機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工與應(yīng)用研究

蔣超

摘 要：在我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展過程中，農(nóng)業(yè)機(jī)械的作用可謂不可或缺。對此，為了讓農(nóng)業(yè)機(jī)械的作用得到最大限度的發(fā)揮，使其能高度配合農(nóng)業(yè)作業(yè)開展，便需要優(yōu)化農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工與應(yīng)用，保障農(nóng)業(yè)作業(yè)在高精度下開展，這樣便能夠最大限度提升農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工與應(yīng)用的實(shí)效性。本文通過闡述農(nóng)業(yè)機(jī)械配合基準(zhǔn)值的合理選擇，提出基軸制孔系的數(shù)控加工工藝，并根據(jù)實(shí)際情況提出農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工與應(yīng)用途徑，這樣有利于提升農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的安裝質(zhì)量，以此推動(dòng)我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域穩(wěn)定健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機(jī)械 孔系零件 數(shù)控加工

Abstract：The role of agricultural machinery is indispensable to the development of our modern agriculture. In this regard， in order to maximize the role of the agricultural machinery and make it highly compatible with agricultural operations， it is necessary to optimize the NC machining and application of the hole-making components of the base shaft in agricultural machinery， to ensure that agricultural operations in high-precision， so as to maximize the base shaft of agricultural machinery parts CNC machining and application effectiveness. This paper describes the rational selection of agricultural machinery matching reference values， proposes the NC machining process for the base shaft hole system， and proposes the NC machining and application approaches for the base shaft hole system parts in agricultural machinery according to the actual situation， this will help to improve the quality of agricultural machinery installations and thus promote the stable and healthy development of our modern agricultural sector.

Key words：agricultural machinery， hole series parts， CNC machining

基軸制孔系零件數(shù)控加工技術(shù)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，也是加工系統(tǒng)中非常重要的環(huán)節(jié)，直接影響著農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)成本。通過數(shù)控加工完成孔系零件的加工制作，可保證各結(jié)構(gòu)部分加工的精確性，數(shù)控加工孔系零件還具有以下優(yōu)勢：能夠確保較高的精度定位；可在不同的加工階段自動(dòng)完成刀具的更換，保證加工效率；可借助程序來校準(zhǔn)中心孔加工，同時(shí)還能根據(jù)余量設(shè)定孔的精度標(biāo)準(zhǔn)讓刀具的使用壽命得以延長；可同步完成孔加工的銑削作業(yè)的順利進(jìn)行[1]。此外，各個(gè)結(jié)構(gòu)部件都可以順利進(jìn)行。通過連接計(jì)算機(jī)軟件，再借助軟件編碼將可為加工的精度及效率提供保障。要降低數(shù)控孔加工零件系列的誤差，關(guān)鍵是要做好精密數(shù)控機(jī)床零件系列的設(shè)計(jì)。做好精度設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是做好精度預(yù)測，解決精度綜合問題。其中，精度預(yù)估的具體作用確定代加工工件的制造公差。通過制作以相應(yīng)精度等級為依據(jù)的閉鏈約束誤差模型，再基于對刀具于相應(yīng)工作間位姿方差的預(yù)估，這樣變更得出具體的加工工藝參數(shù)，從而為實(shí)現(xiàn)預(yù)期的精度目標(biāo)提供保障；而精度綜合問題則主要包含了零件制造公差的計(jì)算、差值均衡的控制以及最大位姿體積誤差的計(jì)算[2]。具體而言，精密綜合的本質(zhì)是計(jì)算一系列零件的生產(chǎn)公差。在此過程中，將最大目標(biāo)作為誤差靈敏度矩陣上的加權(quán)歐幾里德標(biāo)準(zhǔn)，然后使用具有相同精度水平的公差進(jìn)行平衡和限制。當(dāng)然，限制自然是基于線性規(guī)劃的平方問題。有效控制其精度，可以保證數(shù)控機(jī)床孔系列零件的直徑和深度誤差在合理范圍內(nèi)。繼而在滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求同時(shí)也能提升農(nóng)業(yè)機(jī)械的基準(zhǔn)值孔系零件加工水平。本文在研究的過程中通過選取基軸制孔系零件數(shù)控加工與應(yīng)用進(jìn)行分析，從而有效保證農(nóng)業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)加工質(zhì)量，為后期進(jìn)行基軸制孔系零件數(shù)控加工技術(shù)優(yōu)化提供重要的思路。

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械配合基準(zhǔn)值的合理選擇

1.1 孔軸配合的性質(zhì)

根據(jù)孔與軸不同的尺寸，可對兩者的配合關(guān)系劃分為如下三類，分別是間隙配合、過盈配合以及過渡配合。而以上三類配合關(guān)系分別適用于不同的情形。如過盈配合的主要作用便是能讓兩個(gè)配合件之間的聯(lián)結(jié)變得更加緊固；而合理的間隙配合則能讓兩個(gè)配件在一定的范圍內(nèi)相互運(yùn)動(dòng)；至于過渡配合這主要運(yùn)用于配合件間的相互定位[3]。當(dāng)然，實(shí)際的運(yùn)用過程尚要結(jié)合現(xiàn)實(shí)需求來合理選擇配合類型。同時(shí)，為方便選用及生產(chǎn)，國家也專門針對配合性質(zhì)擬定了一套固定化的配合性質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，這也為進(jìn)一步提高孔軸配合的契合度提供了保障。

針對精度尺寸的表達(dá)往往要依托于三項(xiàng)要素，分別為公稱尺寸、基本偏差以及公差等級。其中，公差等級作為對精度指標(biāo)的重要反饋，不僅與孔和軸的自身精度有著極為密切的關(guān)聯(lián)，且在配合尺寸中也能作為對配合件精度的丈量標(biāo)準(zhǔn)；而基本偏差這主要是對孔及軸尺寸與共稱尺寸間差距的反饋，而基于對孔軸組合偏差狀況的了解，也便為后續(xù)選用怎樣的配合性質(zhì)提供了參考依據(jù)。如當(dāng)了解到孔軸組合主要呈現(xiàn)出孔大軸小的狀況時(shí)，在選擇孔軸配合性質(zhì)時(shí)便應(yīng)以間隙配合為主，反之則需采取過盈配合。至于過渡配合則與以下兩項(xiàng)條件密切相關(guān)，分別是“批量的孔”以及“批量的軸”，雖從單一的配合上看，任何一個(gè)具體的配合通常只會(huì)具有間隙或過盈配合其中一種性質(zhì)，但因過渡配合所指為一批孔及一批軸的隨機(jī)配合。因此，任何單一配合的配合效果均有可能是間隙配合與過盈配合其中一種。

針對孔軸配合相關(guān)類型進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)基軸和按孔的相互尺寸包含3種，間隙配合、過渡配合、過盈配合。在具體的制造中，選擇配合方式至關(guān)重要，而如何選擇一般需 要結(jié)合配合的實(shí)際用途來進(jìn)行。如果用途是發(fā)揮緊固聯(lián)結(jié)效果，最好選擇過盈配合;如果用途是實(shí)現(xiàn)配合件之間的相對定位，應(yīng)該選擇過渡配合?？纵S之間的基本偏差組合對于配合性質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生較大影響，在完成組合后，如果出現(xiàn)孔大軸小的情況，屬于間隙配合范疇，相反則代表是過盈配合。這里的過渡配合主要指眾多的軸和眾多對應(yīng)的孔在隨機(jī)配合的情況下，單個(gè)配合的效果中包含間隙配合或過盈配合，可見過渡配合的條件必須要眾多的孔和眾多的軸，對于孔軸數(shù)量有一定要求。

1.2 孔軸配合的選擇

通常情況下，針對孔軸配合的具體選用會(huì)因孔軸的偏差不同，加之配合過程也是采取了隨機(jī)組合的方式，也便導(dǎo)致了諸多配合情況的產(chǎn)生，這不僅讓用戶面臨了更為復(fù)雜的選擇，也讓生產(chǎn)制造的難度大幅提升。因此，針對孔軸配合的實(shí)際選用應(yīng)首先對孔或軸其中一者的尺寸予以固定，而另一者則根據(jù)固定尺寸配合件及現(xiàn)實(shí)需求來做出相應(yīng)的調(diào)整，這樣才能確保所選用的孔軸均契合具體生產(chǎn)加工過程所需的配合性質(zhì)。不僅如此，此種處理方式還將具有以下幾大優(yōu)勢：一是固定其中一種配合件尺寸將會(huì)讓因隨機(jī)配合而產(chǎn)生的配合種類大大降低，從而為生產(chǎn)人員選擇提供便利；二是固定了任意一方尺寸，則生產(chǎn)加工過程也能根據(jù)現(xiàn)實(shí)需求隨時(shí)對配合件的規(guī)格做出相應(yīng)調(diào)整，從而擴(kuò)大了配合件的應(yīng)用范圍[4]。以上加工處理的方法便是所謂的基準(zhǔn)制，而以此為基準(zhǔn)，若固定對象為孔則細(xì)稱為基孔制；而若固定對象為軸，則被稱作基軸制。

由于諸多農(nóng)業(yè)機(jī)械所面臨的作業(yè)環(huán)境及性質(zhì)均有顯著差異，也因此導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)往往是將關(guān)注點(diǎn)放在了機(jī)械本身的經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性之上，至于美觀度及配合度則為其次。然而，因削減加工成本仍涉及到孔軸配合。因此，在不重視配合度的情況下，雖無需為孔軸加工步驟購買相關(guān)的加工工具，但也因配合度的問題容易導(dǎo)致諸多故障的發(fā)生，后因機(jī)械維修反而會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增高。故而在對農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行加工時(shí)，基軸制仍是不可忽視的重點(diǎn)。

1.3 基面的選擇

基面作為整個(gè)孔系零件加工過程均不容忽視的重要工作，也是保證孔系零件加工質(zhì)量的重要前提。因此，必須慎選適宜的加工基面并以模鍛的方式進(jìn)行毛坯加工，在提升毛坯精準(zhǔn)度的同時(shí)將外圓表面作為加工時(shí)的粗基準(zhǔn)，這樣便能對輔助工序予以簡化，從而為車削的精準(zhǔn)度提供保障。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工分析

數(shù)控機(jī)床中心作為機(jī)械領(lǐng)域中必不可少的重要加工設(shè)備，不僅綜合性能強(qiáng)，而且能夠滿足復(fù)雜工況下零件加工的要求。因此，它也應(yīng)引起機(jī)械領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。然而，在農(nóng)業(yè)機(jī)械方面，加工中心的應(yīng)用比例仍然很低，需要不斷改進(jìn)。對于帶有用于加工零件的CNC機(jī)床的農(nóng)業(yè)機(jī)器的主軸孔，專用機(jī)床的精度決定了該機(jī)床是否可以引入生產(chǎn)和加工市場。從加工孔系零件的數(shù)控機(jī)床控制誤差的種類來看，主要有靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差兩種。其中，靜態(tài)誤差主要由機(jī)床本身的影響引起。由于機(jī)床本身在生產(chǎn)過程中會(huì)造成熱變形、過大的切削負(fù)荷和較大的鉸鏈空間，因此也會(huì)導(dǎo)致機(jī)床誤差；動(dòng)態(tài)誤差是由機(jī)床刀具結(jié)構(gòu)的影響引起的。這主要是由于機(jī)床本身的刀具結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性，這將不可避免地在切削過程中引起振動(dòng)。振動(dòng)是機(jī)床加工誤差的主要原因[5]。從上述兩種誤差類型各自的產(chǎn)生原因中我們不難看出，靜態(tài)誤差無疑是導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床加工孔系零件時(shí)產(chǎn)生誤差的主要原因。

2.1 孔系數(shù)控加工

農(nóng)業(yè)機(jī)械的諸多零件均具有孔系的特征，且農(nóng)業(yè)機(jī)械對不同零件之間孔與孔的定位精度也有著嚴(yán)格要求。倘若農(nóng)業(yè)機(jī)械不要求孔的直徑精度及孔深，則利用普通機(jī)床加工孔系零件的過程便容易出現(xiàn)以下問題：①孔間距的定位尺寸無法得到有效保障；②一旦孔系的深度呈現(xiàn)出不一致的狀況，便容易導(dǎo)致加工出現(xiàn)深度尺寸錯(cuò)誤的問題；③當(dāng)存在孔徑尺寸不一致的孔系時(shí)，需要針對不同孔徑尺寸的孔系選用適宜的刀具，而頻繁更換刀具的過程便會(huì)降低加工效率；④不易掌握孔加工時(shí)的深度尺寸，致使后續(xù)加工出現(xiàn)差池；⑤對加工過程的控制主要依靠人力，且孔加工本身需要多名工人，進(jìn)而也導(dǎo)致了加工效率偏低[6]。

總之，普通鉆床加工農(nóng)機(jī)孔系并不利于掌控加工工藝，且因過程主要依靠人工來完成，故也很難保障加工質(zhì)量，尤其是在加工復(fù)雜孔系需要多名工人共同操作時(shí)，更是無法保障加工質(zhì)量，繼而也將對后續(xù)的生產(chǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

2.2 孔系零件數(shù)控加工

CNC機(jī)床模具中心是加工一系列孔零件時(shí)的強(qiáng)大力量。它在加工一系列孔時(shí)具有很大的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在：（1）與普通鉆頭相比，定位精度高；（2）可以完成自動(dòng)換刀。當(dāng)孔系統(tǒng)由不同孔組成時(shí)，可通過編程實(shí)現(xiàn)刀具的自動(dòng)更換，在一定程度上可有效提高加工效率，避免刀具安裝不當(dāng)造成的浪費(fèi)；（3）通過編程控制每個(gè)孔的深度，以提供其自身的深度尺寸；（4）機(jī)床中心具有豐富的圓孔加工功能，也可以加工不同種類的孔，如導(dǎo)孔；（5）在鉆孔過程中，通過編程控制進(jìn)給速度和其他相關(guān)參數(shù)，冷卻和切屑去除促進(jìn)了刀具壽命的提高；（6）除了孔加工，它還具有成型功能，可用于形成盒、槽等。對于CNC機(jī)械設(shè)備，巨大的機(jī)械功能使其受到歡迎。對于智能和靈活的生產(chǎn)系統(tǒng)，它取決于機(jī)械中心。隨著農(nóng)機(jī)制造業(yè)的現(xiàn)狀，加工中心在生產(chǎn)過程中逐年增加，但其在整個(gè)農(nóng)機(jī)裝備制造業(yè)加工設(shè)備中的份額仍然很低，尚未達(dá)到制造業(yè)的整體水平[7]。

3 農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工的應(yīng)用路徑

目前，大多數(shù)農(nóng)機(jī)制造公司對數(shù)控加工技術(shù)的使用并沒有表現(xiàn)出太大的熱情。造成這種現(xiàn)象的主要原因是，使用數(shù)控加工技術(shù)生產(chǎn)農(nóng)機(jī)是不可避免的。由于農(nóng)業(yè)機(jī)械在整個(gè)機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域中不屬于生產(chǎn)技術(shù)要求較高的產(chǎn)品，而數(shù)控加工屬于高精度加工技術(shù)的范疇，因此將其用于農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)是不經(jīng)濟(jì)的，甚至?xí)斐梢恍┵Y源浪費(fèi)。然而，隨著中國科技的不斷進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床中心的價(jià)格也大幅下降。加之如今的數(shù)控加工中心也更多的偏向于孔系零件加工中的孔加工以及輪廓銑削等內(nèi)容。因此，成本方面已然十分親民。不僅如此，隨著技術(shù)的不大提升，數(shù)控加工的質(zhì)量仍在不斷上漲。加之?dāng)?shù)控加工還將涉及到后續(xù)的保護(hù)及維護(hù)，故在阿金少了其他設(shè)備與人員使用的情況下，整體機(jī)床加工的成本也是機(jī)械制造企業(yè)可以承受的。因此，從長遠(yuǎn)角度來看，數(shù)控機(jī)床在孔系零件加工中的運(yùn)用可以達(dá)到更為理想的應(yīng)用效果。

農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工技術(shù)的優(yōu)勢非常突出，但數(shù)控加工技術(shù)的精度較差，很多復(fù)雜的零部件并不能夠被有效的應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械基軸制空系零件加工中，這樣便會(huì)嚴(yán)重影響到農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用效益。同時(shí)，在現(xiàn)代社會(huì)快速發(fā)展的背景下，農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工技術(shù)在應(yīng)用過程中對精度的要求不斷提升，數(shù)控領(lǐng)域的發(fā)展速度較快，從而大幅度推動(dòng)了農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用[8]。

當(dāng)前國產(chǎn)加工中心的質(zhì)量呈現(xiàn)出穩(wěn)步上升的趨勢，其基軸制孔系零件數(shù)控加工技術(shù)在應(yīng)用過程中的可靠性能夠滿足多種加工領(lǐng)域的需求，且后續(xù)的維護(hù)和保養(yǎng)成本較低，有效提升了農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工應(yīng)用的便利性。其中，非常關(guān)鍵的一點(diǎn)是當(dāng)前農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工的性能得到了大幅度提升，所以通過合理選擇數(shù)控加工中心，能夠有效減少加工人員的配置數(shù)量，大幅度降低基軸制孔系零件數(shù)控加工人員的成本，最大限度提升農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工的效率。

4 結(jié)語

總之，隨著我國農(nóng)業(yè)科技的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械現(xiàn)代化也已成為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的大勢所趨。因此，作為與農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)制造密切相關(guān)的孔系零件加工自然也要引起農(nóng)業(yè)機(jī)械制造企業(yè)的高度關(guān)注。而鑒于數(shù)控機(jī)床不僅能替代過往普通機(jī)床的基軸制孔系零件加工工作，且能達(dá)到節(jié)約成本的目的，更也更需引起相關(guān)企業(yè)的高度重視，繼而積極引進(jìn)當(dāng)代、先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床來控制好基軸制孔系零件的加工質(zhì)量，以此方能為農(nóng)業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)質(zhì)量提供保障，繼而在維護(hù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作的有序開展同時(shí)也促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊學(xué)智， 繪弘. 農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工的研究[J]. 湖北農(nóng)機(jī)化， 2018（4）：26-27.

[2]郭軍利.農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工的研究[J].河南農(nóng)業(yè)，2021（05）：53-54.

[3]王鵬.農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工論述[J].廣東蠶業(yè)，2020，54（03）：82-83.

[4]孔曉軍，申承均，于一灝.黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展制約因素分析及展望[J].農(nóng)機(jī)化研究，2008（02）：218-221.

[5]馬春新.農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工研究[J].機(jī)械管理開發(fā)，2022，37（11）：295-297.

[6]宋惠珍.農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工與應(yīng)用研究[J].南方農(nóng)機(jī)，2021，52（21）：42-43.

[7]劉晴云，張飛飛，陳雪嬌.激光加工技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械制造中的發(fā)展和應(yīng)用分析[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備，2020（10）：65-66.

[8]張浩.農(nóng)業(yè)機(jī)械化在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用與優(yōu)化研究[J].河北農(nóng)機(jī)，2022（17）：28-30.