數(shù)控技術(shù)在數(shù)控銑床中的應(yīng)用研究

王震

Abstract： In numerical control milling machine， numerical control technology is the key technology in the core position， reasonable use of numerical control technology in numerical control milling machine， not only can effectively promote the promotion of mechanical processing manufacturing level， but also can provide strong support for the development of numerical control milling machine industry. Therefore， we should pay high attention to the application of NUMERICAL control technology， and actively explore reasonable application measures， better play the advantages and role of numerical control technology， promote the rapid development of China's industry. Based on this， this paper analyzes the NUMERICAL control milling machine， and the application of numerical control technology in numerical control milling machine is explored， only for your reference.

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床;工作流程;應(yīng)用措施;數(shù)控技術(shù)

Key words： CNC milling machine;workflow;application measures;numerical control technology

中圖分類號(hào)：TG659 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2022）04-0118-03

0 ?引言

在計(jì)算機(jī)以及信息技術(shù)的推動(dòng)下，數(shù)控技術(shù)更加完善，并且在很多領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用，并且取得了十分顯著的應(yīng)用效果，對(duì)推動(dòng)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。而數(shù)控技術(shù)在數(shù)控銑床中的應(yīng)用，有助于提升數(shù)控銑床的機(jī)械加工制造水平，在很大程度上提升了機(jī)械借工制造的信息化與現(xiàn)代化水平。不僅可以更好地保證機(jī)械加工制造的質(zhì)量，同時(shí)也有助于降低生產(chǎn)成本，尤其對(duì)于人工成本的節(jié)約效果更加顯著。因此數(shù)控技術(shù)有著十分顯著的應(yīng)用優(yōu)勢和應(yīng)用前景，針對(duì)數(shù)控技術(shù)在數(shù)控銑床中的應(yīng)用研究具有十分重要的意義。

1 ?數(shù)控技術(shù)分析

所謂數(shù)控技術(shù)，是指借助數(shù)字信息控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)和機(jī)械工作，是多項(xiàng)現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)的集成，具有效率高以及精度高的特點(diǎn)，是推動(dòng)制造業(yè)智能化發(fā)展的重要手段。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于加工精度、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)效益的提升具有十分重要的意義，借助數(shù)控技術(shù)，可以提升機(jī)床加工精度，更好的保障產(chǎn)品的質(zhì)量，能夠顯著提升產(chǎn)品的合格率。借助數(shù)控機(jī)床，能夠采用較大的切削用量，因此可以顯著提升生產(chǎn)效率。除此之外，在數(shù)控技術(shù)的支持下還能實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)換刀以及自動(dòng)換速等，因此極大地提升了機(jī)械生產(chǎn)的自動(dòng)化水平。除此之外數(shù)控技術(shù)還具有適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)和優(yōu)勢，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，可以使機(jī)床按照相應(yīng)的數(shù)控程序進(jìn)行自動(dòng)化加工，其加工工作是由數(shù)控程序所決定的，如果加工對(duì)象發(fā)生轉(zhuǎn)變，則只需對(duì)程序作出調(diào)整即可，因此其適用性更強(qiáng)。近年來，雖然我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展取得了顯著的成就，但是相較于國際上的先進(jìn)水平仍然存在著較大的差距，目前的技術(shù)水平與機(jī)械加工制造需求之間仍存在一定的差異，技術(shù)發(fā)展明顯落后于應(yīng)用需求，尤其針對(duì)關(guān)鍵性的核心技術(shù)研發(fā)能力明顯不足，相關(guān)的高端人才較少，這些都是我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展所面臨的重要問題和挑戰(zhàn)。

2 ?數(shù)控銑床概述

數(shù)控銑床通常也被稱為CNC銑床，是指通過電子計(jì)數(shù)字化信號(hào)進(jìn)行控制的銑床，相較于一般銑床，數(shù)控銑床的自動(dòng)化水平更高，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工，雖然數(shù)控銑床與一般銑床的結(jié)構(gòu)基本相同，并且加工工藝相似，但是數(shù)控銑床因自身自動(dòng)化水平高的特點(diǎn)而更具優(yōu)勢，因此在機(jī)械加工中的應(yīng)用也更為廣泛。數(shù)控銑床具有較強(qiáng)的加工能力，在零件加工過程中，相較于普通銑床，數(shù)控銑床在靈活性以及適應(yīng)性等方面均占據(jù)較大的優(yōu)勢，尤其在輪廓外形復(fù)雜的零件加工過程中，數(shù)控銑床的優(yōu)勢更為顯著，如針對(duì)三維空間曲面類零件的加工便需要更多的借助數(shù)控銑床來實(shí)現(xiàn)。數(shù)控銑床進(jìn)行機(jī)械加工，可以更好地保障加工精度，同時(shí)還可以更好地更好地規(guī)避人為操作失誤，可以更好地保障加工質(zhì)量。數(shù)控銑床形式具有多樣化的特點(diǎn)，不同形式的數(shù)控銑床雖然有著不同的特點(diǎn)，但是其存在著較多的相似之處。如數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)通常都由床身、銑頭、升降臺(tái)、工作臺(tái)以及橫進(jìn)給部分組成。目前數(shù)控銑床在我國的應(yīng)用十分廣泛，未來高檔數(shù)控銑床將具有更大的市場潛力。

3 ?數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)與工作流程

3.1 數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)

數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)主要包括計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)裝置、控制裝置與輸入輸出裝置、邏輯控制器、測量反饋系統(tǒng)、CPU控制操作系統(tǒng)等，不同的結(jié)構(gòu)發(fā)揮著不同的作用。以NM7032型數(shù)控銑床為例，其性能參數(shù)見表1。3.1.1 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)是指CNC裝置，數(shù)控銑床通常也被稱為CNC銑床，由此可見該系統(tǒng)對(duì)于數(shù)控銑床的重要性。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、檢測反饋裝置、系統(tǒng)通信接口板、控制命令軟件、PLC接口等共同構(gòu)成。借助該系統(tǒng)可以控制數(shù)控銑床執(zhí)行輸入加工程序，實(shí)現(xiàn)零件的自動(dòng)化加工。該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)輸出控制命令，促使銑床執(zhí)行加工命令，是實(shí)現(xiàn)零件自動(dòng)加工的關(guān)鍵。

3.1.2 伺服系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)裝置和測量反饋系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)裝置是數(shù)控銑床的重要結(jié)構(gòu)部分之一，是實(shí)現(xiàn)數(shù)控銑床運(yùn)行的關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)。而對(duì)于測量反饋系統(tǒng)而言，同樣具有十分重要的作用，借助該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的測量以及對(duì)位置的測量，通過測量反饋系統(tǒng)，可以更好地控制在主軸、進(jìn)給速度閉環(huán)控制。除此之外，進(jìn)給伺服系統(tǒng)還能夠及時(shí)準(zhǔn)確的獲取相關(guān)指令，如針對(duì)加工速度的質(zhì)量或者相關(guān)的位置方面的指令等，進(jìn)而更好的保證機(jī)械加工的規(guī)范性，確保產(chǎn)品的質(zhì)量和加工精度。

3.1.3 控制裝置和輸入輸出裝置

借助控制裝置，可以有效提升人機(jī)之間的聯(lián)系，同時(shí)該裝置還能夠?qū)ぜ庸こ绦蜃詣?dòng)進(jìn)行記錄，并且還能對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化的分析，有助于提升工件加工程序的合理性。除此之外，輸入輸出裝置是數(shù)控銑床與外界進(jìn)行信息交換的關(guān)鍵裝置。這樣一來，便可以將控制裝置記錄的加工程序傳輸至數(shù)控系統(tǒng)之中。另外，數(shù)控銑床與外部設(shè)備的通信還可以借助現(xiàn)代化的通信方式來實(shí)現(xiàn)，如借助柔性制造系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)便可以實(shí)現(xiàn)這一功能。

3.1.4 可編程邏輯控制器與CPU控制操作

數(shù)控銑床的這部分結(jié)構(gòu)的功能，主要表現(xiàn)在對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的邏輯運(yùn)算和順序動(dòng)作以及I/O控制系統(tǒng)的執(zhí)行方面，I/O控制電路能夠和電氣控制設(shè)備的管理系統(tǒng)相結(jié)合，不但負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)中產(chǎn)生的指令加以接收，同時(shí)還能夠?qū)ζ溥M(jìn)行轉(zhuǎn)碼處理，將相應(yīng)指令轉(zhuǎn)換為程序控制信息，這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控銑床的有效控制，保障數(shù)控銑床的自動(dòng)化加工。

3.1.5 數(shù)控銑床功能主體

功能主體是數(shù)控系統(tǒng)的控制目標(biāo)，是數(shù)控銑床系統(tǒng)的重要組成，其作用主要體現(xiàn)在執(zhí)行數(shù)控系統(tǒng)命令方面，因此各功能主體是數(shù)控銑床的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。

3.2 數(shù)控銑床與數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行流程

數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，首先要明確數(shù)控銑床與數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行流程，在此基礎(chǔ)上才能實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控技術(shù)的合理應(yīng)用。在數(shù)控銑床運(yùn)行過程中，首先會(huì)將相關(guān)的加工步驟、加工工序、零件和工件之間的相對(duì)位移轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的代碼，在此基礎(chǔ)上生成NC程序，然后將NC程序輸入，輸入過程中，可以采用人工的方式輸入，也可以借助控制介質(zhì)進(jìn)行輸入。最后，通過數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令，數(shù)控銑床相關(guān)系統(tǒng)接收到指令之后，按照指令要求進(jìn)行機(jī)械加工。

3.2.1 轉(zhuǎn)譯編碼

在執(zhí)行轉(zhuǎn)譯編碼程序的過程中，數(shù)控系統(tǒng)會(huì)將相關(guān)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使其轉(zhuǎn)化成為通用美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼進(jìn)行表達(dá)，然后再轉(zhuǎn)化刀補(bǔ)處理工序數(shù)據(jù)的格式，如使用刀具代號(hào)以及主軸的轉(zhuǎn)速等。

3.2.2 刀補(bǔ)處理工序

要結(jié)合工件輪廓來繪制輸入的工件加工程序，在數(shù)控銑床進(jìn)行工件加工過程中，需要借助刀具的位移形式來實(shí)現(xiàn)零件加工，將工件削切出不同的形狀，使其滿足設(shè)計(jì)要求。而刀具位移變化則是影響工件加工質(zhì)量和效率的主要因素，通過刀具位移變化切削工件的形狀，要以刀具的中心軌跡為依據(jù)。因此在接收到工件加工程序后，需要及時(shí)將工件技工輪廓轉(zhuǎn)化為刀具中心軌跡，這樣才能確保刀具準(zhǔn)確位移，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化切削，以免影響加工精度。

3.2.3 插補(bǔ)處理

插補(bǔ)過程中，數(shù)控銑床會(huì)根據(jù)所規(guī)定的內(nèi)插周期進(jìn)行，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)獲取的工件加工順序與供彈速度，對(duì)供彈軸的位置指令做出精確運(yùn)算，隨后在將運(yùn)算出來的命令傳遞至伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，最后在進(jìn)行切削與磨銑，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的加工。

3.2.4 可編程邏輯控制器控制

對(duì)動(dòng)作指令的控制主要由邏輯控制器負(fù)責(zé)，邏輯控制器具有可編程的特點(diǎn)，因此可以按照不同的程序?qū)?dòng)作指令進(jìn)行控制。在控制動(dòng)作指令過程中，邏輯控制器與數(shù)控銑床的傳感器、電氣設(shè)備等相關(guān)聯(lián)，以相關(guān)信號(hào)狀態(tài)為基礎(chǔ)，按照事先設(shè)定的邏輯程序執(zhí)行工件加工工序。

4 ?數(shù)控技術(shù)在數(shù)控銑床中的應(yīng)用

4.1 加強(qiáng)數(shù)控銑床數(shù)控技術(shù)的研發(fā)

數(shù)控技術(shù)是數(shù)控銑床應(yīng)用的重要基礎(chǔ)，為提升數(shù)控銑床的性能和加工精度與加工效率，需要加強(qiáng)對(duì)數(shù)控技術(shù)的研發(fā)。數(shù)控銑床需要借助數(shù)控及時(shí)進(jìn)行處理操作或者進(jìn)行控制，因此數(shù)控技術(shù)對(duì)于數(shù)控銑床的各方面性能會(huì)產(chǎn)生直接影響，數(shù)控技術(shù)水平的高度將直接影響到數(shù)控銑床作用的發(fā)揮，同時(shí)也會(huì)對(duì)機(jī)械加工質(zhì)量、效率等產(chǎn)生重要影響，只有不斷加強(qiáng)對(duì)數(shù)控技術(shù)的研發(fā)，才能為數(shù)控銑床的應(yīng)用提供更加有力的支持。因此，要以國際先進(jìn)水平的目標(biāo)，加強(qiáng)對(duì)數(shù)控技術(shù)的研發(fā)，提升技術(shù)水平和應(yīng)用效果，為數(shù)控銑床的高效應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

4.1.1 強(qiáng)電關(guān)斷程序軟件

強(qiáng)電關(guān)斷程序軟件在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用并不罕見，導(dǎo)致在數(shù)控銑床中的應(yīng)用則尚處于起步階段。但是強(qiáng)電關(guān)斷程序軟件的應(yīng)用，可以為數(shù)控銑床提供有力的支持，因此強(qiáng)電關(guān)斷程序軟件的研發(fā)已經(jīng)成為了應(yīng)用數(shù)控技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)給予高度的基礎(chǔ)。針對(duì)強(qiáng)電關(guān)斷程序軟件的應(yīng)用，可以為數(shù)控程序提供有力的安全保障。借助強(qiáng)電關(guān)斷程序軟件，在程序檢測到強(qiáng)電關(guān)斷信號(hào)時(shí)，便會(huì)對(duì)其他控制信號(hào)采取擱置處理，這樣一來，系統(tǒng)便會(huì)進(jìn)入到強(qiáng)電關(guān)斷的模式之中，實(shí)現(xiàn)自鎖的任務(wù)狀態(tài)。這種狀態(tài)在沒有人為二次開啟的情況下會(huì)一直持續(xù)下去，因此能夠更好地保障數(shù)控銑床運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，同時(shí)強(qiáng)電關(guān)斷程序軟件的應(yīng)用還能夠?yàn)楣ぜ庸ぞ忍峁┯辛Φ谋Ｕ稀?/p>

4.1.2 動(dòng)作順序連鎖控制程序軟件

動(dòng)作書序連鎖控制程序軟件的研發(fā)與應(yīng)用，也是數(shù)控技術(shù)研發(fā)的重要體現(xiàn)形式之一。數(shù)控銑床運(yùn)行過程中，其工作程序需要具備較高的紀(jì)律性，必須保障程序的規(guī)范性，否則會(huì)出現(xiàn)程序偏差，這不僅會(huì)影響工件加工質(zhì)量，而且還容易造成嚴(yán)重危害，如導(dǎo)致發(fā)生安全事故等。因此在數(shù)控銑床運(yùn)行過程中，必須保障其工作程序規(guī)范，而動(dòng)作順序連鎖控制程序軟件則可以為數(shù)控銑床工作程序控制提供有力的支持和保障。借助動(dòng)作順序連鎖控制程序軟件，可以控制數(shù)控銑床在完成前一個(gè)工序之后才能啟動(dòng)下一個(gè)加工工序，這樣一來便不會(huì)出現(xiàn)工序混亂的狀況，更好的保障工序的紀(jì)律性。

4.2 全面提升相關(guān)操作人員的綜合素質(zhì)水平

雖然數(shù)控銑床的自動(dòng)化程度較高，但是在應(yīng)用數(shù)控銑床進(jìn)行機(jī)械加工制造過程中依然需要有相關(guān)操作人員的參與。因此關(guān)操作人員的綜合素質(zhì)水平會(huì)對(duì)數(shù)控銑床的應(yīng)用效果產(chǎn)生重要影響，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，并借助專家講座以及技術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)等方式來幫助相關(guān)操作人員提升技術(shù)水平和操作能力。除此之外，高校也要承擔(dān)其優(yōu)秀操作人員培養(yǎng)的責(zé)任，既要注重理論教學(xué)，也要加強(qiáng)實(shí)踐操作訓(xùn)練，提升學(xué)生的數(shù)控銑床實(shí)際操作水平和能力，為社會(huì)和企業(yè)輸送更加優(yōu)秀的操作人才。企業(yè)要注重優(yōu)秀人才的引進(jìn)，近年來，機(jī)械加工方面的人才流失現(xiàn)象愈發(fā)顯著，尤其對(duì)于高水平技術(shù)人才而言，其數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于實(shí)際需求，導(dǎo)致企業(yè)面臨著人才不足的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，這也會(huì)給數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用帶來十分不利的影響。針對(duì)這種情況，需要高校以及企業(yè)高度重視人才培養(yǎng)，提升操作人員以及專業(yè)學(xué)生的綜合素質(zhì)水平，進(jìn)而為數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用奠定人力資源基礎(chǔ)。

4.3 科學(xué)管理刀具使用

刀具使用對(duì)數(shù)控銑床的加工精度、穩(wěn)定性及加工效率有很大影響。因此在數(shù)控銑床中應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，需要科學(xué)管理刀具使用，保障刀具得到科學(xué)合理的應(yīng)用，這樣才能更好的發(fā)揮出數(shù)控技術(shù)的作用和優(yōu)勢，同時(shí)也能更好的保障數(shù)控銑床的性能和作用。因此要充分認(rèn)識(shí)到刀具使用管理的重要性，并積極探索更加有效的刀具使用管理措施，提升刀具使用管理的水平與科學(xué)性。為此，首先要做好刀具的選擇工作，刀具的選擇要考慮耐磨屬性、強(qiáng)度以及剛性，這樣才能滿足數(shù)控銑床的應(yīng)用要求。刀具在長時(shí)間加工、磨銑或是材料硬度過大的情況下，需科學(xué)并正確地選擇刀具，這樣才能減少因刀具磨損或是崩裂造成的加工工件質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的情況，因此合理選擇刀具是保證加工工件質(zhì)量的關(guān)鍵，在實(shí)際的刀具使用管理過程中，應(yīng)結(jié)合使用需求，合理選擇刀具。其次，要加強(qiáng)刀具更換管理。大部分?jǐn)?shù)控銑床加工處在高溫和高壓的環(huán)境下，刀具在使用過程中長時(shí)間處于惡劣環(huán)境下，因此很容易出現(xiàn)性能下降等問題，這便需要加強(qiáng)刀具更換管理，定期更換刀具。同時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況做好對(duì)刀具的更新，一方面要考慮工件加工要求，另一方面又要根據(jù)刀具的損壞等實(shí)際狀況來更新刀具。例如針對(duì)工件表面精加工，則需要采用精度高、耐磨性能較好的刀具，以提高所加工工件的品質(zhì)和效果，降低返工問題的發(fā)生幾率，并提高了企業(yè)的經(jīng)營效益。因此在該階段應(yīng)加強(qiáng)對(duì)刀具的管理，及時(shí)更換刀具，以免對(duì)工件表面精加工造成不利影響。

4.4 確保人才補(bǔ)充

如今機(jī)械加工行業(yè)面臨著人才流失和無法得到高技術(shù)水平人才補(bǔ)充的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，與此同時(shí)，數(shù)控技術(shù)在數(shù)控銑床中的應(yīng)用，對(duì)高技術(shù)水平人才的需求量也在不斷提升，并且對(duì)人才的能力和技術(shù)水平也提出了更高的要求，針對(duì)這種情況，需要加強(qiáng)人才的補(bǔ)充，這樣才能保障機(jī)械加工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，才可以將數(shù)控技術(shù)在數(shù)控銑床中進(jìn)行更合理的運(yùn)用。高等院校也是優(yōu)秀人才教育陣地，承擔(dān)向社會(huì)輸出優(yōu)秀人才的重?fù)?dān)，高等教育也要強(qiáng)化校企雙方的協(xié)作，加強(qiáng)學(xué)校教學(xué)和企業(yè)的互動(dòng)，為中國加工制造業(yè)不斷輸入新的血液。此外，在校企協(xié)作過程中，加工企業(yè)也要為人才提供更多的保障與協(xié)助，如加工企業(yè)中的技能人員就可以承擔(dān)更多的實(shí)踐性課程，使企業(yè)學(xué)員更快地由理論課程中轉(zhuǎn)移到實(shí)際活動(dòng)，全面提升學(xué)生的數(shù)控技術(shù)實(shí)踐水平，為我國數(shù)控技術(shù)行業(yè)提供人才。校企合作能將理論與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，可以更好的保障人才培養(yǎng)效果。

5 ?結(jié)束語

在計(jì)算機(jī)以及信息技術(shù)的推動(dòng)下，數(shù)控技術(shù)更加完善，其應(yīng)用范圍也在不斷拓展，對(duì)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。數(shù)控技術(shù)在數(shù)控銑床中的應(yīng)用，有助于提升機(jī)械加工制造水平，同時(shí)也可以為數(shù)控銑床行業(yè)的發(fā)展提供有力支撐。因此要加強(qiáng)對(duì)數(shù)控技術(shù)的研發(fā)，同時(shí)在數(shù)控銑床要合理應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，促進(jìn)我國機(jī)械加工制造的發(fā)展。

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