探究數(shù)控機(jī)械機(jī)床加工效能提升的途徑

神偉

（山東交通學(xué)院，山東 威海 264200）

在編寫NC程序時(shí)，工作人員一定要結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)分析加工件的參數(shù)特征，根據(jù)加工件的實(shí)際加工要求，選擇合適參數(shù)的刀具，并依據(jù)刀具參數(shù)的設(shè)置規(guī)范，選擇合適的進(jìn)給量。更關(guān)鍵的是，由于在數(shù)控加工過程中涉及工件坐標(biāo)系和機(jī)床坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，為此，在選擇進(jìn)刀位置以及出刀位置時(shí)，工作人員應(yīng)根據(jù)坐標(biāo)系的設(shè)置規(guī)范，將坐標(biāo)系的位置點(diǎn)編寫進(jìn)NC程序中。另外，為了確保加工的安全性，工作人員也應(yīng)合理選擇加工件的固定方式。如果加工件的固定狀態(tài)不合理，也會(huì)影響數(shù)控機(jī)床的加工效率，甚至嚴(yán)重影響工件的加工質(zhì)量。除此之外，對(duì)于一些需要長時(shí)間運(yùn)行的數(shù)控機(jī)床而言，工作人員也要做好機(jī)床的維護(hù)和保養(yǎng)工作，特別是機(jī)床的主軸以及傳動(dòng)部分的維護(hù)和保養(yǎng)工作，包括主軸潤滑、傳動(dòng)潤滑等。同時(shí)，工作人員也應(yīng)及時(shí)處理加工工件過程中產(chǎn)生的碎屑，以免對(duì)有效加工環(huán)節(jié)產(chǎn)生不利影響。

1 數(shù)控機(jī)床加工的一般要求分析

1.1 NC程序編寫要求分析

工作人員在編寫NC程序時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守NC程序的編寫要求，包括標(biāo)準(zhǔn)的程序指令以及編著的代碼書寫格式等。其中，工作人員在選擇坐標(biāo)字段時(shí)，應(yīng)選擇大寫的英文字母，包括X、Y、Z、U、V以及W等，并且應(yīng)將此類英文字母與準(zhǔn)確的坐標(biāo)數(shù)字相連接，連接符號(hào)一般選擇加號(hào)或者減號(hào)。需要注意的是，從程序編寫規(guī)范的角度分析，坐標(biāo)類型的數(shù)字中不能包含小數(shù)點(diǎn)，否則，可能會(huì)與后續(xù)的進(jìn)刀參數(shù)產(chǎn)生沖突。在一些特殊的情況下，如果必須使用小數(shù)點(diǎn)類型的數(shù)字，則需要確定數(shù)字的單位是否為mm。另外，在應(yīng)用一些常規(guī)的指令時(shí)，工作人員需要明確此類指令代表的加工量參數(shù)的實(shí)際含義，如果加工量參數(shù)過多，應(yīng)做好參數(shù)的記錄工作，以免在調(diào)整程序時(shí)出錯(cuò)。此類功能性指令包括定位指令、插補(bǔ)指令以及加工方式選擇指令和刀具補(bǔ)償指令等。雖然NC程序的編寫內(nèi)容相對(duì)零碎，考慮的影響因素也相對(duì)較多，但由于NC程序的編寫要求相對(duì)固定，編寫方法也相對(duì)成熟，并且數(shù)控機(jī)床的程序模擬系統(tǒng)可為NC程序提供模擬運(yùn)行的界面，這就可減小NC程序與實(shí)際的工件加工要求之間的差距，進(jìn)而確保數(shù)控機(jī)床加工的安全性以及加工效能。

1.2 刀具使用要求分析

在數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行過程中，刀具參數(shù)的選擇至關(guān)重要，無論是數(shù)控車床還是數(shù)控銑床，工作人員均需要根據(jù)加工件的材質(zhì)以及規(guī)格參數(shù)選擇合適公稱直徑的刀具。由于刀具的加工范圍有限，不同刀具可承受的進(jìn)給量也不同，導(dǎo)致如果刀具的選擇不合適，會(huì)直接影響數(shù)控機(jī)床的整體加工效率。為此，工作人員在選擇加工刀具時(shí)，應(yīng)在確定具體的加工吃刀量和加工速率后，再結(jié)合機(jī)床運(yùn)行的實(shí)際參數(shù)，包括轉(zhuǎn)數(shù)以及進(jìn)給速度等，選擇可符合實(shí)際加工要求的刀具。另外，從刀具性能的角度分析，不同刀具的加工性能不同，對(duì)工件材質(zhì)的適用能力也具有差異性。一般而言，數(shù)控機(jī)床的刀具庫中刀具類型比較完善，工作人員在編寫NC程序時(shí)，也往往會(huì)選擇多種類型的加工刀具完成同一工件的加工過程。但需要特別注意的是，在換刀時(shí)，工作人員應(yīng)從加工程序的層面調(diào)整好換刀參數(shù)，包括換刀的坐標(biāo)值以及換刀之后的轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)整等，確保數(shù)控機(jī)床加工的安全性，并且也為加工效率的提升創(chuàng)造有利條件。

2 數(shù)控機(jī)床加工效能提升的基本方法分析

2.1 簡(jiǎn)化NC程序，優(yōu)化刀具加工路徑

簡(jiǎn)化NC程序，優(yōu)化刀具加工路徑是提高數(shù)控機(jī)床加工效能的最直接也是最有效的辦法。數(shù)控機(jī)床一般分為數(shù)控車床和數(shù)控銑床，其中，數(shù)控車床的NC程序編寫相對(duì)簡(jiǎn)單，可調(diào)整的參數(shù)并不多，零件的加工位置相對(duì)固定。若要從NC程序?qū)用嫣岣邤?shù)控機(jī)床的加工效能，則在使用數(shù)控車床時(shí)，工作人員可從加工速率的角進(jìn)行調(diào)整。一般而言，選擇大的進(jìn)刀量以及主軸轉(zhuǎn)速可直接提升數(shù)控車床的加工效能，但由于刀具性能參數(shù)相對(duì)固定，其可承受的進(jìn)刀量以及主軸轉(zhuǎn)速有限，如果參數(shù)選擇不合理，在實(shí)際的加工過程中，局部的溫度可能過高，造成刀具表面出現(xiàn)淬火應(yīng)力，導(dǎo)致刀具本身出現(xiàn)物理形變，影響刀具的實(shí)際加工性能，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致刀具損壞。為此，工作人員在調(diào)整數(shù)控車床的刀具加工參數(shù)時(shí)，應(yīng)結(jié)合刀具的性能做好優(yōu)化，不能盲目擴(kuò)大數(shù)據(jù)范圍。在使用數(shù)控銑床的過程中，可調(diào)節(jié)的參數(shù)相對(duì)較多，工作人員可從刀具的選擇、加工路線的規(guī)劃以及加工參數(shù)的選擇等方面提高數(shù)控銑床的加工效能。在選擇數(shù)控銑床的刀具時(shí)，由于加工單一零件的過程并非會(huì)使用一種刀具，為此，工作人員應(yīng)做好刀具使用順序的安排工作，并且將刀具的使用與加工路線的具體形式對(duì)應(yīng)起來。在規(guī)劃數(shù)控銑床的加工路線時(shí)，工作人員應(yīng)在編寫NC程序之前，根據(jù)加工件的實(shí)際規(guī)格參數(shù)，編寫加工程序草稿，并在編寫完成后對(duì)草稿程序進(jìn)行審查。在初步審查無誤的情況下，工作人員可將程序輸入數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)中進(jìn)行加工調(diào)試，并不斷修改程序，促使其達(dá)到最優(yōu)的加工效能。

2.2 調(diào)整進(jìn)刀參數(shù)，使用組合刀具

對(duì)于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工件而言，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和外部的結(jié)構(gòu)之間并不連貫，坑槽和外部曲線輪廓的加工也需要調(diào)換不同的刀具，特別是對(duì)于一些特殊的零部件，類如葉輪等，此類工件的加工過程十分復(fù)雜，需要多軸數(shù)控加工機(jī)床的參與。若要提高此類數(shù)控機(jī)床的加工效能，除了簡(jiǎn)化NC程序，優(yōu)化刀具加工路徑外，工作人員還需要積極調(diào)整進(jìn)刀參數(shù)，并且注重使用組合刀具。一般而言，數(shù)控機(jī)床刀具的進(jìn)刀量與主軸轉(zhuǎn)速之間具有制約關(guān)系，如果此類制約關(guān)系不明顯，則可能導(dǎo)致刀具的內(nèi)部損傷，增加加工成本。但如果為了保護(hù)刀具而刻意降低柱主軸轉(zhuǎn)速或者避開加工路徑，則可能導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床的加工效能降低，無法滿足工件的加工進(jìn)度要求。為了提升復(fù)雜數(shù)控加工過程的加工效能，工作人員在選擇進(jìn)刀參數(shù)時(shí)，可選擇大轉(zhuǎn)速、小進(jìn)刀量的加工方案。具體而言，工作人員可適當(dāng)增加機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速，在此基礎(chǔ)上，使用組合刀具及時(shí)更換加工刀具的方式，減小進(jìn)刀量，這種加工方式雖然會(huì)在短時(shí)間內(nèi)增加數(shù)控機(jī)床主軸的加工能耗，但從整個(gè)加工過程分析，由于轉(zhuǎn)速的提升和刀具的組合使用，促使零部件的加工效率會(huì)有所提升，并且可獲得更好的表面加工質(zhì)量。

對(duì)于多軸數(shù)控加工機(jī)床而言，高轉(zhuǎn)速類型的加工方式本身也具有較好的加工效能，一些曲率相對(duì)較大的曲面的表面光滑度要求相對(duì)較高，這就需要工作人員適當(dāng)提高主軸轉(zhuǎn)速，方可適應(yīng)具體的工件加工要求。

2.3 及時(shí)保養(yǎng)數(shù)控機(jī)床機(jī)械系統(tǒng)，做好系統(tǒng)潤滑工作

若要維持較高的加工效能，工作人員應(yīng)及時(shí)保養(yǎng)數(shù)控機(jī)床的機(jī)械系統(tǒng)，做好系統(tǒng)潤滑工作。此間，對(duì)于機(jī)床主軸、傳動(dòng)機(jī)組等部分，在長時(shí)間的運(yùn)行后，由于加工溫度的持續(xù)影響，可能會(huì)導(dǎo)致潤滑油膜失效，引起傳動(dòng)機(jī)組運(yùn)行阻尼增加，實(shí)際的發(fā)熱量可能會(huì)更大，進(jìn)而影響數(shù)控機(jī)床的加工效能。為此，工作人員可定期對(duì)數(shù)控機(jī)床的主要傳動(dòng)機(jī)組進(jìn)行拆裝潤滑。但數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)機(jī)組一般相對(duì)復(fù)雜，并且對(duì)拆裝的要求較高，為此，工作人員在選擇拆裝方式以及潤滑劑時(shí)，一定要結(jié)合數(shù)控機(jī)床的具體形式。在進(jìn)行拆裝潤滑之前，如果不清楚此類性機(jī)床的潤滑要求，工作人員可與生產(chǎn)廠家進(jìn)行溝通，詳細(xì)了解此類型機(jī)床的潤滑要求。如果機(jī)床內(nèi)部的零部件出現(xiàn)了損壞，工作人員也應(yīng)第一時(shí)間處理此類零部件，避免出現(xiàn)加工期間的連鎖反應(yīng)，影響數(shù)控機(jī)床的加工安全性。

3 結(jié)語

總之，為了提高數(shù)控機(jī)床的加工效能，工作人員應(yīng)在確保數(shù)控機(jī)床加工安全的基礎(chǔ)上，在NC程序編寫、刀具參數(shù)選擇以及數(shù)控機(jī)組潤滑等層面提高數(shù)控機(jī)床的加工效能。在應(yīng)用數(shù)控機(jī)床加工工件時(shí)，選擇合適的加工機(jī)床也是提高加工效能的途徑之一。不同類型的數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速不同，加工效率自然也會(huì)有所差異。但需要注意的是，由于數(shù)控機(jī)床的加工成本相對(duì)較高，工作人員在使用數(shù)控機(jī)床時(shí)，也應(yīng)考慮加工成本的要求，做好成本控制與加工效能控制的權(quán)衡工作。