計算機技術在數控加工切削優化中實際應用

楊雯俐

摘 要： 本文將會針對計算機技術在數控加工切削優化中的實際應用等內容進行具體的分析和論述，為關注這一話題的人們提供參考。

關鍵詞： 計算機技術;數控加工;切削;優化

近些年，我國工業迅猛發展，與此同時也為該行業帶來了新的發展機遇與挑戰，很多技術都已經實現了智能化的發展趨勢，而數控機床也在不斷的完善自身的技術優勢，例如將數控機床中的加工切削技術與計算機實現完美的融合，這不僅能夠提升其加工效率，還能夠增強加工精準度。數控加工離不開計算機技術，兩者有著相輔相成的內在聯系，從目前情況來看，數控加工過程中，切削速度、深度、寬度和進給量等都屬于切削參數，參數值的大小、精準度會對切削質量產生直接的影響。這些因素也將會直接影響零件加工質量、效率、成本等，數控加工切削優化可以分為很多種，其中參數優化是最為重要的一部分，所以本文將對其進行重要論述，只有做好參數優化工作，才能夠為零件加工提供更高效、更優越的加工環境，繼而為企業帶來經濟效益。進入二十一世紀后，計算機技術的飛速發展，為人們的生活和機械制造發展帶來了很多幫助，傳統的數控機床在切削工藝中存在很多問題，經過人們不斷地改良和完善，現在已經有了明顯進展，加工工藝開始不斷完善，要想更好地適應現代化社會的發展，滿足人們的需求，就要不斷地探索和前進，將現代化的計算機技術與數控機床加工工藝完美融合到一起，彰顯出數控機床智能化的優勢。

一、數控加工切削優化問題

數控機床的切削方式有很多，較為常見的有車削、銑削、鉆削等，這些切削加工工藝對精準度都有嚴格要求，不同的切削形式有著各自的參數表述形式，例如切削功率、切削速度、切削深度、切削寬度等，這些都是切削的各種參數。其中比較重要切削參數為切削速度、進給量、切削深度，即切削三要素。要想更好地確保切削質量和切削精準度，就應當提高刀具的耐用度，并以刀具的耐用度為衡量標準，一定要將這一問題視為關鍵點，只有優化刀具自身質量和耐用度，才能夠為加工切削優化給予更多幫助。通常情況下，人們在確定切削用量的時候，都根據背吃刀量的最大值來斷定，這是較為常用的切削用量測量形式，數控機床與傳統的手動機床有著很大差異性，相比之下數控機床不僅僅工作效率高、精準率高，還能夠滿足很多動力和剛性要求，在切削零件的時候，所考慮的給進量大小不僅僅要根據尺寸，還需要根據零件表面是否粗糙等來判定，兩者綜合才能決定進給量大小。但是在實際數控加工切削過程中，經常會遇到加工效率低、加工切削速度慢等問題，這與人們選擇的切削方式有很大關系，查表法會大大降低加工效率，不能夠更好地確保零件的高質量，這是零件加工切削過程中急需解決的問題。完善數控加工切削工藝，首先就要采取科學的切削參數優化方法，這是基礎條件也是前提條件，只有充分的認識到現有問題，并且加以改進和完善，才能夠更好地促使數控加工質量和效率同時得到提高。[1]

二、計算機技術在數控加工切削優化中的引用

（一）建立優化模型

計算機技術的應用方式有很多，要想將其與數控加工切削技術緊密結合，就需要注意機械設計問題，運用計算機將物理模型轉化為數學模型，通過模型的優化構建來實現模型參數的記錄和整理。需要注意的是，對現有模型參數，人們一定要融入數學計算方法來完成參數簡單有效的計算，這一過程非常重要。在實際的操作過程中，人們可以借助計算機來設計相應的函數模型，然后在實際的加工切削操作過程中設備就會按照事先設計好的參數準確反映，進而得到相應的參數對照優化模型，在這個過程中計算機技術發揮了非常大的優勢。建立優化模型一定要考慮一些影響因素，例如機床參數、刀具參數、加工條件等，這些因素都會影響切削的加工效率與加工質量。計算機技術的融入大大提高了切削的效率與質量，因為當具體變量確定后，人們可以結合目標函數完成具體參數優化模型的構建，最大生產率就是最終的目標，其中已知量與變量的關系一目了然。切削工藝不僅受上述因素的影響，還會受進給力、切削扭矩、主軸轉速、工件質量及機床功率等因素的限制，當面對這些問題的時候，人們可以通過構建模型來求解，這一過程充分發揮出了計算機技術的作用和價值所在。[2]

（二）選擇優化算法

計算機技術的融入不僅可以提升數控加工切削的效率和質量，還能夠完善傳統算法，使數控加工技術更精確。合適優化算法的選擇非常重要，通常情況下人們會通過計算程序進行編程，然后將程序輸入到控制計算機存儲器當中。很多時候，人們習慣性的使用遺傳算法，將其看作是最優算法，這種算法的使用需要以計算機為前提，基于自然選擇理論以及自然遺傳機制來進行尋找最優值的一種計算方法。遺傳算法的使用比較簡單，首先人們要隨機創建一個初始種群，確保其個體數目保持一定，在這種情況下對其中的個體染色體進行編碼，然后利用計算機內的程序計算個體適應度，再根據適應度來選擇再生個體，這個環節是一個很重要的環節。

遺傳算法在切削參數計算中應用十分廣泛，在計算這類問題的時候，首先將優化參數的各個變量和在群體中適應值區域計算出來，先解碼然后再進行編碼，這個順序需要注意。而如果個體的適應值在零下，則需要對現有字符進行串編碼變異操作，這樣可以使個體重新復活，被選中的概率也大大提升。

（三）判斷優化結果

模型所計算出的優化結果未必準確，需要人們進一步對其進行細致分析和計算，將先分析數據與以往經驗所得數據進行對比分析，這樣做也是為了更好地優化切削參數結果，通過分析可以判斷優化結果是否能夠真正的取得優化效果。通過對比分析可以明顯的得出相應結論，也就是該種優化結果能夠大大提高機床的利用率，在減少切削時間的同時提高零件的生產效率，真可謂是一舉兩得。計算機技術在數控加工切削中具有舉足輕重的地位，據有關調查研究結果顯示，在融入計算機技術之后，單道工序優化能力減少0.96s切削時間，如果是半精加工的化能夠減少3.6s的切削時間，可見優化力度之大，按照這樣的計算方法，數控加工切削一個零件可以節省112s以上。

隨著信息化技術的高速發展，數控加工機床也在不斷的完善各項功能，計算機的融入已經實現了對加工工藝的檢測，系統可以自行選擇切削參數，將數控機床調整到最佳狀態，這是傳統數控切削技術所不具備的優勢和特點。除此之外，計算機技術的融入也為自控系統帶來很大幫助，使加工系統可以根據切削熱度、挺度、材料以及磨損情況等對主軸轉速進行調整，這樣有助于保持數控機床整體處于最佳狀態。

近些年也有人專注于研究計算機集成技術的發展，該項技術能夠使現有數控加工工藝變得更加精細化、規范化，為實現計算機數控加工切削優化的高效發展夯實基礎。

三、計算機數控的其他功能

數控機床運轉起來轉速非常高，這時要想借助計算機技術來實現無誤差的調節非常重要，因為速度增益在一定范圍內是沒有阻尼的，因此進給軸的插補控制意義非常大，要想從根本上滿足HSC的特殊加工需求，就應當注重研究開發新的速度控制及軌跡插補變化法。計算機技術在數控加工切削中的應用非常重要，即可以進行幾何變換，又可以補償機械誤差，能夠更好地提高軌道的精確度。

如今計算機技術能夠有效的補償基礎的熱誤差與靜態誤差，沒有這些誤差可以確保零件的精準度更高，更符合人們的用工需求。而基于HSC技術的應用誤差補償主要分為幾大類，分別是補償測量系統誤差和絲桿導程誤差;補償進給軸轉向點處的摩擦誤差;補償由進給軸速度高和絲桿轉速高引起的熱誤差等。

綜上所述，本文主要論述了計算機技術在數控加工切削優化中的應用等內容，通過分析可以發現，在現代化的數控加工過程中，人們始終在探尋可以提高切削精準度的方法，而計算機技術的融入不僅僅可以建立切削參數優化模型，還能夠對錯誤的操作給予相應提示，這些都是手動機床所不具備的優勢。利用計算機技術能夠通過概率搜索的技術來對切削參數進行優化處理，進而找到更適合的參數值，有助于提高人們的操作效率，在未來的數控機床加工過程中，計算機技術必將得到更加廣泛的應用。

參考文獻：

[1]崔海龍，關麗雯，王小龍.基于VERICUT二次開發的數據加工切削力仿真研究[J].組合機床與自動化加工技術，2016（09）：109-111.

[2]歐敏.分析數控加工工藝決策與切削參數規范化[J].煤炭技術，2017（08）：121-128.