劉志川 吳定秀 齊穎 郭超童 廉岳霖

首都航天機(jī)械有限公司，北京 100076

傳統(tǒng)的機(jī)械加工方案面臨著工期緊張、工程量巨大以及人工成本較高等諸多弊端，這些問(wèn)題的存在使得機(jī)械加工方案的選擇和機(jī)械加工工藝的改革成為機(jī)械研究領(lǐng)域不可回避的課題。隨著技術(shù)發(fā)展和信息系統(tǒng)的進(jìn)步，利用數(shù)控加工技術(shù)提升機(jī)械加工的效率和能力已經(jīng)成為目前機(jī)械加工的主要發(fā)展方向。在今后的機(jī)械加工領(lǐng)域，數(shù)控加工工藝的運(yùn)用將具有更為廣闊的空間。

1 數(shù)控加工在機(jī)械加工技術(shù)中的作用

在技術(shù)條件的變革和市場(chǎng)需求的逐漸提高過(guò)程中，機(jī)械制造技術(shù)是否能夠符合市場(chǎng)要求，是否具有高效率已經(jīng)成為全社會(huì)關(guān)注的問(wèn)題。具體來(lái)看，機(jī)械加工所完成的設(shè)備制造需要具備性能和精密度等多方面的高要求，同時(shí)設(shè)備的更新?lián)Q代速度加快，也使得機(jī)械加工的生產(chǎn)方式由傳統(tǒng)的大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樾∨可a(chǎn)。因此,在機(jī)械加工過(guò)程中，需要利用技術(shù)條件的創(chuàng)新來(lái)保證設(shè)備產(chǎn)品加工的效率性。自動(dòng)化和智能化作為信息時(shí)代的發(fā)展方向，也為機(jī)械加工的革新帶來(lái)了前所未有的契機(jī)，機(jī)械加工通過(guò)引入全新的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化的生產(chǎn)方式，不僅是改變了原有機(jī)械加工的生產(chǎn)模型，更是借助技術(shù)優(yōu)勢(shì)提升機(jī)械加工自身的質(zhì)量水平。在現(xiàn)階段，越來(lái)越多的機(jī)械加工生產(chǎn)單位開(kāi)始引入全新的數(shù)控設(shè)備，通過(guò)工藝裝備革新和自動(dòng)化機(jī)床的購(gòu)置，在保證了效率得到提高的同時(shí)，成本也大幅度的降低。相較于以往的通用機(jī)床，新技術(shù)條件下的數(shù)控自動(dòng)化機(jī)床具有更高的自動(dòng)化程度，對(duì)于部分精密設(shè)備的生產(chǎn)制作有著極高的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。例如在部分曲面輪廓零件當(dāng)中，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用可以使其拜托傳統(tǒng)的仿形機(jī)床生產(chǎn)條件，從而達(dá)到精度更高的設(shè)備生產(chǎn)要求。基于目前的市場(chǎng)前景和機(jī)械加工的發(fā)展要求來(lái)看，通過(guò)合理引入數(shù)控設(shè)備，提升加工系統(tǒng)的應(yīng)用能力和自動(dòng)化水平，將是未來(lái)面向更高市場(chǎng)需求的機(jī)械加工的主要出路[1]。

2 數(shù)控加工的優(yōu)勢(shì)

第一，目前應(yīng)用于計(jì)算機(jī)技術(shù)中的數(shù)控加工技術(shù)首先具有適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)?；谟?jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)控技術(shù)在面向傳統(tǒng)機(jī)械加工時(shí)能夠表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)。其中通過(guò)數(shù)控機(jī)床所完成的零件加工，可以通過(guò)重新編程的方式，寫入全新的程序，最終實(shí)現(xiàn)新的零件的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，相較于傳統(tǒng)的加工方式，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用使得整個(gè)加工設(shè)計(jì)過(guò)程能夠省略掉大部分機(jī)械改造硬件和機(jī)械控制硬件，操作人員可以直接通過(guò)計(jì)算機(jī)操作面板來(lái)完成大部分零件加工的操作任務(wù)。

第二，機(jī)械加工中引入數(shù)控加工技術(shù)，能夠大幅度提高設(shè)備生產(chǎn)的精密度和管理能力，從而避免因較大誤差所造成的生產(chǎn)損失以及成本增加。在數(shù)控機(jī)床的實(shí)際使用當(dāng)中，其內(nèi)部的傳動(dòng)系統(tǒng)以及其固有的機(jī)床結(jié)構(gòu)，具有極高的穩(wěn)定性，能夠保證機(jī)床整體的細(xì)節(jié)控制維持在一個(gè)非常細(xì)小的范圍之內(nèi)。例如常見(jiàn)的數(shù)控機(jī)床當(dāng)量可以達(dá)到1mm～1μm標(biāo)準(zhǔn)，加工精度甚至能夠達(dá)到±5μm這一水平。此外，在具體的數(shù)控機(jī)床的加工應(yīng)用中，依托于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通信技術(shù)，也能夠提高生產(chǎn)過(guò)程中的管理能力，從而有效降低人為因素所產(chǎn)生的各種誤差。

第三，基于數(shù)控機(jī)床所開(kāi)展的設(shè)備加工生產(chǎn)具有更高的加工效率。在數(shù)控機(jī)床中，機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速極高，在進(jìn)行設(shè)備切削時(shí)能夠快速完成。同時(shí)，其內(nèi)部的工件裝夾和刀具更換能力更強(qiáng)，相較于傳統(tǒng)的人工加工方式，更具時(shí)效性。此外，在部分復(fù)雜設(shè)備的生產(chǎn)當(dāng)中，數(shù)控機(jī)床所具有的多軸聯(lián)動(dòng)能力，能夠有效地實(shí)現(xiàn)任意軌跡下的運(yùn)動(dòng)和加工，從而將曲面或曲線設(shè)備的加工方式進(jìn)行了改善，在部分異性零件的加工中，加工速率可提高90%左右。

3 機(jī)械加工技術(shù)中數(shù)控加工的具體應(yīng)用

3.1 機(jī)械加工

機(jī)械加工的實(shí)際操作對(duì)于機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行能力和應(yīng)用壽命要求較高，一旦設(shè)備能力不足或者達(dá)到、超過(guò)使用壽命期限，其機(jī)械生產(chǎn)就會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，進(jìn)而影響到產(chǎn)品加工的生產(chǎn)質(zhì)量。而在數(shù)控加工技術(shù)之中，機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性得到了全面提高。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為數(shù)控加工技術(shù)的中心處理環(huán)節(jié)，能夠通過(guò)遠(yuǎn)程操控、故障識(shí)別和故障報(bào)告等方式，對(duì)已經(jīng)發(fā)生故障的機(jī)械加工設(shè)備做出判斷，并利用主控制系統(tǒng)對(duì)故障進(jìn)行處理，從根本上避免故障問(wèn)題所造成的設(shè)備應(yīng)用效率降低；與此同時(shí)，數(shù)控加工的系統(tǒng)能力還可以通過(guò)具體的編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如在驅(qū)動(dòng)程序中就可以借助編程方法，實(shí)現(xiàn)命令的下達(dá)，并對(duì)具體的加工設(shè)備進(jìn)行控制。其中機(jī)床設(shè)備的主軸運(yùn)行、變速等的控制，都可以由計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)來(lái)完成，操作人員只需要通過(guò)終端控制模塊就可以完成整個(gè)加工流程的控制；在復(fù)雜零件的加工生產(chǎn)中，數(shù)控加工技術(shù)還能夠體現(xiàn)出更為顯著的作用和優(yōu)勢(shì)。

3.2 工業(yè)生產(chǎn)

工業(yè)生產(chǎn)對(duì)于機(jī)械化操作的要求較高，機(jī)械加工工藝能否滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求，已經(jīng)成為現(xiàn)階段評(píng)判機(jī)械加工工藝的主要著眼點(diǎn)，優(yōu)秀的機(jī)械加工工藝往往在工業(yè)生產(chǎn)和工程建設(shè)當(dāng)中發(fā)揮作用。相較于傳統(tǒng)的機(jī)械生產(chǎn)，目前的機(jī)械加工工藝在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于人工的節(jié)約，并且對(duì)于加工作業(yè)環(huán)境的需求也逐漸降低。而傳統(tǒng)的機(jī)械加工在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，除了需要面對(duì)人力加工所無(wú)法完成的工成項(xiàng)目，同時(shí)還需要在面對(duì)加工作業(yè)環(huán)境改變的前提下，進(jìn)行積極的機(jī)械生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變。對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)要求來(lái)說(shuō)，數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用，提升了生產(chǎn)環(huán)節(jié)各個(gè)方面的機(jī)械保障，使得人工成本得到了有效控制，借助機(jī)械化作業(yè)方式，將自動(dòng)化命令等手段融入工業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中，極大地豐富了工業(yè)生產(chǎn)的價(jià)值和發(fā)展前景[2]。

以汽車工業(yè)生產(chǎn)為例，傳統(tǒng)的汽車工業(yè)在進(jìn)行機(jī)械生產(chǎn)加工時(shí)，汽車零部件的焊接和噴漆工作，完全需要依靠人力來(lái)完成，而人工作業(yè)所具有的弊端除了加工周期長(zhǎng)之外，還存在一定的誤差問(wèn)題，汽車生產(chǎn)中的曲軸加工，是對(duì)精度要求極高的部分，一旦人工出現(xiàn)疏漏，就會(huì)造成整個(gè)加工的失敗。而在數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用條件之下，汽車機(jī)械的生產(chǎn)加工得到了很大的改善，其中曲軸柔性加工、變速箱加工等，對(duì)于精度要求較高的加工生產(chǎn)部分，都可以借助機(jī)器人和遠(yuǎn)程控制來(lái)完成，其中，數(shù)控加工中的高速加工中心裝設(shè)的激光設(shè)備，能夠分別開(kāi)展激光切割和激光焊接等高危加工步驟，在具體的加工環(huán)節(jié)中，操作人員利用遠(yuǎn)程操作，可以實(shí)現(xiàn)加工控制和加工現(xiàn)場(chǎng)的完全分離，保證相關(guān)人員的人身安全。

3.3 零件檢測(cè)

機(jī)械加工生產(chǎn)步驟中，零件檢測(cè)工序是保證零件出廠質(zhì)量的最后一道工序，通常情況下，零件檢測(cè)工作應(yīng)當(dāng)具備細(xì)致、全面等特點(diǎn)，避免存在零件故障或零件誤差而直接出廠。以往的零件檢測(cè)工作主要依靠質(zhì)檢人員進(jìn)行肉眼觀察來(lái)完成，這種檢查方式對(duì)于人工作業(yè)的要求高，肉眼檢查的細(xì)致性無(wú)法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)控制，部分復(fù)雜零件難以在質(zhì)檢過(guò)程中率先發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。而在數(shù)控加工技術(shù)中，通常采用全方位的檢測(cè)策略，通過(guò)多種檢測(cè)手段進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，再由系統(tǒng)控制中心形成檢測(cè)報(bào)告的方式，對(duì)零件已經(jīng)存在的問(wèn)題或可能存在的問(wèn)題做出歸納和判斷，這種檢測(cè)方式再簡(jiǎn)化了流程的同時(shí)，也能夠提高零件的出廠質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，數(shù)控加工技術(shù)所依賴的技術(shù)條件和系統(tǒng)控制能力，是相較于傳統(tǒng)機(jī)械加工中人工加工方式而言的。對(duì)于數(shù)控加工技術(shù)來(lái)說(shuō)，零件生產(chǎn)、設(shè)備加工中的復(fù)雜、精密的情況都可以借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析來(lái)完成判斷，并形成加工策略，這也使得數(shù)控加工技術(shù)成為現(xiàn)階段機(jī)械加工工藝中主要采用的技術(shù)創(chuàng)新手段。