說,可以采用具備相應(yīng)規(guī)格精度的刀具(如鉸刀、鉸刀、鉆頭等)來確保工件加工零件(如孔)的精度。定尺寸法作業(yè)簡單,產(chǎn)量高,而且工藝精度穩(wěn)定。這基本上就和機械工人的技術(shù)沒關(guān)系了。它產(chǎn)量高,廣泛應(yīng)用于不同產(chǎn)品型式。例如,鉆孔和鉸縫等。

        5.1.4 主動測量法

        在機械加工程序中,在機械加工程序中測定加工長度,或把測定結(jié)果和設(shè)計規(guī)定的長度加以對比。目前,在主動檢測中的值可用數(shù)表示。

        5.1.5 自動控制法

        自動控制法共分為兩種:①自動檢測是指機械上的一種手動測定工件大小的設(shè)備。當工件超過所需大時,檢測設(shè)備會發(fā)出命令,使機械自行縮回或終止運行;②數(shù)字控制是由機械上的伺服電機、滾動絲桿來螺母副和一個數(shù)字控制裝置,用以控制刀柄或操作臺的準確運動。

        最初的自動控制方式,是通過使用主動測量和機械或液壓控制來實現(xiàn)的。該自動控制方法的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,產(chǎn)量高,且工藝靈活性較好,可滿足多個品種產(chǎn)量。它是現(xiàn)代機械工業(yè)的重要發(fā)展方向,是計算機輔助制造技術(shù)(CAM)的重要基石。

        5.2 提高零件形狀精度

        5.2.1 軌跡法

        這種加工方式使用刀尖的軌跡形成工件表面的圖形。一般的車削、銑削、刨削和打磨都屬于刀尖軌跡法。該方法所得到的圖形準確度,主要依靠于成形運動的準確度。

        5.2.2 模型法

        成形刀具的幾何造型可以用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)機械的一些成形運動,以達到機械加工表面的造型。如成形車削、銑削、打磨等。成形方法獲得的圖形精度,主要決定于刀刃的外形。

        5.3 提高零件位置精度

        5.3.1 直接找正裝夾

        該方法是一種裝夾手段,通過千分表、劃線盤或目視檢查直接找到工件在機床上的位置。

        5.3.2 劃線找正裝夾

        這種夾緊方法產(chǎn)量較少,而且精確度低,對工人的技術(shù)要求較高。通常用來單件或小批量生產(chǎn)中的較復(fù)雜、重型零部件的加工,或毛坯材料尺寸公差很大,工人無法直接用夾具裝裝夾。

        5.3.3 用夾具裝裝夾

        夾具是針對加工工藝中的特點而專門設(shè)計的。夾具上的定位元件,能使工件迅速地取得相應(yīng)于機床和刀具的準確定位,應(yīng)用于批量加工和批量生產(chǎn)。

        6 數(shù)控銑床加工注意事項

        規(guī)范使用數(shù)控銑床加工技術(shù),能實現(xiàn)機械工程生產(chǎn)模式得以優(yōu)化,對于提升企業(yè)生產(chǎn)效益具有積極作用。新時期,深化機械自動化技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)成為企業(yè)高效生產(chǎn)的內(nèi)在要求。在機械工程自動化技術(shù)應(yīng)用中,首先應(yīng)認識到科學技術(shù)是數(shù)控銑床加工技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ),應(yīng)不斷的進行技術(shù)創(chuàng)新,深化現(xiàn)代信息技術(shù)在機械工程及自動化技術(shù)中的應(yīng)用。其次在機械工程生產(chǎn)中,還應(yīng)注重機械自動化技術(shù)發(fā)展趨勢的把控,實現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用趨勢與生產(chǎn)現(xiàn)狀的有效結(jié)合。最后為進一步提升機械工程自動化技術(shù)的應(yīng)用水平,在實際生產(chǎn)中,還應(yīng)注重其應(yīng)用體制、機制的優(yōu)化,一方面,應(yīng)加大在機械工程自動化技術(shù)應(yīng)用的層面的資源投入,不斷引入新技術(shù)、新設(shè)備,為機械自動化技術(shù)應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)。另一方面,現(xiàn)代企業(yè)應(yīng)強化機械自動化技術(shù)應(yīng)用的組織管理,如提升生產(chǎn)人員專業(yè)技術(shù)水平等,這樣才能提升機械自動化技術(shù)應(yīng)用水平,謀得更大的發(fā)展效益。

        7 結(jié)語

        總而言之,數(shù)控機床技術(shù)的應(yīng)用對于機械工程發(fā)展具有深刻影響,其直接關(guān)系著機械生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。在實際生產(chǎn)中,人們只有充分認識到機械自動化生產(chǎn)的優(yōu)勢特征,深化其在具體行業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用,完善數(shù)控銑床加工中線性尺寸的控制方法,才能發(fā)揮數(shù)控銑床的價值。

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