基于數(shù)控技術(shù)的機械加工機床研究

劉宏秋

（北方重工礦山冶金設(shè)備公司設(shè)計所，遼寧 沈陽 110141）

隨著機械制造行業(yè)的發(fā)展，機械加工的技術(shù)也越來越廣泛，利用數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為不可阻擋的趨勢。數(shù)控用技術(shù)是機械制造業(yè)自動化生產(chǎn)的一種模式，其利用更加先進(jìn)的工藝與設(shè)計來完成產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，其中數(shù)控技術(shù)就是機械加工自動化的重要技術(shù)。既能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的機械加工技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的生產(chǎn)速度。數(shù)控技術(shù)需要結(jié)合計算機，又能提升制造加工效率。按事先存儲的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的控制功能，計算機技術(shù)是數(shù)控技術(shù)的核心，其對于數(shù)控技加工的編程與設(shè)計都發(fā)揮了重要的作用。

1 數(shù)控技術(shù)的原理

1.1 基本概念

數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息，給現(xiàn)代機械加工帶來了很大的幫助，對機械加工和運動過程進(jìn)行控制的技術(shù)。數(shù)控技術(shù)不僅包含了傳統(tǒng)的機械制造技術(shù)、傳感檢測技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計算機技術(shù)、光機電技術(shù)，而且它還擁有屬于自己的先進(jìn)技術(shù)，預(yù)先編程后利用編程好的控制程序?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備的控制功能，數(shù)控技術(shù)還促使了CAD、工程化方向發(fā)展。數(shù)控技術(shù)主要是采用計算機控制，數(shù)控技術(shù)是電子計算機技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、數(shù)控工藝和數(shù)控程序編制、軟件的開發(fā)與應(yīng)用等多項技術(shù)的綜合，這樣就增強了機械加工的靈活性并且提高了設(shè)備的工作效率。之后由于微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，也就是說數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為了先進(jìn)機械加工的主體。數(shù)控系統(tǒng)的性能有了極大的提高、功能也不斷的豐富，在先進(jìn)數(shù)控技術(shù)的背景下，機械加工的不同領(lǐng)域也得到了不同的發(fā)展需求。

1.2 工作原理

CNC裝置不僅配備了計算機的結(jié)構(gòu)外，硬件和軟件是CNC裝置的主要構(gòu)成，這些是支撐CNC裝置正常運行的基礎(chǔ)條件，也具備與數(shù)控機床功能相匹配的功能模塊結(jié)構(gòu)和接口單元?？衫糜嬎銠C對其進(jìn)行操作調(diào)控，從而達(dá)到高效率的加工生產(chǎn)。則除了要對工作臺加以定位之外，也需要做好工件位置的固定處理，保證了所編制的程序能正常執(zhí)行。最為關(guān)鍵的是控制刀具相對于工件給定速度沿著指定的路徑運動，CNC裝置的工作原理是利用輸入設(shè)備輸入機床加工所需的各種數(shù)據(jù)信息保持切削運動朝著編制好的路徑進(jìn)行。把各個坐標(biāo)軸的移動分量傳輸?shù)綄?yīng)的驅(qū)動電路，經(jīng)過轉(zhuǎn)換、放大，驅(qū)動伺服電機，這些都要靠CNC裝置的插補功能。帶動坐標(biāo)軸運動，CNC裝置本質(zhì)上屬于計算機控制的數(shù)控裝置，然后將數(shù)據(jù)信號反饋到控制裝置里，這樣便能保證各項數(shù)據(jù)指令的正常處理，維持了有序的加工生產(chǎn)秩序。數(shù)控系統(tǒng)按照零件輪廓線型的有限信息，對刀具的各個加工點詳細(xì)計算，最后實現(xiàn)了精密加工處理的要求。

2 數(shù)控技術(shù)在機械制造中應(yīng)用

2.1 工業(yè)中應(yīng)用

在工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)控技術(shù)主要運用在機器設(shè)備的生產(chǎn)線上。通過計算機可以讓生產(chǎn)設(shè)備按照寫入的程序或編入的程序碼，從而實現(xiàn)生產(chǎn)加工的有序進(jìn)行。數(shù)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中主要是替代工作人員完成人工不能完成的工作任務(wù)。由于數(shù)控技術(shù)的高精度特點數(shù)控技術(shù)與計算機技術(shù)是密不可分的，則能夠在有助于提高生產(chǎn)效率的同時還能保證生產(chǎn)的質(zhì)量，實現(xiàn)低成本高效率。這樣有助于改善工作人員的勞動條件，極大地節(jié)省了勞動力。如果出現(xiàn)錯誤或者故障的時候，維持正常的生產(chǎn)加工秩序，保障工作人員的人身安全，傳感系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)則會把發(fā)生的錯誤故障信息傳送給計算機系統(tǒng)，并且會自動停止相應(yīng)的工作，起到保護(hù)的作用。數(shù)控技術(shù)的操作主要是由計算機系統(tǒng)進(jìn)行控制的，嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙上的要求完成生產(chǎn)加工，只要把編好的程序安裝在計算機系統(tǒng)中，自動化生產(chǎn)模式讓產(chǎn)品的精度更加準(zhǔn)確，其通過計算機技術(shù)實現(xiàn)各種加工控制要求。

2.2 機床設(shè)備應(yīng)用

機床設(shè)備控制技術(shù)是機械加工中非常重要的技術(shù)，進(jìn)一步提高機床的生產(chǎn)效率，是現(xiàn)代機電一體化的重要組成部分。數(shù)控計算機便會發(fā)出控制指令來控制機床的執(zhí)行，以及冷卻泵的起停等各種順序動作編排在計算機數(shù)控上，使得機床自動加工出所需要的零件。數(shù)控技術(shù)為機械加工帶來了很多良好的機床，也就是運用數(shù)控技術(shù)對機床進(jìn)行加工控制，把加工零件的幾何信息和工藝信息進(jìn)行數(shù)字化處理，逐漸取代人工操作方法，然后在數(shù)據(jù)機床上實現(xiàn)有序的加工引導(dǎo)，以及進(jìn)給速度等都用數(shù)字化的代碼表示。機械設(shè)備是實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的主要功能，對所有的操作步驟和刀具與工件間的相對位移，將數(shù)控技術(shù)運用在機械機床上可實現(xiàn)一體化加工生產(chǎn)。計算機數(shù)控技術(shù)能夠給機械制造業(yè)創(chuàng)造多元化的控制功能，保證了各項裝置之間有序配合，編數(shù)控機床加工的最大優(yōu)勢在于，其只需改變相應(yīng)的程序指令則能自動加工，從而滿足了更加復(fù)雜的功能加工需求。程人員只需在加工前將相應(yīng)的代碼傳輸?shù)较到y(tǒng)中，然后按照加工需要來編制程序，無需在重新調(diào)動機床工作臺位置。讓機床設(shè)備按照理想的程序指令操作，這樣才能實現(xiàn)多功能的生產(chǎn)加工要求。

2.3 機械加工系統(tǒng)應(yīng)用

伴隨著先進(jìn)機械設(shè)備的研制，相應(yīng)的設(shè)備控制系統(tǒng)也在更新變化。各種機殼的毛坯制造開始積極引進(jìn)焊件，采用數(shù)控氣割之后能處理好諸多問題。只有保持壓縮接觸面積的均勻才能達(dá)到密封功能的要求，傳統(tǒng)機械加工難以實現(xiàn)單件的下料問題，保證了產(chǎn)品從毛坯料到成品過程的持續(xù)加工，內(nèi)外環(huán)凸凹曲面的加工精度對密封性有很大的影響。數(shù)控系統(tǒng)運用于切削加工能滿足多方面的加工需要，對機械浮動油封的結(jié)構(gòu)里引進(jìn)該系統(tǒng)，維持了正常的產(chǎn)品質(zhì)量要求?，F(xiàn)代的機械設(shè)備多數(shù)結(jié)合了數(shù)控鏜銑床編程加工，先編制了相應(yīng)的齒形子程序，再結(jié)合角度偏置或坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)編程功能對剩余的齒形加工，則需保持內(nèi)環(huán)的凸曲面與外環(huán)的凹曲面的密封圈各處壓縮量相等。采用數(shù)控機床編程加工之后能滿足各種精度要求，對于機械減速機構(gòu)而言，經(jīng)過這樣的優(yōu)化過程滿足了加工要求。其行星架等分孔的等分精度對整機的傳動精度和使用壽命都會造成影響，還能在生產(chǎn)加工效率上實現(xiàn)改進(jìn)。

2.4 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展前景

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機械加工技術(shù)是衡量一個國家的科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志，數(shù)控技術(shù)發(fā)展的速度也越來越快，更是國際間的科技競爭重點。隨著數(shù)控系統(tǒng)集成度的增強，數(shù)控機床實現(xiàn)多臺集中控制，數(shù)控機床的發(fā)展越來越快?，F(xiàn)如今我國的數(shù)控技術(shù)在機械領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，其在機械領(lǐng)域中的作用已不容置疑，數(shù)控機床本身的精度和加工件的精度越來越高，它不僅推動了機械行業(yè)的發(fā)展，而精度的保持性要好。數(shù)控機床要縮短周期和降低成本，這既有利于制造商又有利于客戶。數(shù)控機床各軸運行的速度將大大加快。數(shù)控機床的柔性化將向自動化程度更高的方向發(fā)展，數(shù)控化技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心。

結(jié)論

機械制造行業(yè)中，要強調(diào)創(chuàng)新，引進(jìn)數(shù)控技術(shù)對企業(yè)的生產(chǎn)加工效率，對未來機械制造行業(yè)積極引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，強調(diào)研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)和設(shè)備制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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