祁林 費云龍
摘 要:現(xiàn)如今數(shù)控技術已經(jīng)成為發(fā)展高薪技術產(chǎn)品和剪短工業(yè)的一項重要技術。數(shù)控技術在生物產(chǎn)業(yè)、航空航天等國防產(chǎn)業(yè)中均得到了廣泛的應用。在鋼結構的加工中,應用數(shù)控技術可以很大程度提高工作效率,減少工人成本,避免資金上浪費,相信在不久的將來,數(shù)控技術必將得到更為廣闊的發(fā)展空間,為我國的經(jīng)濟發(fā)展做出重要貢獻。
關鍵詞:數(shù)控技術;鋼結構加工;應用
數(shù)控技術主要是一些利用文字、數(shù)字和符號組成的程序指令來實現(xiàn)對機床的自動加工,其主要用于生產(chǎn)中小型形狀較為復雜的機械零件,而且由于數(shù)控技術省時、省力等優(yōu)勢使得數(shù)控技術的所帶來的經(jīng)濟效益非常顯著。基于此文中筆者就數(shù)控技術在鋼結構加工中的應用進行簡要的闡述。
1.數(shù)控技術的特點
數(shù)控技術具有如下特點:(1)適應性強,(2)質(zhì)量高、精度穩(wěn)定,(3)生產(chǎn)效率高,(4)能實現(xiàn)復雜的運動,(5)良好的經(jīng)濟效益,(6)有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。
現(xiàn)在世界上許多國家和地區(qū)眾多戰(zhàn)略發(fā)展計劃紛紛出臺,如歐共體的OSACA,日本的OSEC,美國的NGC和OMAC等計劃,他們基本代表了開放式數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀。其中:(1)歐共體的OSACA計劃。OSACA控制系統(tǒng)在結構上分為兩部分,即應用軟件和系統(tǒng)平臺。控制軟件包括所有對系統(tǒng)專用的功能,獨立的應用模塊使用OSACA界面,并且可以運行在和OSACA兼容的系統(tǒng)平臺之上:系統(tǒng)平臺包括系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)硬件包括各種電子部件,如主板和I/0模塊;系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)和驅(qū)動程序等。系統(tǒng)平臺對應用程序提供一個標準的應用編程接H(API),并且系統(tǒng)平臺具有開放式系統(tǒng)結構的4個特性:互操作性、移植性、可擴展性和互換性。(2)美國的NGC和OMAC計劃。NGC的體系結構是在虛擬機械的基礎上建立起來的,通過虛擬機械把子系統(tǒng)和模塊鏈接到計算機平臺上NGC是一個實時加工控制器和工作站控制器,要求適用于各類機床的CNC控制和周邊裝置的過程控制,包括切削加工、非切削加工、測量及裝配、復合加工等。NGC與傳統(tǒng)CNC的顯著差別是基于“開放體系結構”在SOSAS中定義了NGC系統(tǒng)、子系統(tǒng)和模塊的功能以及相互間的關系,提出了代表控制要求的9個功能設計概念
2.數(shù)控技術的概念
數(shù)控技術是指用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令程序通過計算機控制來實現(xiàn)機床的自動加工,完成加工任務的技術它所控制的通常是機床的位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有關的開關量。
傳統(tǒng)的CNC系統(tǒng)是一種專用的封閉體系結構的數(shù)控系統(tǒng),即:系統(tǒng)硬件是專用的,各廠家的主板,伺服電路板專門設計,廠家之間產(chǎn)品無互換性;系統(tǒng)軟件結構是專用的,無可移植性,也無伸縮性。根據(jù)這種數(shù)控開放性趨勢,開放的目的就是使NC控制器與當今的Pc機類似,系統(tǒng)構筑于一個統(tǒng)一的、開放的平臺上,具有模塊化組織結構,以便迅速適應不同的應用需求。
3.數(shù)控技術的優(yōu)勢
在加工制作鋼屋架時,由于采用了先進的加工設備和加工工藝,在加工和效果上,數(shù)控加工均比傳統(tǒng)手工加工有明顯優(yōu)勢。對數(shù)控加工和手工加工兩種工藝手法各個環(huán)節(jié)的參數(shù)進行了對比:
在輕型鋼屋架加工過程中,采用先進的數(shù)控設備進行加工制作,無論在時間、勞動強度和加工成本上都較傳統(tǒng)的加工方法有顯著優(yōu)勢。因此,數(shù)控技術的推廣應用不單在小型批量復雜機械加工上能發(fā)揮優(yōu)勢,在諸如電廠汽機房屋架、企業(yè)廠房屋架等大型鋼結構制作上同樣會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益,值得大力推廣。
4.數(shù)控技術在大型鋼結構中的應用實例
國電蚌埠發(fā)電廠2~600MW機組工程#1機汽機房屋面結構由屋架梁、鋼檀條及水平角鋼支撐組成,總重約204噸。其中屋架梁為焊接H型鋼HA1000x350―16x25與焊接變截面H型鋼HA(1000―1226―1000)一16x25螺栓連接組成,長度263.94m,單重7.9噸,共l0榀。H型鋼和板材為Q345B材質(zhì)屋架在現(xiàn)場鉚工廠10t龍門吊下制作,包括變截面屋架梁H型鋼的制作、屋面槽鋼檁條的下料,并最終將屋架梁制作為單榀,運至汽機房安裝。對于鋼屋架的制作安裝。一般要有以下的施工程序:驗料一整板拼接一放樣一下料(傳統(tǒng)手工加工需要)一制作一制孔一校正一噴砂防腐一成品移交在整個施工過程中,“下料”部分采用數(shù)控技術加工。下面對該部分數(shù)控加工過程進行闡述分析
4.1 工藝分析
屋架型鋼下料應以實際放樣尺寸為準,鋼材切割可采用機械剪切和氣割等方法。無論采用何種方法,都應劃線準確、切割平直,且桿件端部切割面與軸線垂直。角鋼、圓鋼、槽鋼等切割采用氣割,鋼管采用無齒鋸下料。但槽鋼等型鋼下料前應校直,校直采用型鋼校直機或用火焰法校直。屋架梁變截面H型鋼腹板為不規(guī)則形狀,考慮腹板下料采用數(shù)控火焰切割機,根據(jù)需切割板材的厚度采用不同型號的割嘴。技術員需提供放樣圖紙和數(shù)控程序,建立坐標系并對刀,火焊工保證切割機的良好運行。為做到精確切割,應考慮到切割縫隙,鋼板厚度為12mm,割縫寬度一般在3~4mm,所以在數(shù)控編程時須考慮采用刀具補償命令。
4.2機床加工操作
(1)開機和參數(shù)初始化:打開數(shù)控火焰切割機系統(tǒng)電源,等待數(shù)秒鐘,系統(tǒng)參數(shù)自動初始化。(2)對刀:采用G92方式對刀。因鋼板尺寸較大,且尺寸不等,無法采用固定夾具,故每次切割均需進行G92對刀。對刀點選在工件坐標系的原點處,在機床手動狀態(tài)下,使用點動方式移動刀具對刀。對刀允許誤差為0.5mm。(3)工件安放:采用lOt龍門吊將所需加工板材吊放在數(shù)控火焰切割機的導軌上,要求板材水平放置。由于板材自身重量大。切割機在加工時幾乎不產(chǎn)生徑向切割力,故利用板材自身重量即可固定,無須采用專門的工裝夾具。(4)自動加工:將編制好的加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)中,輸入刀具半徑補償值及其他參數(shù)首件單榀在加工前需進行空運形試切,程序檢查無誤后進行自動加工按下操作面板上的循環(huán)啟動鍵,數(shù)控機床開始加工,火焊工人只需在旁邊監(jiān)視機床是否正常運行。當加工完一件板材時,用龍門吊吊下加工好的工件,重新放人新的板材,G92對刀,重復3、4步驟即可。
5.結語
綜上所述,數(shù)控技術可以實現(xiàn)對機床的自動加工,完成一些難度系數(shù)較高的任務,才用數(shù)控技術來對機床的位置、角度、以及速度進行控制,然后由計算機進行控制,通過輸入一系列的數(shù)字指令,完成批量加工任務。文中在通過對數(shù)控技術的概念以及特點進行介紹之后,對數(shù)控技術在大型鋼結構的應用進行了簡要的闡述。
參考文獻
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(作者單位:陜西通運專用汽車集團有限公司)