數(shù)控機(jī)床加工中心技術(shù)研究

歐肖 馬保記

摘要：在技術(shù)水平不斷提升的過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，可以進(jìn)行小批量的零件加工。而數(shù)控機(jī)床加工中心技術(shù)主要包括刀具與編程、工藝過(guò)程設(shè)計(jì)等，需根據(jù)要求做好加工工作，從而提高加工精度。同時(shí)，也需要加大機(jī)床保養(yǎng)力度，提升其整體性能。

關(guān)鍵詞：數(shù)控;機(jī)床;加工

前言：

在信息技術(shù)快速發(fā)展的同時(shí)，傳統(tǒng)的制造業(yè)出現(xiàn)了變革，各個(gè)國(guó)家都加大了對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)的研究力度。數(shù)控技術(shù)在制造業(yè)中占據(jù)著重要地位，具有柔性化、自動(dòng)化等特點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床加工中心技術(shù)在數(shù)控機(jī)床的發(fā)展中占據(jù)著重要地位，因此本文將對(duì)數(shù)控機(jī)床加工中心技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1.數(shù)控機(jī)床概述

1.1概念

數(shù)控機(jī)床即數(shù)字控制機(jī)床，指的是含有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。機(jī)床中的程序控制系統(tǒng)可以有效處理控制編碼等程序，并進(jìn)行信息處理，之后利用數(shù)控裝置發(fā)出控制信號(hào)，對(duì)機(jī)床動(dòng)作進(jìn)行調(diào)整與控制，使機(jī)床根據(jù)相關(guān)要求自動(dòng)加工零件【1】。數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)使集成化與智能化的生產(chǎn)成為了現(xiàn)實(shí)。按照加工工藝方法可以將數(shù)控機(jī)床分為金屬切削類(lèi)、板材加工類(lèi)與特種加工類(lèi)等類(lèi)型;按照控制運(yùn)動(dòng)軌跡可以將數(shù)控機(jī)床分為點(diǎn)位控制類(lèi)、輪廓控制類(lèi)與直線(xiàn)控制類(lèi)等類(lèi)型;按照驅(qū)動(dòng)裝置的特點(diǎn)可以將其分為半閉環(huán)控制類(lèi)、混合控制類(lèi)等類(lèi)型。

1.2發(fā)展情況

數(shù)控機(jī)床是由美國(guó)發(fā)明家發(fā)明的，當(dāng)前機(jī)床產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化發(fā)展。美國(guó)、德國(guó)以及日本等國(guó)家的數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展較快，而我國(guó)的數(shù)控機(jī)床技術(shù)也不斷發(fā)展。

2.數(shù)控機(jī)床加工中心概述

2.1數(shù)控機(jī)床加工中心的構(gòu)成與分類(lèi)

（1）數(shù)控機(jī)床加工中心的構(gòu)成。數(shù)控機(jī)床加工中心是由多個(gè)部分共同構(gòu)成的，例如基礎(chǔ)部分、輔助裝置等。第一，基礎(chǔ)部件。構(gòu)成數(shù)控機(jī)床加工中心的基礎(chǔ)部件主要有立柱、工作臺(tái)與床身，承受著數(shù)控機(jī)床加工中心的靜載荷與加工過(guò)程中的動(dòng)載荷，因此基礎(chǔ)部件需要滿(mǎn)足一定的剛度要求。第二，主軸部件。該部件是由多個(gè)部分共同構(gòu)成的，例如主軸箱、主軸、主軸電動(dòng)機(jī)與主軸軸承等【2】。主軸的定位精度與旋轉(zhuǎn)精度會(huì)影響到數(shù)控機(jī)床加工中心的加工精度。第三，數(shù)控系統(tǒng)。其中有可編程序控制器、CNC裝置、面板操作系統(tǒng)以及伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其主要功能就是執(zhí)行控制動(dòng)作并進(jìn)行加工。第四，自動(dòng)換刀系統(tǒng)。其中有機(jī)械手與刀庫(kù)等部分，機(jī)械手可以根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令從刀庫(kù)當(dāng)中選擇合適的刀具，并將刀具裝到主軸中。第五，輔助裝置。數(shù)控機(jī)床加工中心的輔助裝置有很多，例如排屑、冷卻等系統(tǒng)，影響著加工精度與效率。數(shù)控機(jī)床加工中心具有工藝適應(yīng)性強(qiáng)、加工效率高等優(yōu)勢(shì)。

（2）數(shù)控機(jī)床加工中心的類(lèi)型。根據(jù)數(shù)控機(jī)床的形態(tài)與主軸布局的形式可以將數(shù)控機(jī)床加工中心分為立式加工中心、臥式加工中心、龍門(mén)式加工中心與復(fù)合加工中心等類(lèi)型。按照數(shù)控機(jī)床加工中心的換刀形式可以將其分為帶刀庫(kù)與機(jī)械手的加工中心、不含機(jī)械手的加工中心等類(lèi)型。

2.2數(shù)控機(jī)床加工中心的編程與刀具

第一，編程特點(diǎn)。在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床加工中心編程時(shí)，需要綜合分析工藝特點(diǎn)，合理安排加工工序;根據(jù)批量生產(chǎn)的具體情況，設(shè)置手動(dòng)換刀與自動(dòng)換刀等模式，并為自動(dòng)換刀留足夠的空間;可以應(yīng)用刀具機(jī)外預(yù)調(diào)，從而提升數(shù)控機(jī)床的利用率;需加大對(duì)編程的檢查力度并進(jìn)行試運(yùn)行;需要將不同的工序安排在不同的程序中;靈活利用系統(tǒng)編程處理功能。

第二，數(shù)控機(jī)床加工中心刀具與零件裝夾的選擇。首先，需科學(xué)選擇刀具。數(shù)控機(jī)床加工中心要求刀具具備良好的切削性能、功能豐富的工具系統(tǒng)與較高的精度。便需要根據(jù)這些要求選擇刀具，提升數(shù)控機(jī)床加工中心的加工精度。其次，需科學(xué)選擇零件的裝夾。在數(shù)控機(jī)床加工中心中，需要根據(jù)六點(diǎn)定位原則進(jìn)行零件的定位;需在綜合考慮更多加工內(nèi)容的基礎(chǔ)上選擇定位基準(zhǔn);若零件的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)出現(xiàn)偏差，需綜合分析裝配圖樣，明確設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的功能;避免零件定位基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)重合【3】。在數(shù)控機(jī)床加工中心中，夾具不僅需要進(jìn)行零件的裝夾，也需要根據(jù)定位基準(zhǔn)明確零件的加工原點(diǎn)。因此，需科學(xué)選擇。

2.3數(shù)控機(jī)床加工中心的工藝特點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床加工中心的工藝有一定的特點(diǎn)。第一，可加工高精度、高效率的工件。部分零件不屬于大批量生產(chǎn)，但又是設(shè)備中的關(guān)鍵零件，對(duì)精度與工期等方面的要求比較高。在傳統(tǒng)的機(jī)械加工中需要利用大量機(jī)床，加工周期相對(duì)較長(zhǎng)，且加工質(zhì)量會(huì)受到技術(shù)人員專(zhuān)業(yè)能力的影響，很容易出現(xiàn)殘次品。而應(yīng)用數(shù)控機(jī)床加工中心進(jìn)行加工可以自動(dòng)控制加工工序，簡(jiǎn)化了加工流程，也減少了人為干擾，可以在提升加工效率的同時(shí)保障產(chǎn)品質(zhì)量。第二，可加工較為復(fù)雜的零件。數(shù)控機(jī)床加工中心也分為多種類(lèi)型，其中四軸聯(lián)動(dòng)與五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床加工中心應(yīng)用了CAD/CAM技術(shù)，可以有效加工形狀復(fù)雜的零件。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床加工中心也應(yīng)用了DNC技術(shù)，可以滿(mǎn)足多種加工需求。第三，可進(jìn)行批量工件的加工。數(shù)控機(jī)床加工中心的柔性較強(qiáng)，不僅可以快速對(duì)一些特殊要求進(jìn)行反應(yīng)，也可以進(jìn)行批量生產(chǎn)，有利于提升經(jīng)濟(jì)效益。

2.4數(shù)控機(jī)床加工中心工藝過(guò)程的設(shè)計(jì)

在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，技術(shù)人員需要綜合考慮效率與精度這兩個(gè)方面。一般情況下，技術(shù)人員可以堅(jiān)持先粗后精、先面后孔、先基準(zhǔn)后其他的原則。在進(jìn)行一次裝夾加工時(shí)，技術(shù)人員可以?xún)?yōu)化工藝設(shè)計(jì)，從而一次完成對(duì)所有加工表面的加工?？紫导庸?duì)位置的精度要求比較高，所以在加工時(shí)技術(shù)人員應(yīng)合理安排加工順序，避免影響位置的精度【4】。此外，在加工過(guò)程中，技術(shù)人員需集中利用刀具，從而減少更換刀具的次數(shù)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，技術(shù)人員需要利用同一把刀具完成相應(yīng)的加工工序，之后再利用別的刀具進(jìn)行加工。但是，孔系加工的精度要求較高，如果是通過(guò)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)明確零件的加工部位，集中利用刀具就可能會(huì)出現(xiàn)重復(fù)定位等情況，所以不能應(yīng)用這種方式。

2.5數(shù)控機(jī)床加工中心的使用

為了充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床加工中心的作用，應(yīng)優(yōu)化其使用環(huán)境，科學(xué)制定操作規(guī)程。首先，技術(shù)人員需要保障數(shù)控機(jī)床加工中心處于相對(duì)陰暗的環(huán)境中，避免其受到陽(yáng)光照射或熱輻射的影響，同時(shí)也需要確保環(huán)境不潮濕、沒(méi)有太多的粉塵。其次，需要科學(xué)制定操作規(guī)程。例如，需要完善數(shù)控機(jī)床加工中心的維護(hù)保養(yǎng)制度、數(shù)控機(jī)床加工中心的交接班制度等，讓操作人員根據(jù)規(guī)定進(jìn)行操作，增強(qiáng)操作的規(guī)范性。再次，需要加強(qiáng)電源保障。可以應(yīng)用專(zhuān)線(xiàn)供電，也可以在電源處增設(shè)穩(wěn)壓裝置，減少電氣干擾。此外，不能長(zhǎng)期封存數(shù)控機(jī)床加工中心。在采購(gòu)數(shù)控機(jī)床加工中心之后，需要提高設(shè)備利用率，避免系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

3.數(shù)控機(jī)床加工中心的維護(hù)與保養(yǎng)

3.1數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)

在進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，維護(hù)人員需要嚴(yán)格遵循維護(hù)制度的要求、避免灰塵等雜物進(jìn)入到數(shù)控裝置當(dāng)中、避免系統(tǒng)過(guò)熱、定期對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的輸入裝置與輸出裝置進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)、定期檢修或更換直流電動(dòng)機(jī)電刷、定期檢修或更換存儲(chǔ)用電池、定期維護(hù)備用電路板。

3.2機(jī)械部件的維護(hù)

機(jī)械部件的維護(hù)保養(yǎng)也至關(guān)重要，其維護(hù)重點(diǎn)在于主傳動(dòng)鏈、滾珠絲杠螺紋副、刀庫(kù)與換刀機(jī)械手的維護(hù)。

3.3液壓與氣壓系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)

液壓系統(tǒng)與氣壓系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床加工中心中發(fā)揮著重要作用，維護(hù)人員需要定期清洗或更換系統(tǒng)當(dāng)中的分濾網(wǎng)或過(guò)濾器;定期檢查液壓系統(tǒng)中的油質(zhì)，并及時(shí)添加液壓油;定期進(jìn)行氣壓系統(tǒng)分水濾氣器的放水工作【5】。

3.4機(jī)床精度的維護(hù)保養(yǎng)

在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床的精度可能會(huì)下降，因此維護(hù)人員需要定期檢查數(shù)控機(jī)床的水平精度與機(jī)械精度，并進(jìn)行精度校正。其中，機(jī)械精度的校正方法包括軟方法與硬方法。軟方法指的是利用系統(tǒng)參數(shù)補(bǔ)償校正精度。而硬方法指的是在機(jī)床大修時(shí)調(diào)整機(jī)床當(dāng)中的零部件。

結(jié)語(yǔ)：

數(shù)控機(jī)床加工中心主要是由基礎(chǔ)部件、輔助裝置等共同構(gòu)成的，具有加工精度高、表面質(zhì)量好等特點(diǎn)。在應(yīng)用數(shù)控機(jī)床加工中心技術(shù)時(shí)需要了解其編程特點(diǎn)、科學(xué)選擇刀具與裝夾、優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，從而生產(chǎn)出質(zhì)量好、精度高的產(chǎn)品。為了保障機(jī)床的正常運(yùn)行，也應(yīng)當(dāng)做好系統(tǒng)、部件的維護(hù)保養(yǎng)工作，延長(zhǎng)機(jī)床的使用壽命，為制造業(yè)的發(fā)展提供助力。

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