对数控车工技术应用的探讨

张正春/牡丹江阀门总厂

对数控车工技术应用的探讨

张正春/牡丹江阀门总厂

数控车工技术是集自动化、柔性化、敏捷化与数字化制造等于一体的现代制造业的关键技术与基础技术，它可以高效化、优质化地加工产品零件，尤其是形状复杂的零件。文章公就数控车工技术的应用现状及具体技术进行分析。

数控车工；数控编程；数控车床

一、数控车工技术简介及其特点分析

（一）数控车工技术简介

1.数控车工技术的概述。数控车工技术通过利用数字化控制系统在数控车床上完成零件的整体加工。利用数控车工技术可以有效、快速地完成大量加工难度较大的曲面零件，并大大增加了零件加工的准确性及精确度。其中，数控车工技术主要包括数控机床加工工艺与数控编程技术两部分。

2.数控车工技术的关键技术：

（1）自适应控制技术。数控车床加工过程中的自适应控制技术主要由数控装备自动化监测对设备本身有影响的信息，自动性、连续性地调整系统的相关参数，以便改善数控系统的运行状态。

（2）专家技术。专家技术主要是将专家的经验与机床切削加工的一般规律与特殊规律输入系统，并结合相关加工工艺的参数数据库信息，建立智能化的专家系统，为数控系统提供优化的切削参数。专家技术可以有效地提高数控设备的编程效率，缩短生产准备的时间。

（3）故障自诊断技术。故障自诊断技术为数控机械设备提供了维护决策信息集成系统及智能诊断系统，包括二次监测功能、故障诊断功能、安全保障等功能。

（二）数控车工技术的特点

1.数控车工技术的优点：

（1）效率高。数控车工技术以数字化的控制手段，可以加快零件的互换速度，以计算机控制，对复杂的曲面零件进行快速加工。

（2）劳动强度低。数控车工技术的零件加工过程由全数控自动系统完成，其自动控制化水平较高，数控机床操作人员仅需密切监视数控设备的运行状况，大大降低了劳动强度。

（3）适应能力高。数控车工技术主要以数控加工系统为操作系统，可以通过调整系统的部分参数，及时修改或改善数控系统的运作情况，大大提高其适应能力，扩大其加工范围，提升其加工能力。

（4）准确度高。数控系统通过优化传动装置，可以有效地减少加工过程中出现人为误差的概率，大大提高数控设备的加工效率。

2.数控车工技术的缺点。虽然数控车工技术可以有效地提高生产、加工的效率及准确度，但其投资价格较高，而且对于加工部分形状较为复杂的零件时，其手工编程工作量较大，对数控设备的操作人员及维修人员专业化技术水平要求较高。

二、数控车工工艺与编程

（一）数控车工工艺与工装

1.切削用量的选择。由于数控车工工艺中的金属切削加工环节效率较高，其被加工材料、切削工具、切削条件是主要要素，它们与数控车床的加工时间、刀具寿命及加工治疗水平息息相关。其中，切削条件的三大要素为：切削速度、进给量、切身直接引起刀具的损伤。刀尖温度将会随着切削速度的提高而上升，并产生一定量的机械性、化学性、热能性的磨损。当切削速度提高20%时，刀具的使用寿命将会减少一半。

2.刀具的选择。数控车工工艺中的刀具选择较为重要，由于刀具的寿命与刀具磨损、被加工尺寸变化、表面质量、加工热量、切削噪声等相关。因此，在进行具体加工条件确定之前，应当结合实际情况进行判断，例如，不锈钢与耐热合金等较难加工的材料，应当选择冷却剂或刚性较好的刀刃。

（1）粗车时，由于粗车时大背的吃刀量及进给量较大，应当选择耐用度与强度较高的刀具；（2）精车时，由于精车的加工精度要求较高，应当选择精度高、耐用度较好的刀具；（3）另外，应当尽量采用机夹刀和机夹刀片。

3.夹具的选择：（1）尽可能选择通用夹具装夹工件，少选用专用夹具；（2）零件定位基准重合，尽量避免出现定位误差。

（二）加工路线

1.确定加工路线。加工路线主要是指数控机床在加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹与方向。在选择加工路线时，应当尽量缩短加工路线，减少刀具的空行程时间，确保其加工精度与表面的粗糙度符合要求。

2.加工路线与加工余量。由于数控车工技术对于数控车床的要求较高，在数控车床未达到普及使用的情况下，应当将毛坯上多余的余量，尤其是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。在使用数控车工工艺技术时，必须注意数控车床程序安排的灵活性。

三、数控技术的具体--数控机床

（一）数控机床概述

数控机床的数控系统经历了两个阶段、六个时代的发展：电子管、晶体管、集成电路、小型计算机、微处理器及基于PC机的通用CNC系统。当前，数控机床的类型，从最初的单一式铣床类数控机床，发展成为当前的金属切削类、特种加工类及特殊用途类数控机床。数控机床结合计算机、自动化控制、精密测量、机床制造及其配套技术的最新成果，它可以有效地解决当前产品的多样化及复杂化、产品研制生产周期短、精度要求高的难题。

2.数控机床的精度选择

数控机床根据用途可以分为简易型、超精密型、全功能型等等，各类数控机床的精度大小也是各不相同的。简易型数控机床主要用于部分车床与铣床，其最小运动分辨率为0.01mm，运动精度与加工精度都在0.03～0.05mm以上。而超精密型按其精度大小可以分为普通型与精密型。

3.数控机床结构。

（1）程序介质。程序介质主要以指令的形式记载各项加工信息，包括零件的加工工艺过程、工艺参数与刀具运动等，并将相关信息输入到数控装置内，由数控机床对零件进行切削加工控制。

（2）数控系统。数控系统为数控机床的核心系统，它通过接受输入的加工信息，并由数控装置的系统软件与逻辑电路进行译码、运算及逻辑处理，向伺服系统发出相应的脉冲，通过伺服系统控制机床运动部件按加工程序指令运动。

（3）伺服驱动。伺服驱动由伺服电机与伺服驱动装置组成，由数控装置发出速度与位移指令控制执行部件按进给速度与进给方向位移。

（4）机床主体。数控机床的动系统主要采用滚珠丝杠，其机床主体不仅结构简单，而且刚性好。

四、数控车工技术的发展趋势

当前，我国及世界各国制造业广泛应用数控技术，在提高制造能力与水平的同时，提升了本国适应市场变动的能力及竞争力。通过大力发展数控技术，可以有效地提高先进制造技术水平，并加速经济的发展。数控车工技术将往高速、高精、高效化及柔性化方向发展，并通过减少工序、辅助时间进行复合加工，向多轴、多系列控制化方向发展。

[1]胡占齐，杨莉。机床数控技术[M].北京：机械工业出版社，2002.

[2]王润孝，秦现生。机床数控原理与系统[M].西安：西北工业大学出版社，2000.