数控技术在机床加工中的应用研究

石洪国

摘 要：数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段。它的广泛使用给机械制造业生产方式、产业结构、管理方式带来了深刻变化。随着高端制造业的不断完善和发展，一些传统的机械加工设施已经完全被数控产品所替代，数控技术已经大幅度加快了产品的新老替换的速度。因此，加工制造行业对生产产品的精准度又提出了新的生产要求。就数控机床加工技术现状、特点及在加工中的应用情况进行了分析和研究，对数控技术在机床中的广泛应用提供参考。

关键词：数控；技术；机床；加工

1 数控机床加工技术的现状

1.1 数控机床技术向精密、高效、柔性、集成的方向发展

进入21世纪，我国机床制造业既面临着提升机械制造业水平的需求而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入WTO后激烈的市场竞争的压力。近年来，各工业生产企业和科研单位投入生产使用的精密机床日益增多。这些精密机床主要是指：座标磨床、高精度丝杆车床、螺纹磨床、齿轮磨床、座标镗床、高精度滚齿机、高精度长刻线机和高精度圆刻线机等。从技术层面上来讲，加速推进数控技术将是解决机床制造业持续发展的一个关键。基于高速、复合、智能、环保的数控机床发展的技术平台，已成为发展数控机床产业的关键技术。从生产上看，成本、质量、生产率和产量、交货期是衡量企业生产能力和市场竞争能力的4个要素，采用传统的非数控生产方式只有达到一定阈值的大批量的规模生产才能取得上述4个方面的统一。因此，在当前激烈的市场竞争环境下，以生产为中心，企业为主导的卖方市场已转向以市场需求为中心、用户为主导的买方市场，产品需求呈现多样化和个性化，且产品经济寿命大大缩短，这首先将形成以多品种变批量的生产方式为主流的生产环境。

1.2 数控机床技术开发成果显著

经过多年的努力，我国机床工具行业有了很大发展，为国民经济和国防建设提供了大量的基础工艺装备。数控是现代机床的核心技术传统的机床延伸了人的体力，成为工作母机，而数控技术赋予机床一个大脑，使机床变得越来越“聪明”。当前，由于计算机辅助设计、制造和管理技术应用均取得了一定成果。它以高效率、高精度和高表面加工质量为基本特征，采用新型功能部件，尤其是直线电机和电主轴技术的不断改进，使机床的高速化水平进一步提高。数控技术已经从被动执行运动指令发展到能够“感知”机床的温度、振动、能耗等工况并加以调整和控制，在线测量工件尺寸、刀具破损和预测刀具寿命，以及防止刀具和运动部件干涉。

1.3 应用技术的开发推广，促进了数控机床技术水平的明显提高

数控车床作为当今使用最广泛的数控机床之一，主要用于加工轴类、盘套类等回转体零件，能够通过程序控制自动完成内外圆柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并进行切槽、钻、扩、铰孔等工作。随着产品结构不断优化，以数控机床为代表的高新技术产品已成为机床制造业的主攻方向。反映数控机床制造水平的重要技术指标，如主轴最高转速、快速移动速度、换刀速度、切削能力等参数正在向国际水平接近，一批关键技术获得重大突破，缩小了与世界先进水平的差距。例如，高精度机床、数控成套设备、数控专机等都在实践中得以广泛应用。

2 数控技术在机床加工中的应用步骤

2.1 认真分析零件图样，确定工件的装夹方式与设计夹具

能否认真分析零件图样将直接影响零件加工程序的编制及零件加工结果。因此，我们首先，必须审核加工零件轮廓的几何条件，对图样上不详尺寸及封闭的尺寸链进行处理。同时，确定控制其尺寸精度（尺寸公差）所要求的加工工艺，例如，在车削时，如沿X坐标轴运动的方向与其主轴轴线不垂直时，则无法保证垂直度。另外，在编程前要考虑并确定相关技术处理的方案。此外对零件的表面粗糙度，毛坯，材料与热处理，加工件数的要求均为工序安排及走刀路线的确定等不可忽视的重要参数。其次，确定工件的装夹方式与设计夹具。我们必须要根据已确定的工件加工部位、定位基准和夹紧要求，选用或设计夹具。由于数控车床主轴转速极高，为便于工件夹紧，多采用液压高速动力卡盘，它具有高转速、高精度、高夹紧力、调爪方便、使用寿命长等优点，可获得理想的夹持精度，从而满足夹持各种薄壁和易变形工件的特殊需要。如果采用液压自动定心中心架，定心精度可达0.03mm。

2.2 确定好加工方案

加工前要对所加工的零件拟定具体的加工方案。加工方案又称工艺方案，数控机床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路线等内容。数控机床是应用数字控制原理，以数值数据的形式描述操作命令，并按照规定的程序自动进行工作过程的机床。在数控机床加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影响，在对具体零件制定加工方案时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。所以，加工前必须要对零件进行拟定加工方案。特别是在数控车床加工中，加工工艺的制定则比普通车床显得更为重要，也要更为详细，因为在普通车床加工中，制定了工艺卡，操作者按加工工艺进行操作，在加工中如遇到某些问题，（如在加工内孔时，铁屑堵塞，可停机清理），可灵活进行调整处理，不会受太大影响，而数控车床则不同。数控车床受控于程序指令，加工过程都是自动进行加工的，每一个数据、加工路线、刀具、切削用量的不合理，都会造成工作量的成倍增加。因此，我们必须要对加工工艺过程分析，拟定加工方案，选择合适的刀具和切削用量，确定加工线路和加工内容，设计合适的夹具及装夹方法等。

2.3 合理编程，高效生产

数控编程就指技术人员根据加工零件的图样和工艺要求，将零件加工的工艺过程及加工过程中需要的辅助动作，按照加工顺序和数控机床中规定的指令代码及程序格式编写加工程序的过程。因此，我们必须坚持合理编程，保证零件加工质量。根据图纸要求编制出的加工程序应符合每个单独的几何要素（即直线，斜线和圆弧等）的要求。在加工程序的编制工作中，应以最少的程序段数来实现对零件的加工，以减少出错的机率，提高编程工作的效率，合理调用G命令使程序段最少构成零件加工的各条程序。对于主程序段数要在保证其加工精度的条件下进行计算才能得到的非曲线轨迹零件的加工，此非圆曲线应按逼近原理划分成若干个主程序段。这种操作不仅可以大大减少参数计算的工作量，还能减少程序输入的时间和机床内存的占有量。合理地选择G命令，不仅可以使程序段减少，还能保证走刀路线最短。

3 结束语

总之，数控技术和数控装备也是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。由于数控机床是机电工业的重要基础装备，是汽车、石化、电子等支柱产业及重矿产业生产现代化的最主要手段，也是世界第三次产业革命的一个重要内容。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，作为一名科技工作者，我也会加强对数控机床技术的研究和分析，从而确保企业生产更科学，更高效地进行。