机械加工技术中数控加工的应用

2018-12-08刘志川吴定秀齐颖郭超童廉岳霖

海峡科技与产业 2018年7期

刘志川吴定秀齐颖郭超童廉岳霖

首都航天机械有限公司，北京 100076

传统的机械加工方案面临着工期紧张、工程量巨大以及人工成本较高等诸多弊端，这些问题的存在使得机械加工方案的选择和机械加工工艺的改革成为机械研究领域不可回避的课题。随着技术发展和信息系统的进步，利用数控加工技术提升机械加工的效率和能力已经成为目前机械加工的主要发展方向。在今后的机械加工领域，数控加工工艺的运用将具有更为广阔的空间。

1 数控加工在机械加工技术中的作用

在技术条件的变革和市场需求的逐渐提高过程中，机械制造技术是否能够符合市场要求，是否具有高效率已经成为全社会关注的问题。具体来看，机械加工所完成的设备制造需要具备性能和精密度等多方面的高要求，同时设备的更新换代速度加快，也使得机械加工的生产方式由传统的大规模生产转变为小批量生产。因此,在机械加工过程中，需要利用技术条件的创新来保证设备产品加工的效率性。自动化和智能化作为信息时代的发展方向，也为机械加工的革新带来了前所未有的契机，机械加工通过引入全新的技术手段，实现自动化和智能化的生产方式，不仅是改变了原有机械加工的生产模型，更是借助技术优势提升机械加工自身的质量水平。在现阶段，越来越多的机械加工生产单位开始引入全新的数控设备，通过工艺装备革新和自动化机床的购置，在保证了效率得到提高的同时，成本也大幅度的降低。相较于以往的通用机床，新技术条件下的数控自动化机床具有更高的自动化程度，对于部分精密设备的生产制作有着极高的技术优势。例如在部分曲面轮廓零件当中，数控技术的应用可以使其拜托传统的仿形机床生产条件，从而达到精度更高的设备生产要求。基于目前的市场前景和机械加工的发展要求来看，通过合理引入数控设备，提升加工系统的应用能力和自动化水平，将是未来面向更高市场需求的机械加工的主要出路[1]。

2 数控加工的优势

第一，目前应用于计算机技术中的数控加工技术首先具有适应能力强的特点。基于计算机系统的数控技术在面向传统机械加工时能够表现出巨大的优势。其中通过数控机床所完成的零件加工，可以通过重新编程的方式，写入全新的程序，最终实现新的零件的设计和生产，相较于传统的加工方式，数控机床的应用使得整个加工设计过程能够省略掉大部分机械改造硬件和机械控制硬件，操作人员可以直接通过计算机操作面板来完成大部分零件加工的操作任务。

第二，机械加工中引入数控加工技术，能够大幅度提高设备生产的精密度和管理能力，从而避免因较大误差所造成的生产损失以及成本增加。在数控机床的实际使用当中，其内部的传动系统以及其固有的机床结构，具有极高的稳定性，能够保证机床整体的细节控制维持在一个非常细小的范围之内。例如常见的数控机床当量可以达到1mm～1μm标准，加工精度甚至能够达到±5μm这一水平。此外，在具体的数控机床的加工应用中，依托于计算机系统的通信技术，也能够提高生产过程中的管理能力，从而有效降低人为因素所产生的各种误差。

第三，基于数控机床所开展的设备加工生产具有更高的加工效率。在数控机床中，机床主轴的转速极高，在进行设备切削时能够快速完成。同时，其内部的工件装夹和刀具更换能力更强，相较于传统的人工加工方式，更具时效性。此外，在部分复杂设备的生产当中，数控机床所具有的多轴联动能力，能够有效地实现任意轨迹下的运动和加工，从而将曲面或曲线设备的加工方式进行了改善，在部分异性零件的加工中，加工速率可提高90%左右。

3 机械加工技术中数控加工的具体应用

3.1 机械加工

机械加工的实际操作对于机械设备的运行能力和应用寿命要求较高，一旦设备能力不足或者达到、超过使用寿命期限，其机械生产就会出现各种各样的问题，进而影响到产品加工的生产质量。而在数控加工技术之中，机械设备的稳定性得到了全面提高。计算机系统作为数控加工技术的中心处理环节，能够通过远程操控、故障识别和故障报告等方式，对已经发生故障的机械加工设备做出判断，并利用主控制系统对故障进行处理，从根本上避免故障问题所造成的设备应用效率降低；与此同时，数控加工的系统能力还可以通过具体的编程来实现。例如在驱动程序中就可以借助编程方法，实现命令的下达，并对具体的加工设备进行控制。其中机床设备的主轴运行、变速等的控制，都可以由计算机处理系统来完成，操作人员只需要通过终端控制模块就可以完成整个加工流程的控制；在复杂零件的加工生产中，数控加工技术还能够体现出更为显著的作用和优势。

3.2 工业生产

工业生产对于机械化操作的要求较高，机械加工工艺能否满足工业生产的需求，已经成为现阶段评判机械加工工艺的主要着眼点，优秀的机械加工工艺往往在工业生产和工程建设当中发挥作用。相较于传统的机械生产，目前的机械加工工艺在工业生产当中能够实现对于人工的节约，并且对于加工作业环境的需求也逐渐降低。而传统的机械加工在工业生产当中，除了需要面对人力加工所无法完成的工成项目，同时还需要在面对加工作业环境改变的前提下，进行积极的机械生产方式的转变。对于工业生产要求来说，数控加工技术的应用，提升了生产环节各个方面的机械保障，使得人工成本得到了有效控制，借助机械化作业方式，将自动化命令等手段融入工业领域当中，极大地丰富了工业生产的价值和发展前景[2]。

以汽车工业生产为例，传统的汽车工业在进行机械生产加工时，汽车零部件的焊接和喷漆工作，完全需要依靠人力来完成，而人工作业所具有的弊端除了加工周期长之外，还存在一定的误差问题，汽车生产中的曲轴加工，是对精度要求极高的部分，一旦人工出现疏漏，就会造成整个加工的失败。而在数控加工技术的应用条件之下，汽车机械的生产加工得到了很大的改善，其中曲轴柔性加工、变速箱加工等，对于精度要求较高的加工生产部分，都可以借助机器人和远程控制来完成，其中，数控加工中的高速加工中心装设的激光设备，能够分别开展激光切割和激光焊接等高危加工步骤，在具体的加工环节中，操作人员利用远程操作，可以实现加工控制和加工现场的完全分离，保证相关人员的人身安全。

3.3 零件检测

机械加工生产步骤中，零件检测工序是保证零件出厂质量的最后一道工序，通常情况下，零件检测工作应当具备细致、全面等特点，避免存在零件故障或零件误差而直接出厂。以往的零件检测工作主要依靠质检人员进行肉眼观察来完成，这种检查方式对于人工作业的要求高，肉眼检查的细致性无法进行标准控制，部分复杂零件难以在质检过程中率先发现问题。而在数控加工技术中，通常采用全方位的检测策略，通过多种检测手段进行数据统计，再由系统控制中心形成检测报告的方式，对零件已经存在的问题或可能存在的问题做出归纳和判断，这种检测方式再简化了流程的同时，也能够提高零件的出厂质量。