柴油機數(shù)控加工質量與效率提升措施探討

張媛，張傳勇，劉海川

（中國石油集團濟柴動力有限公司，山東 濟南 250300）

數(shù)控機床是使用數(shù)字控制表單信息的機床。這是一種靈活高效的自動機床。數(shù)控機床具有高度的適應性，可以執(zhí)行復雜的運動，高精度、穩(wěn)定的質量和高生產(chǎn)率，并導致了傳統(tǒng)制造業(yè)的質變。目前，中速柴油機的生產(chǎn)技術正在不斷提高。 G8300 系列的柴油發(fā)動機是中國自主開發(fā)的型號。主體的主軸承孔和凸輪軸孔的精度會影響整個發(fā)動機的性能。代替專用機床，使用數(shù)控機床的大趨勢是大勢所趨。

1 數(shù)控加工技術分類知識

數(shù)控加工過程的知識是指公式、規(guī)則、實驗、數(shù)據(jù)等的集合，由過程專家在設計數(shù)控加工過程中使用。作為一項知識密集型活動，過程計劃在過程中使用了大量的知識，這些知識主要集中在：第一，資源處理：如何掌握資源處理原理；第二，加工對象：如何在加工中確定加工對象的集合尺寸；第三，處理技術：如何選擇處理技術，進而達到什么處理目的；第四，加工決策：根據(jù)實際加工的對象選擇加工處理例數(shù)，從而實現(xiàn)技工的有效性；第五，工藝評價：根據(jù)標準對加工的商品進行評價。

此知識有多個來源，例如，過程手冊，過程案例和過程專家為了贊揚結構化水平和易于呈現(xiàn)的知識，過程知識的現(xiàn)有形式可以分為以下幾類（1）處理經(jīng)驗，操作技能等；（2）了解基于紙制的過程，包括技術文檔、過程表、過程手冊等；（3）了解半結構化存儲過程，例如，技術文檔的電子版本、AutoCAD 工程圖、Excel 文檔等；（4）存儲的知識過程的結構，例如，過程數(shù)據(jù)庫、過程知識數(shù)據(jù)庫等。有關過程的知識的多樣性和復雜性，以及它們的簡單性和歧義性，直接影響知識的重用和智能決策過程的發(fā)展。因此，研究他的表示法很重要。如圖1 所示，本文解釋了獲取有關CNC 加工過程的知識以及應用知識和輸出方法的問題。

圖1 數(shù)控加工工藝知識分類

實例型工藝知識也是直接反映多年收集的制造數(shù)據(jù)的過程的事例，這也是智能流程實時的前提，該流程系統(tǒng)可以重復使用流程知識。處理任務，處理資源和技術解決方案時處理文件的主要組成部分。流程計劃主要是將處理任務與資源處理緊密聯(lián)系在一起的流程計劃的結果。生成過程知識用于從類似示例中生成知識過程。根據(jù)鏈接的使用和內容的形式，過程路徑生成的知識和過程參數(shù)生成的知識是加工過程中的兩種主要知識類型。流程知識評估，以評估有關所創(chuàng)建實例類型的流程知識。在這些模型中，當選擇多個方案時用于評估過程圖、計算表面粗糙度、公式、配額等的模型都是評價型工藝知識。

2 保證精密的數(shù)控加工

2.1 產(chǎn)品參數(shù)處理

創(chuàng)建CNC 程序時，必須正確處理零件結構的尺寸，同時，在處理過程中，一定要把用于編程的非對稱尺寸轉換為對稱尺寸，如果不進行轉化，就會導致加工出來的零件尺寸與實際需要的尺寸不相符。如果零件尺寸為50，則應該在50.03±0.03mm 處理數(shù)據(jù)，并將尺寸50.03 應用于數(shù)控程序，并且保證公差帶的中心與零件的中心位置相符，從而增加零件的準確度。如果以復雜零件作為對象，在加工中，復雜零件的幾何形狀與CNC 插補功能不匹配，則需要更加專業(yè)的參數(shù)進行處理。如果要通過線段或圓弧段接近非圓曲線，請計算相鄰近似線的坐標、圓弧的交點或切點（稱為節(jié)點）。坐標默認值必須是小數(shù)點后三位，輸入的第四位四舍五入或刪除。對于非圓形曲線和曲線列表，在編程過程中必須選擇正確的調整方法，在檢查的過程中，必須以半脈沖當量對安裝過程中的偏差進行檢查。一般情況下，曲線中如果有較多的節(jié)點，曲線的彎度越大，它的誤差就會越大，曲線越直，它的誤差就越小，這對保證零件精確度非常重要。

2.2 數(shù)控機床加工

（1）機體機座加工成品的工裝配置。特殊的切割頭和鉆頭可用于其他工件。與特殊加工相比，降低了特殊工具的成本。

（2）機座和機體聯(lián)接銷孔加工。在數(shù)控龍門鏜銑床上，加工針孔的過程與其他加工過程一起完成。數(shù)控龍門鏜銑床具有很高的定位精度，這可以精確控制兩個零件的外端面與其各自的銷孔之間的距離，從而滿足安裝要求。

（3）機體凸輪軸孔數(shù)控機床加工。帶有凸輪軸孔的數(shù)控機床的加工如圖2 所示。圖中使用的機床是TK6920 數(shù)控臥式銑鏜床。工件的位置由機床校正，由于內腔有限，因此，機床隨附的銑削頭的頂端由專用的驅動頭代替。在驅動頭的前面，安裝了一個特殊的刀盤和刀具加工孔。

圖2 TK6920 數(shù)控臥式銑鏜床加工凸輪軸孔示意圖

優(yōu)點：（1）精度高：機床是大型的數(shù)控高精密機床。通過重復定位機床的精度來保證每個孔的同軸度，以確保精度于0.02 毫米內；（2）節(jié)省時間和人力：可以在激光對刀儀上精確定位刀具與刀盤，然后進行安裝（設定精度為0.01毫米），在整個處理過程中，僅需在最終產(chǎn)品之前微調切割頭的控制量即可。使用校準后的頂尺，讓工人可以精確地測量尺寸。頂尺比卡鉗更易于使用且精確較高。特殊機器加工的凸輪軸孔的示意圖每個尺寸文件根據(jù)正在處理的數(shù)控程序進行處理。注意加工過程，并根據(jù)加工余量調整成品加工工具的尺寸。

缺點：（1）這種數(shù)控機床的成本高于專用機床的成本。（2）機床加工多個零件，機床上沒有專用的定位工具。每次擰緊工件時，都必須手動進行調整，并根據(jù)機床的牽引表將參考值歸零。

2.3 正確調整和定位工具

數(shù)控加工刀具的設置直接影響加工零件的精度以及數(shù)控機床的使用。通過刀具設定點完成刀位設置，并通過刀具的位置點確定機床上的刀位點。調整刀具時，刀點必須與刀位點相對應。提高數(shù)控加工零件的精度?？梢栽诠ぜ驒C器上設置刀位設定點，但必須具有一定的尺寸，具體取決于零件定位參考的坐標。應根據(jù)零件的設計和過程盡可能選擇刀具的設定點。對于通過孔放置的零件，最好使用孔的中心作為工具的設定點。在CNC 機床上加工圓形鋼零件時，通常使用三爪卡盤直接夾緊：零件軸與右端面之間的交點用作零件的原點，不僅方便了工具的調整，并且對刀具的設置精度更高。

2.4 正確選擇切割方法

在加工完成時，應盡采用順銑加工的方法來提高零件的表面質量。如果表面處理室的表面是斷續(xù)的，且表面上有凹槽，則必須在表面處理后制作一個用于加工的凹槽。下面以車削加工為例，和薄壁襯套的CNC 車削示例，主彎曲角度必須更大（例如90°），以防止徑向切削力由于振動而產(chǎn)生的影響降低工件質量。當端部和臺階旋轉時，主傾斜角優(yōu)選為大約93°。輔助刀具偏角對表面粗糙度影響最大，主偏轉角和次級偏轉角越小，刀具尖端的半徑越大，工件的粗糙度越低，工具的前角和后角越大，工具越清潔，表面越薄，但是工具強度會降低，磨損會更快。為了充分利用機床在數(shù)控加工中的功能，有必要選擇具有高強度和耐久性的新型高效機床，這不僅增加了機床的使用壽命和加工效率，降低了切削力，而且還可以顯著提高工件的表面質量。

3 結語

隨著工業(yè)的社會經(jīng)濟類型向基于知識經(jīng)濟的轉變，知識在生產(chǎn)中作為有價值的因素，發(fā)揮著越來越重要的作用。在制造公司中，過程計劃的程度在產(chǎn)品質量中起著至關重要的作用，但是工藝過程智能化過程受數(shù)據(jù)和知識瓶頸的限制。一方面，過程知識固有的隱蔽性、不安全性、多樣性和復雜性導致呈現(xiàn)和管理困難，另一方面，現(xiàn)有過程知識的獲取集中在發(fā)現(xiàn)上，以及從流程案例及其匯總中獲取知識，匯集速度較為緩慢。