农业机械中基轴制孔系零件数控加工研究

2022-02-12马春新

机械管理开发 2022年11期

马春新

（江苏省常熟职业教育中心校，江苏常熟 215500）

引言

为了进一步完善农业机械设备功能，需要对基轴制孔进行深入研究，严格按照农业机械安装过程中的基准选择原则开展工作，同时明确基轴制孔的操作标准，从而提高数控机床孔系加工精度。本文将通过探讨农业机械安装过程中的基本基准选择原则，对孔系零件加工进行深入分析，并结合数控技术进行深入探讨。

1 农业机械安装中基准选择原则

1.1 重视孔轴两者之间的有效配合

为了提升农业机械设备安装质量和效果，就需要重视孔轴两者之间的有效配合。结合农业机械设备使用需求，选择科学有效的孔轴配合形式。

1）过盈配合。在使用此种配合方式的时候，需要保证配合部件之间紧固。

2）间隙配合。此种方式主要是为了保证装配部件之间能够实现相互运动。

3）过渡配合。此种方式应用在部件连接的时候，需要分别明确各部件的具体位置，以提高各个部件的定位精度。在农业机械安装的过程中所涉及的工作内容较多，在安装环节中，需要严格按照安装操作标准进行。

1.2 有效控制安装过程各项技术参数

1）公差等级。在农业机械安装中控制公差等级是为了提升安装的精准度，以保证孔以及轴的性能和精度符合安装使用要求，同时还能保证相邻部件可以顺利连接。

2）基本偏差。这个技术主要是为了能够及时发现孔和轴之间的尺寸问题，以便于能够有效降低安装中的基本偏差[1]。配合孔轴的过程中，如果孔和轴两者之间的偏差较大，就会影响两者在安装使用中的配合度，还会影响农业机械的使用功能。一般情况下，专业技术人员会根据孔和轴的具体现状，对两者进行科学细致的控制。在孔尺寸较大，但是轴尺寸又相对较小的情况下，采用间隙配合的方式进行配合安装，以充分彰显间隙配合技术的作用和价值。反之，在孔的尺寸相对较小而轴尺寸较大的情况下，就需要采用过盈配合技术。另外在批量零件加工过程中，在进行孔轴配合的时候，需要结合两者配合的随机性，从而采用过渡配合模式对配合过程进行有效控制。

1.3 遵循农业机械与孔轴配合应用方法

在农业机械安装环节中，结合孔轴不同偏差应用随机配合方式进行机械安装，此时通常会出现多种不同的配合情况。这样不仅导致用户在选择时会遇到困难，还会使得加工中产生多种规格的产品和数量，导致加工难度增大。所以在孔轴配合在农业机械安装的实际应用中，通常会选择孔或者轴某一个部件的尺寸作为固定值，之后在确定尺寸的部件基础上制定配合部件尺寸，在实际应用环节中采用这种方式有着较大的优势，主要体现在以下几个方面：其一，可以降低加工难度，还能提升配合部件的尺寸精度，避免多种配合件尺寸类型出现。其二，由于固定了孔或轴的尺寸，可以减少加工中的变动型，为开展基准制处理提供准备。所谓基孔制就是保持孔偏差为固定值，将轴作为必要变化值。反之，轴的偏差为固定值，而孔作必要变化值则为基轴制[2]。

2 以农业机械基轴制为基础进行孔零件加工的分析

2.1 传统机床孔加工的工艺化分析

在农业机械设备中孔系零件相对较多，无论是在哪个位置进行安装都需要保证尺寸的精准度，确保所有孔尺寸都符合机械设备的使用要求。但是在孔深度控制技术要求较高时，在数控加工中有以下几个方面的内容无法进行精准化控制[3]：其一，无法实现孔间距的有效控制，导致机械定位精度偏差严重。其二，孔系深度要求不同，导致加工中会出现尺寸偏差加大的现象。其三，不同孔的直径要求不同，需要频繁更换刀具，从而影响加工效果和使用功能。其四，在进行锪孔加工的时候，深度尺寸不能准确控制，给加工带来很大困难。其五，在孔加工中大多数是由人工操作控制的，整体工作效率和质量难以保证，因此加工效益较低。由此可见，利用普通钻床对农业机械中的孔系进行加工，其工艺难以保证孔的质量和效果。另外因为人工操作占主要部分，导致孔加工质量不高，针对一些难度较大的孔系作业需要多人进行合作完成，从而降低了工作效率。

2.2 在孔系加工中采用数控加工技术的优势

随着科学技术的发展和进步，数控加工技术有效提升了农业机械加工的质量和效率。通过对传统机床孔加工的分析，数控机床在孔加工中拥有明显优势，其主要体现在以下几个方面：其一，利用数据化技术提升孔加工的尺寸精准度。其二，灵活性较强，可以满足不同孔系产品的加工需求，能够实现自动化刀具切换，提高作业效率和质量。其三，能够严格按照设定标准进行孔系加工，减少人工作业中的误差，增强孔系加工的准确度和质量；同时还能有效减少工作人员数量，降低劳动强度，可以实现一人操作多台数控机床的效果。其四，数控机床能够满足高速切削的需求，功能性较强，尤其自动进行刀具切换是普通机床所不能比拟的，从根本上提高了作业质量和效率。其五，能够实现数字化以及自动化管理模式。数控类型较多，其中数控加工中心是一种较为先进的技术设备，不仅可以开展高难度的加工控制作业，还能满足各种类型的零部件加工需求。从设备的构成进行分析，数控加工中心拥有丰富的刀具库，可以结合不同的加工需求选择合适的刀具，实现快速转换刀具并开展作业。由此可见，数控机床孔系加工技术在提升孔系精度、减少操作人数数量、提升工作效率和质量等方面有着较强的优势。

2.3 农业机械中孔系部件加工工艺分析

利用数控技术进行孔系零件加工，不仅可以提升各个部件的加工精准度，还能保证尺寸的精度符合标准。其主要的优势体现在以下几个方面：其一，定位精度相对较高。其二，在孔系数控加工的环节中实现自动切换刀具，从而有效避免错误更换刀具出现的废品情况，减少加工材料的损耗。其三，利用数据参数对孔深度进行有效控制，确保不同孔深度的尺寸都符合农业机械设计要求。其四，提高沉头孔的加工精度，提高各个部件尺寸的技术标准。其五，在数控设备的使用中可以顺利实现多种孔规格的加工。其六，在中心孔的加工阶段通过程序设定，结合孔精度标准要求对加工余量进行设定，进而延长数控机床的刀具使用年限。其七，将设备与计算机进行连接，完成相对较为复杂的部件加工，提升孔加工精度以及效率。其八，不仅可以提升孔加工精度，还能顺利完成铣削作业内容[4]。

3 在数控机床应用中提升孔系零件加工精度的有效应用分析

3.1 影响加工精度的主要因素

为了提升孔系零件的加工精度，需要在基轴制孔系加工的过程中，充分认识到影响孔系加工精度的主要因素，才能有针对性地制定策略并提升孔系零件的加工精度。数控机床进行孔系零件加工的误差类别可以分为准静态误差和动态误差。其中准静态误差是以数控机床自身为对象，其本身在进行零部件生产制造、伺服控制、装配、热变形、铰链间隙处理等环节中出现误差导致的机床加工误差。动态误差主要是指在机床结构、系统动态特性以及切削耦合中所出现的机器振动而引起的加工误差。从数控机床进行孔系零件的加工过程来看，机械性误差是孔系零件在准静态误差中的重要原因。数控机床在制多孔系零部件的时候，作业过程中的机械设备的不可控因素就会导致出现不同程度的误差。

3.2 提升孔系精度的策略

在数控机床针对农业机械孔系零部件进行加工的过程中，为了减小在数控加工中的误差值，就需要制定科学合理的精度设计，为提升数控机床的孔系零部件加工精度打下基础。相关技术人员在开展数控精度设计的过程中，需要把握两个重点方向，其中包含了采用科学合理的方式预算加工精度，以及对影响精度的各种因素进行综合分析。精度预估主要是结合孔系零部件的精度等级来合理设计加工工件的制造公差，为构建工件模型做好基础。之后在统计学知识的支持下，确定孔系零部件在制作中需要的刀具的位置和方差。最后利用灵敏度的分析方法来不断完善数控加工的具体工艺参数，为达到孔系零部件的加工精度要求做好充足准备。

另外，在进行数控机床加工设计的过程中，精度综合也是非常重要的一项内容，同时这也是在精度设计中的逆向问题。在数控机床的设计中开展精度综合工作，就是对已经预定的刀具在加工作业空间中的最大体积和位置误差进行计算，并将其分配到零部件的制造公差中，从而实现相应差值的均衡性。简而言之，就是将零部件的制造公差作为精度设计变量，同时将误差的灵敏度矩阵中的加权欧式范数作为最大目标。最后在相同精度等级基础上实现均衡公差约束，并将其作为二次线性规划的问题约束条件。采用科学有效的方式进行精度设计和控制，进一步确保数控机床在孔系零件的加工中能够严格按照零部件的加工要求进行作业，从而加强对孔系零部件的孔深以及直径等参数的准确控制，进而保证在数控机床的孔系零部件加工中将误差控制在相关要求和标准范围内。通过提升数控机床在孔系零部件加工中的精准度，促进农业机械基准值孔系零部件的加工能力和水平，为我国农业机械化发展提供保障。

4 数控机床在孔系部件加工中的应用推广

目前，我国在农业机械制造中对于数控加工技术的应用水平不高，有的企业认为数控加工技术对于农业机械生产是一种大材小用的现象，甚至认为农业机械生产本身就是一种相对低端的机械化产品，而数控加工技术是一项高端的机械加工技术，将其引进到企业中不仅会花费大量的资金，同时还需要引进专业的应用技术人员，短期来看增加了企业产品的生产成本。这主要是因为相关企业没有认识到农业机械在农业发展中的重要性，我国作为农业大国，在农业机械化作业方面远远落后于发达国家，主要是因为农业机械化生产能力不足。在我国数控技术的不断发展中，数控加工中心的整体价格降低，为企业引进数控加工设备提供了条件。另外，需要通过相关宣传让企业认识到数控加工中心的作业效率和质量，从长远来看，数控加工中心能够降低企业的生产成本，如通过节省劳动力，提高作业效率，减少材料损耗等方面。尤其在孔系零部件的加工过程中，孔加工和轮廓铣削在数控加工中心应用比较频繁。在此两方面，数控加工技术相对比较成熟，成本相较于传统机床较低，并且采用数控加工技术还能提升加工质量。同时在设备的后期维护方面较为省时省力，不需要再投入过多资金进行维护工作。目前1 台数控加工设备的工作量等同于3台普通钻铣床工作量，可以有效减少设备和人员方面的投入。由此可见，在农业机械制造企业中推广使用数控车床技术不仅是时代发展所需，同时也是农业机械制造发展的主要趋势。