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        數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工工藝機(jī)械自動(dòng)化控制技術(shù)

        2022-12-22 01:17:52李風(fēng)娟
        世界有色金屬 2022年17期
        關(guān)鍵詞:工藝

        李風(fēng)娟

        (萊蕪鋼鐵集團(tuán)萊蕪礦業(yè)有限公司,山東 濟(jì)南 271100)

        傳統(tǒng)銑床金屬構(gòu)件加工,整個(gè)生產(chǎn)流水線都需要人工的參與,在一定程度上降低了生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率,同時(shí)人工參與的生產(chǎn)線在生產(chǎn)成本上也有所提升,同時(shí)生產(chǎn)線過程中的生產(chǎn)質(zhì)量也不能得到保證,大大的影響了銑床金屬構(gòu)件加工的效率,而隨著數(shù)字化技術(shù)的產(chǎn)生,數(shù)字化技術(shù)與傳統(tǒng)銑床相結(jié)合,形成了現(xiàn)代數(shù)控銑床技術(shù),整個(gè)生產(chǎn)流水線減少了人力的參與,在很大程度上節(jié)約了生產(chǎn)成本,同時(shí)各大企業(yè)加大對銑床金屬行業(yè)加工的投入,在金屬構(gòu)件生產(chǎn)工藝上有了很大的進(jìn)步,自動(dòng)化的金屬構(gòu)件加工工藝,在行業(yè)生產(chǎn)中大幅度的提升了生產(chǎn)的效率。經(jīng)過不斷改進(jìn)的生產(chǎn)工藝和數(shù)控銑床技術(shù),數(shù)控銑床加工金屬構(gòu)件的工藝過程更加智能化和自動(dòng)化[1]。產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量都有了大幅度的提升,數(shù)控技術(shù)與傳統(tǒng)銑床技術(shù)的結(jié)合,對金屬構(gòu)件加工業(yè)來說是非常重要的一個(gè)舉措。

        1 自動(dòng)化數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工的特點(diǎn)

        1.1 集成化

        數(shù)控銑床的主要依托是通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備的控制與管理,利用信息技術(shù),通過設(shè)定相應(yīng)的加工工藝參數(shù),從而更好的在整個(gè)生產(chǎn)流水線中進(jìn)行金屬構(gòu)件的加工,數(shù)控銑床集成化特點(diǎn)較為明顯[2]。數(shù)控銑床加工金屬構(gòu)件的過程更加簡潔明了化,同時(shí)自動(dòng)化程度也有所提升,融入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)控銑床加工生產(chǎn)線,在生產(chǎn)安全性上也有所提升,利用設(shè)定好的加工工藝參數(shù),可以更好的減少加工過程中的失誤,同時(shí)集成化的數(shù)控銑床加工流程,能夠減少技術(shù)人員的工作量,機(jī)械生產(chǎn)效率也有所提升。并且在整個(gè)生產(chǎn)加工線中,通過不斷優(yōu)化改進(jìn)生產(chǎn)工藝參數(shù),可以減少生產(chǎn)中的資源浪費(fèi),從而更好地減少數(shù)控銑床生產(chǎn)過程中的成本。

        1.2 精細(xì)化

        傳統(tǒng)的銑床金屬構(gòu)件加工過程中,由于人為的參與,不可避免的造成了金屬構(gòu)件品質(zhì)的差異,也有可能造成構(gòu)件尺寸大小的不一,人工操作的誤差率較高。而融入了數(shù)字技術(shù)的現(xiàn)代銑床技術(shù),在金屬構(gòu)件加工,品質(zhì)上也有所提升,同時(shí)也能避免金屬構(gòu)件在尺寸大小方面的誤差性。通過設(shè)定精確的加工工藝參數(shù),可以實(shí)現(xiàn)程序化的金屬構(gòu)件加工,對于有明確要求的金屬構(gòu)件類型,也可以通過調(diào)整工藝參數(shù)的設(shè)計(jì),從而達(dá)到要求。在特殊的生產(chǎn)工藝中,自動(dòng)化的生產(chǎn)工藝還可以通過參數(shù)的設(shè)定,達(dá)到特殊工藝產(chǎn)品的要求[3-6]。

        1.3 技術(shù)性

        傳統(tǒng)的銑床金屬構(gòu)件加工工藝的操作模式比較簡單,且功能性也比較單一,需要完成復(fù)雜的金屬構(gòu)件加工,還需要多個(gè)銑床結(jié)合加工。數(shù)控銑床不僅能滿足多元化的金屬零件加共需求,還能滿足各式的零件加工路徑和工藝,利用信息化技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),可以設(shè)定金屬構(gòu)件加工參數(shù)的程序,綜合多種加工工藝滿足不同加工需求的零件加工,數(shù)控銑床由數(shù)控中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定,完成加工程序編寫,然后再下傳指令,進(jìn)行金屬零件的加工,減少了銑床的數(shù)量。數(shù)控銑床在加工過程中通過自動(dòng)化技術(shù)控制,可以減少人為的參與,在生產(chǎn)技術(shù)性上有了一定的提升。

        1.4 敏捷性

        傳統(tǒng)的數(shù)控銑床對金屬構(gòu)件的加工,受技術(shù)類型的限制,可操作的特點(diǎn)比較單一,對于具有曲面或者弧度的金屬構(gòu)件,傳統(tǒng)的數(shù)控銑床便無法滿足該類型金屬構(gòu)件的加工。而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的數(shù)控銑床,可以再進(jìn)行金屬構(gòu)件加工的時(shí)候,根據(jù)金屬構(gòu)件的尺寸以及大小,進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)設(shè)計(jì),同時(shí)對于有弧度或者曲面的金屬構(gòu)件包容性也較強(qiáng),對于加工單種類型的金屬構(gòu)件具有敏捷性,而自動(dòng)化的數(shù)控銑床在加工金屬構(gòu)件時(shí),對于不同材質(zhì)的金屬構(gòu)件也擁有相應(yīng)的包容性,并不會(huì)因?yàn)椴馁|(zhì)的不同而影響金屬構(gòu)件的加工質(zhì)量,同時(shí)也不會(huì)降低金屬構(gòu)件加工的數(shù)量。

        2 數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工工藝應(yīng)用

        自動(dòng)化數(shù)控銑床的發(fā)展不僅能夠帶動(dòng)金屬加工業(yè)的發(fā)展,對于促進(jìn)自動(dòng)化數(shù)控銑床行業(yè)相關(guān)的經(jīng)濟(jì)也有重要的作用。同時(shí)還能夠大幅度的提升金屬加工工藝的效率,同時(shí)對于金屬構(gòu)件產(chǎn)品的質(zhì)量也有推進(jìn)作用[4]。與傳統(tǒng)的數(shù)控銑床相比較,自動(dòng)化的數(shù)控銑床,能夠使用的加工工藝也比較多元化,在操作工序上也有了一定的進(jìn)步,靈活性也有所提升。從加工作業(yè)的角度看,自動(dòng)化數(shù)控銑床可以靈活的利用鉆、鉸等方式加強(qiáng)對金屬構(gòu)件曲面的處理,同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)金屬構(gòu)件輪廓的處理。對于零件加工的精密性來說,自動(dòng)化的數(shù)控銑床,能夠更符合其加工的要求。

        2.1 金屬零件的平面加工

        金屬銑床用于金屬零件的平面加工,這種操作方式比較簡單,加工過程方便,精度控制好,加工效率高。采用數(shù)控銑床技術(shù)加工的金屬零件在產(chǎn)品性能上更接近產(chǎn)品本身的需求,能有效滿足市場需求。金屬零件的平面加工技術(shù)主要以零件的水平和垂直水平加工為基礎(chǔ),可以代表一個(gè)水平面和一定的加工角度。成品零件的質(zhì)量需要從零件本身出發(fā),包括零件的參數(shù)要求等,根據(jù)零件的相關(guān)性能指標(biāo)要求選擇合適的刀具和工藝等。例如,在扁平包加工中,刀體結(jié)構(gòu)的加工性能較高,在這種情況下,選擇無孔刀片可以有效增加排屑空間,提高切削加工性能。可以保證和降低金屬零件的表面加工平整度、加工過程中截面中的應(yīng)力[7]。立式加工有利于工件的立式銑削,刀片可以通過將刀片固定在垂直槽中進(jìn)行分度,從而實(shí)現(xiàn)大進(jìn)給和多次走刀。將金屬零件的平面加工到一定角度時(shí),需要根據(jù)實(shí)際角度要求調(diào)整銑刀的角度,加工到更合適的角度。數(shù)控銑床對金屬零件進(jìn)行端面加工時(shí),刀體的振動(dòng)幅度根據(jù)所選的主傾角不同而不同,因此為保證銑削加工精度,必須按照標(biāo)準(zhǔn)合理設(shè)置銑削角度,真正需要最大限度地提高刀具本體的抗沖擊能力。

        2.2 金屬零件的曲面處理

        對于復(fù)雜形態(tài)的零件,例如葉片螺旋槳類型的金屬零件,通常需要進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)合加工,也就是說需利用數(shù)控中心或者數(shù)控銑床進(jìn)行處理,對于具有開放邊界的車轍,球頭工具通常用于在數(shù)控銑床上進(jìn)行“切線”加工。數(shù)控中心的信息技術(shù)控制中心,會(huì)在金屬零件加工過程中收集數(shù)據(jù)和信息,并對數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理,進(jìn)一步分析程序參數(shù)以及金屬零件的加工參數(shù),綜合對零件加工進(jìn)行控制,從而達(dá)到零件所需要的標(biāo)準(zhǔn)[8]。金屬零件在加工過程中,金屬零件的加工路徑參數(shù)均上傳到數(shù)控中心,由數(shù)控中心進(jìn)行機(jī)床的參數(shù)調(diào)整,設(shè)定刀具的運(yùn)行路徑,不同的金屬零件的刀具運(yùn)行路徑不同,但每一個(gè)表面的所設(shè)定的運(yùn)行路徑實(shí)際上與直線相同,根據(jù)每個(gè)金屬零件的加工要求,參數(shù)也有一定的變化,根據(jù)數(shù)控中心計(jì)算中心,通過需求算出刀具的加工次數(shù),同時(shí)控制刀具的運(yùn)行方向,并以此來保證金屬零件加工的質(zhì)量,同時(shí)確定刀具的刀量。金屬零件在加工過程中,可以將金屬零件以4個(gè)面的方式進(jìn)行加工處理,以此來保證金屬零件的加工質(zhì)量。水平面過渡加工過程中,隨著過渡逐漸完成,金屬零件表面的弧度逐漸縮小,也就是說刀具與表面的角度也在逐漸減小,在這個(gè)過程中,道具的銑削角度是滿足金屬零件曲面加工需求的,能夠在金屬表面銑削出一個(gè)光滑的表面。

        2.3 金屬零件的三維表面處理

        在三維加工中,CNC銑床的X、Y、Z加工軸可以同時(shí)操作金屬零件,但各軸的操作方式由單獨(dú)的程序控制,在單獨(dú)程序控制下,數(shù)控銑床的刀具可以實(shí)現(xiàn)金屬零件的三維立體銑削。因?yàn)閿?shù)控銑床可以進(jìn)行多軸聯(lián)合作業(yè),所以金屬零件三維立體加工時(shí),可以利用數(shù)控銑床根據(jù)金屬零件的表面形狀,以及金屬零件的精度要求,選擇合適的加工刀具,在數(shù)控中心設(shè)定金屬零件所需要的空間坐標(biāo),完成金屬零件的三維加工。由于軸坐標(biāo)都是獨(dú)立系統(tǒng)進(jìn)行控制的,所以可以進(jìn)行兩軸半坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工,例如,在2坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的3坐標(biāo)切線法中,3軸中的任意2軸可以進(jìn)行關(guān)聯(lián)插補(bǔ),第三軸獨(dú)立循環(huán)通過輸入工具。使用低切法時(shí),分度原則為第三軸,刀頭之間必須保持安全軌跡,并取決于表面輪廓的粗糙度[9-11]。球體一般采用頭銑床,刀頭半徑保證表面曲率半徑最小,選擇盡可能大,有利于散熱要求。數(shù)控銑床聯(lián)動(dòng)加工的好處是,在加工過程中可以根據(jù)加工情況設(shè)定加工程序參數(shù),只要調(diào)整參數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)下一個(gè)曲面或平面的加工,銜接性強(qiáng),能滿足金屬零件的高精度要求。

        3 金屬零件加工工藝數(shù)控銑床分析

        眾所周知,將機(jī)床自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用到數(shù)控銑床金屬零件的加工中,將對行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展、提高技術(shù)水平、改進(jìn)工藝流程產(chǎn)生重大影響。金屬零件在利用數(shù)控銑床加工過程中展現(xiàn)出了不同的加工特性和對銑床的需求,利用數(shù)控中心的信息系統(tǒng),強(qiáng)化對數(shù)控銑床加工零件過程中的管理,通過有限元算法的不停復(fù)刻和模擬計(jì)算[12],分析在金屬零件加工過程中的數(shù)據(jù)情況,并根據(jù)收集得到的數(shù)據(jù)信息,分析金屬零件加工的參數(shù)需求,確定最佳的加工參數(shù)和工藝路徑,并選擇合適的數(shù)控銑床,對于數(shù)控銑床的機(jī)身也進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,從而發(fā)揮有限元計(jì)算的作用。嚴(yán)格控制數(shù)控銑床的加工工藝過程和本體工藝設(shè)計(jì),可以降低在金屬零件加工過程中的加工誤差,合理范圍內(nèi)的誤差是被允許的。

        另外,銑床機(jī)身的安裝過程非常簡單,沖力是一個(gè)節(jié)點(diǎn),如果沖力小于200KN,只需要調(diào)整螺絲使其直接接地即可,此時(shí)的數(shù)控銑床就可以滿足金屬零件的高精度加工要求。反之,如果沖孔力大于200KN,則將次零件預(yù)埋在基礎(chǔ)中,然后將數(shù)控銑床和次零件連接到基礎(chǔ)上,以確保整體穩(wěn)定性,可以避免由于穩(wěn)定性問題造成的加工進(jìn)程降低,整個(gè)零件在加工過程中可以穩(wěn)定持續(xù)的實(shí)現(xiàn)銑削,從而保證金屬零件的加工進(jìn)度。采用機(jī)器制造自動(dòng)化技術(shù),建立和完善管理計(jì)劃,改進(jìn)工藝流程,可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床金屬零件自動(dòng)化加工。此外,通過借助微處理器技術(shù)、傳感器技術(shù)、新型儀表技術(shù)等[13],可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控銑床結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新發(fā)展,大幅度的提升數(shù)控銑床的生產(chǎn)效率和金屬零件加工的精度,全方位的提升數(shù)控銑床的構(gòu)造完成度,能夠更加符合當(dāng)前社會(huì)金屬零件加工需求。

        4 數(shù)控銑床金屬零件在機(jī)器自動(dòng)化和模具安裝方面的加工技能提升策略

        4.1 增加銑刀的預(yù)處理應(yīng)用

        在使用數(shù)控銑床加工金屬零件的過程中,需要增加銑刀預(yù)處理的應(yīng)用,可以從以下幾個(gè)方面入手:首先,當(dāng)待加工金屬零件的質(zhì)量得到提高時(shí),可以實(shí)現(xiàn)合金鋼零件的加工,由于合金鋼硬度高,使用普通刀具不僅不能滿足加工要求,還會(huì)造成加工刀具的損壞。因此,在一定的加工過程中,需要做好半成品的加工,結(jié)合加工產(chǎn)品的相關(guān)工序,使金屬零件進(jìn)行預(yù)處理,確保銑刀加工次數(shù)的合理數(shù)量,然后進(jìn)行加工,以達(dá)到和完成加工目的。其次,用上述方法加工金屬零件的過程必須與實(shí)際加工相結(jié)合,針對這種情況,對加工工藝和加工產(chǎn)品進(jìn)行科學(xué)檢測,積極改進(jìn)和完善加工工藝過程中,調(diào)整工藝闡述,達(dá)到延長數(shù)控銑床刀具使用壽命的目的。

        4.2 檢查使用銑床輪廓清理方法的合理性

        在科學(xué)使用數(shù)控銑床加工金屬零件的過程中,要保證銑床輪廓清理方法的合理性,可以從兩個(gè)方面入手:首先,由于根部清理要求的精度很高,在實(shí)際處理過程中,初始加工操作首先通過粗加工完成。在這個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行預(yù)處理必須小心,因?yàn)樵诓僮鬟^程中角度很容易磨損或損壞工具。結(jié)合被加工金屬零件的材質(zhì)硬度,與刀具材質(zhì)的硬度,預(yù)防刀具或金屬零件的結(jié)構(gòu)破壞。

        4.3 數(shù)控銑床加工金屬零件專用模具的安裝

        數(shù)控銑床在作業(yè)過程中,由數(shù)控機(jī)床和不同類型的零件加工模具組成,不同類型的金屬零件在加工過程中,需要利用不同的加工模具,在進(jìn)行模具安裝的過程中,需要將模具與數(shù)控銑床形成一個(gè)整體,在需要使用的時(shí)候,安裝零部件模具,就可以進(jìn)行不同類型零件的加工,因此,數(shù)控銑床的模具安裝要求較高,不同的類型安裝在不同的位置,高度以及寬度都需要進(jìn)行不同的調(diào)整。很多企業(yè)在進(jìn)行數(shù)控銑床模具零件安裝的時(shí)候,一定要注意安裝程序和技術(shù),無論是法蘭、還是蘭臺(tái),都需要進(jìn)行精細(xì)化的處理。例如在調(diào)整特殊模具高度的時(shí)候,可以選擇通過加墊片的方式進(jìn)行高度的調(diào)整,特殊高度需要特殊的墊片,數(shù)控銑床想要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的發(fā)展,就需要進(jìn)一步的安全模具安裝的內(nèi)容,減少模具的零部件數(shù)量,還需要不斷的進(jìn)行數(shù)量的調(diào)整,從而提升模具安裝的自動(dòng)化程度,從時(shí)間成本來說,改變部分模具,可減少更換機(jī)床的時(shí)間,從而節(jié)約成本。首先是機(jī)床自動(dòng)化控制技術(shù)的實(shí)用性,在金屬零件的設(shè)計(jì)階段,需要綜合全方位的進(jìn)行考慮,分析數(shù)控銑床自動(dòng)化控制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用程度,選擇合適的加工模具,最終實(shí)現(xiàn)數(shù)控銑床金屬零件是的自動(dòng)化加工。高效率、高質(zhì)量的模具安裝工作凸顯了機(jī)器自動(dòng)化控制技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益。其次,從金屬零件產(chǎn)品加工的角度來看,整個(gè)生產(chǎn)過程必須消耗大量的能源。減少工序,可以促進(jìn)金屬零件加工過程中的資源消耗綜合成本得到合理控制。

        5 總結(jié)

        綜上所述,自動(dòng)化的數(shù)控銑床金屬構(gòu)件加工過程中可以滿足集成化、精細(xì)化、技術(shù)性、敏捷性等要求,實(shí)現(xiàn)金屬構(gòu)件加工過程中的自動(dòng)化展開,同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)金屬構(gòu)件的平面加工、曲面加工、立體曲面加工能多種自動(dòng)化操作,強(qiáng)化自動(dòng)化技術(shù)在數(shù)控銑床中的應(yīng)用程度,可以更好的推動(dòng)金屬構(gòu)建加工工藝的優(yōu)化,提升金屬構(gòu)架加工效率,推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。

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