論提高機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)水平的有效策略

聶采高

【摘 ? ?要】機(jī)械數(shù)控加工涉及到很多的專業(yè)性知識(shí)，在實(shí)際操作過(guò)程中對(duì)技術(shù)人員的專業(yè)能力有著很高的要求，如何確保機(jī)械數(shù)控加工質(zhì)量尤為關(guān)鍵?？紤]到機(jī)械數(shù)控加工的特點(diǎn)，筆者認(rèn)為在保證和提升機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)水平時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)從三個(gè)方面來(lái)著手，即合理選擇切削用量、使用多種方式確保數(shù)控機(jī)床控制精度、應(yīng)用新型技術(shù)開(kāi)展數(shù)控加工，以此全方位地提升機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)水平。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械數(shù)控加工 ?工業(yè)機(jī)器人 ?切削用量

中圖分類號(hào)：G4 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2021.11.012

就當(dāng)前階段的機(jī)械數(shù)控加工來(lái)說(shuō)，與之相關(guān)的上下游行業(yè)均對(duì)加工精度有很高的要求，均選擇將高精度加工作為研究的重點(diǎn)，這讓當(dāng)前的機(jī)械數(shù)控加工精度由微米級(jí)提升到亞納米級(jí)，甚至還提升到了納米級(jí)[1]。但就整體的機(jī)械數(shù)控加工情況來(lái)看，精度和效率還有一定的提升空間，可努力發(fā)展的方向還有很多，需要積極去探索保證和提升機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)水平的策略。本文重點(diǎn)從三個(gè)方面來(lái)分析這一問(wèn)題。

一、合理選擇切削用量

對(duì)于機(jī)械數(shù)控加工來(lái)說(shuō)，切削條件會(huì)直接影響加工的時(shí)間、刀具的壽命和加工的質(zhì)量，因而必須始終合理控制切削條件。在合理選擇切削用量時(shí)，要把控好三點(diǎn)要素，即切削速度、進(jìn)刀量和吃刀深度。

在切削速度控制中，本質(zhì)上是要控制切削線速度，而切削線速度主要由刀具材料和加工條件來(lái)決定。在刀具材料選擇上，若是硬質(zhì)合金，則可以將切削線速度控制為100米/分以上;若是高速鋼，則要盡量將切削線速度控制的較低，通?？刂茷?0米/分，甚至可以控制為20米/分～30米/分。在加工條件方面，若是粗加工，則切削線速度盡量低;若是精加工，則切削線速度盡量高;若是機(jī)床、工件、刀具的剛性系統(tǒng)差，則切削線速度盡量低。

在進(jìn)刀量控制上，精加工時(shí)加工件的表面粗糙度需要嚴(yán)格控制，走刀量要盡量取小;粗加工時(shí)可以取大一些，一般控制在0.3mm/主軸每轉(zhuǎn)以上。另外，在進(jìn)刀量控制時(shí)還要考慮機(jī)械數(shù)控機(jī)床的功率和刀具的剛性。在吃刀深度控制上，若是精加工，則吃刀深度控制為0.5（半徑值）;在粗加工時(shí)要結(jié)合工件、刀具、機(jī)床情況來(lái)合理確定。需要注意的是，若是機(jī)械數(shù)控機(jī)床主軸變速采用的是普通變頻調(diào)速，則當(dāng)主軸每分鐘轉(zhuǎn)速較低時(shí)勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致電機(jī)輸出功率隨之降低，出現(xiàn)這一種情況時(shí)，技術(shù)人員務(wù)必合理確定吃刀深度和進(jìn)刀量，要將兩者取得盡量小一些[2]。

二、使用多種方式確保數(shù)控機(jī)床控制精度

就數(shù)控機(jī)床加工精度的影響因素來(lái)說(shuō)，主要有三點(diǎn)：一是進(jìn)給機(jī)構(gòu)，二是編程誤差，三是氣溫和工藝系統(tǒng)熱變形。以進(jìn)給機(jī)構(gòu)為例，影響數(shù)控機(jī)床加工精度的部件主要是減速齒輪、支承軸承、聯(lián)軸節(jié)，這些部件在安裝時(shí)往往會(huì)不可避免的存在一些小間隙，相互作用下會(huì)對(duì)加工精度造成一定的影響，最終導(dǎo)致機(jī)械數(shù)控加工水平受到影響。再以工藝系統(tǒng)熱變形為例來(lái)說(shuō)，在機(jī)械數(shù)控加工環(huán)節(jié)，多個(gè)零部件在相互作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生摩擦反應(yīng)，繼而導(dǎo)致內(nèi)部部件因?yàn)闊醾鲗?dǎo)不平衡使工件變形，導(dǎo)致之前調(diào)整好的位置發(fā)生變化、工件和刀具的運(yùn)行質(zhì)量受到影響。

針對(duì)數(shù)控機(jī)床加工精度的影響因素，為確保數(shù)控機(jī)床控制精度，可以重點(diǎn)從三個(gè)方面來(lái)著手。

1.不斷提升數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的控制精度能力。目前可以使用的技術(shù)之一是高速插補(bǔ)技術(shù)，在連續(xù)進(jìn)給的過(guò)程中確保單位精細(xì)化，可以考慮在安裝分辨率設(shè)備在位置檢測(cè)裝置上，提升精度控制能力。

2.采用誤差補(bǔ)償技術(shù)。為了有效補(bǔ)償機(jī)械數(shù)控設(shè)備的熱變形設(shè)備和空間誤差，需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行綜合補(bǔ)償，可以考慮采用反向間隙補(bǔ)償、刀具誤差補(bǔ)償、絲桿螺距誤差補(bǔ)償?shù)认嚓P(guān)技術(shù)。長(zhǎng)期實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，通過(guò)合理應(yīng)用誤差補(bǔ)償技術(shù)可以大大提升機(jī)械數(shù)控機(jī)床的加工水平[3]。

3.采用網(wǎng)格解碼器。全過(guò)程監(jiān)測(cè)機(jī)械數(shù)控加工中心的運(yùn)動(dòng)軌跡精度，同時(shí)借助仿真技術(shù)去預(yù)測(cè)加工精度，有效控制零件的加工質(zhì)量。

三、應(yīng)用新型技術(shù)開(kāi)展數(shù)控加工

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)工業(yè)機(jī)器人在機(jī)械數(shù)控加工中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，而且取得了良好的加工效果。目前來(lái)看，數(shù)控加工中所應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人主要由主程序、夾取物料程序、物料裝夾到機(jī)床程序、中斷程序、機(jī)床運(yùn)行加工程序組成，在運(yùn)行過(guò)程中一旦發(fā)現(xiàn)存在緊急情況，工業(yè)機(jī)器人內(nèi)置的程序可以迅速檢測(cè)到危險(xiǎn)，并立即跳轉(zhuǎn)到中斷程序中去，開(kāi)展緊急性的處理措施，全面確保數(shù)控加工的安全。

就工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)線工作原理來(lái)說(shuō)，由PLC技術(shù)控制的機(jī)器人可以經(jīng)導(dǎo)軌回到零點(diǎn)，接收到命令后可以去到取料點(diǎn)，獲取到放料臺(tái)的物料到達(dá)位置信號(hào)后，機(jī)器人可以取料;取料之后等待數(shù)控機(jī)床打開(kāi)機(jī)床門;待機(jī)床門打開(kāi)后，機(jī)器人便可以將物料放入到卡盤中去;隨后機(jī)器人退出機(jī)床運(yùn)行的安全范圍，機(jī)床門可以正常關(guān)閉，此時(shí)數(shù)控機(jī)床也可以正常工作。待產(chǎn)品加工完成后，數(shù)控機(jī)床自動(dòng)打開(kāi)機(jī)床門，機(jī)器人夾住半成品撤出機(jī)床安全范圍，繼續(xù)進(jìn)行下一步的數(shù)控加工作業(yè)。值得一提的是，當(dāng)前所使用的工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)初步具備了數(shù)控加工零件的調(diào)試功能，借助坐標(biāo)點(diǎn)，工業(yè)機(jī)器人不會(huì)與機(jī)床有直接性的接觸，也不會(huì)影響上料的精確度和產(chǎn)品加工的精度。在隨后的調(diào)試過(guò)程中可以憑借人工智能技術(shù)自主去調(diào)試，當(dāng)調(diào)試工作完成后可以形成電子文檔，供技術(shù)人員直接瀏覽查看，以便快速進(jìn)入到下一個(gè)階段的生產(chǎn)中去?？偟膩?lái)說(shuō)，工業(yè)機(jī)器人的使用，讓機(jī)械數(shù)控加工更加智能化，不僅可以確保數(shù)控加工精度，而且可以讓數(shù)控加工更加簡(jiǎn)單化，安全性也有很大的提升，非常值得推廣應(yīng)用。

四、結(jié)語(yǔ)

鑒于機(jī)械數(shù)控加工的復(fù)雜性和專業(yè)性，在實(shí)際開(kāi)展數(shù)控加工時(shí)要嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范各項(xiàng)操作流程，控制好數(shù)控加工過(guò)程中的諸多細(xì)節(jié)。為更好的保證和提升機(jī)械數(shù)控加工水平，要重點(diǎn)做好合理選擇切削用量、使用多種方式確保數(shù)控機(jī)床控制精度、應(yīng)用新型技術(shù)開(kāi)展數(shù)控加工這三點(diǎn)工作，并加強(qiáng)數(shù)控加工過(guò)程中的責(zé)任管理、監(jiān)督管理力度，細(xì)化工作權(quán)責(zé)，確保各項(xiàng)機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)水平提升的策略可以貫徹和落實(shí)。

參考文獻(xiàn)

[1]龍波.機(jī)械數(shù)控加工技術(shù)水平提升的策略探究[J].南方農(nóng)機(jī)，2020，51（02）：165，199.

[2]龔樓鶴.機(jī)械加工技術(shù)中數(shù)控加工的應(yīng)用路徑淺述[J].中國(guó)設(shè)備工程，2020，437（01）：114-116.

[3]顧燕娜.數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的重要性分析[J].南方農(nóng)機(jī)，2021，52（02）：173-174.