試論機械數控加工技術水平提升有效策略

年得君

關鍵詞：機械數控加工 有效策略 技術水平

1 引言

機械加工水平，直接決定著一家企業、一個行業，甚至一個民族國家的產品水平、工業水平、社會經濟水平。機械制造專業也是我國大力發展的大學培養學科，在學校學生都要進行金工實習，掌握機械數控設備的加工制造工藝，了解數控加工的技術方法。現如今，改善現有機械加工設備精度低、質量不穩定、加工成本高的現狀，提高機械數控加工技術水平是每位藍領人追求的工作目標。不斷提高的產品要求，如：產品加工精度高、質量穩定性要求高、生產成本低等，使機械數控加工技術水平面臨著巨大的挑戰。這也就督促我們對機械數控加工技術水平提出更高的要求，以達到更好水平，來滿足市場的新要求。

2 機械數控加工技術的概述

機械數控加工技術指的是運用機械數控加工設備對工件進行加工的技術方法，整個系統包含包括設備、程序、刀具、工裝夾具在內的幾大模塊。機械數控加工過程包括：在對工件進行加工程序編程后，導入加工設備，加工設備中的計算機根據設定好的加工程序進行不同面、體的依次加工，最終在設備中將程序流程走完，產出對應所需的結構或外形、尺寸。而數控加工的技術水平就靠整個過程效率及產出的成品質量來衡量評估。較高的加工技術水平可以做到加工過程效率高，加工出的工件尺寸精度高，滿足更高的工件尺寸要求。

數控加工技術是進入21 世紀后最重要的工業水平基礎，將原有的傳統機械加工代替，升級改造為數控方式。機械數控加工的技術包含設備制造能力、工藝過程水平、編程質量水平、刀具加工水平、工裝夾具精度水平等。在機械數控加工技術中心，相較于傳統的機械加工技術來說有以下幾方面的區別：第一，數控加工技術是將多品種的工藝過程整合到一起，設備中可以設置不只一種刀具，大大減少裝夾次數，降低加工時間;第二，數控加工技術基于可以一次完成多道步驟，所以僅一次的裝夾，配合合適的刀具組合，可以提高工件的加工精度，完成要求更高的工件類型，對于基準位置相同的尺寸更容易保證;第三，數控加工技術對于不同的工件僅需要切換數控加工程序，更換工裝夾具即可，這就使得加工同一工件所使用的的工裝夾具數量減少，加工不同工件使用的加工設備數量減少。

3 現有機械數控加工技術存在的問題

3.1 數控加工設備操作設置導致工件質量不過關

現有的數控加工設備在操作設置上就導致工件的質量很難保證，主要體現在專項工藝過程的機加設備受工藝類型的限制，工件裝夾位置的選擇是有限的[1]。在經過一次裝夾后，工件進過工藝加工，得到對應的尺寸。在進行下道工序時，也因為專項工藝過程的工藝類型限制，工件裝夾位置有限，裝夾位置存在與第一次裝夾位置不一致的情況。這導致進行第二道加工時基準與第一道加工的基準不一致，對應加工的尺寸存在超差的風險，工件質量和過程控制就很難保證。即使第一次裝夾的位置與第二次裝夾的位置一致，人員的多次裝夾、手法的區別、定位工裝的表面平面度區別也會導致加工出來的尺寸不符合要求。

3.2 數控加工設備換型影響數控加工技術水平

一臺調試合格的數控機床設備，為了提高其利用率，企業或項目往往會設置多種工件進行共用生產，這就會出現一個問題：切換工裝導致加工尺寸偏差。以兩款工件共用生產來分析，一套工件的固定工裝，工裝在設備里的位置及方向，均是經過多次調試生產確定下來的。經過一次調試生產后，工裝位置、工件成品的各個尺寸，均會產生一種調試生產的結果。然而，一旦計劃生產另一款型號的工件，就意味著現在設備里的固定工裝是不適用的，這就需要對現有的工裝進行拆除，安裝新的工件的對應工裝。這就有需要將工裝位置調整，來滿足第二款產品的生產。這樣下去，生產不同的產品安裝不同的固定工裝，每次安裝同一副固定工裝均需要進行位置找正，耗時耗力，一旦來料工件的尺寸有波動，都會導致加工出來的工件超差。所以換型會導致數控加工技術水平波動，難以保持一致。

4 機械數控加工技術水平提升的策略

4.1 注重機加數控設備的穩定性，提高過程控制

機械數控加工設備在調試初期，無論是質量、工藝、設備部門均會對設備的產出進行重點關注。機加技術人員也會根據圖紙的要求進行選擇刀具類型、刀具尺寸、程序流程設置，為設備加工出首件進行準備。而在機加數控設備調試生產出首件之后，大家就會放松警惕，認為這臺設備具有加工該工件的能力。后期當數控機床出現故障時，只需第一時間通知專業人員進行維修即可。且在日常使用中也會加強對設備的維護保養和檢查，確保數控機床保持良好狀態[2]。而事實是，除了日常設備保養外，加工過程能力穩定性也至關重要。因為在數控加工設備進行工業化生產時，加工過程不可能像調試生產初期，工件均進行100% 的全尺寸檢測。主要是考慮到沒有足夠的資源來滿足工件的全檢要求，即使有充足的檢測資源來進行全檢，那工件的單件成本在行業中及市場上也不會有很大的競爭優勢。所以這就要求我們提高對數控加工設備的穩定性。提高設備生產的穩定性，關注設備的過程能力，也就是加工過程能力指標-CMK。CMK 指的是機械設備的穩定性指數，是對機加數控設備穩定性的考核。這就要求同一套工裝及同一設備的基本前提下，連續生產50 件機加工工件，然后對工件進行對應尺寸的全檢。根據全檢得出的尺寸報告數據，運用軟件進行CMK 的計算。一般認為，只有CMK 達到1.33 以上才可以被認為數控加工過程是穩定的，數控加工技術能力是可以滿足要求的。

4.2 使用精定位銷進行換型輔助

目前出現的換型、換模影響加工技術水平的現象，是因為換型后工裝夾具的位置不一致導致。這也屬于數控加工設備技術水平提升的瓶頸。所以，針對這一問題，我們提出可以考慮在各個工裝上進行精定位銷的設置。在設備調試初期經過一次工裝調試后，在工裝與設備底座板上一起進行精定位孔的加工，使精定位孔貫穿工裝板，并在設備底座板上形成一個沉孔。之后取下工裝，在工裝上該孔位置插入精定位銷，長度凸出，將凸出的定位銷與設備底座板上的精定位孔進行配合，以此來確定工裝每次安裝的位置。這樣既可以縮短換型時間，又可以對換型的工裝位置進行統一固定，提高機械數控加工技術水平，降低生產成本。通過使用精定位銷來輔助工裝夾具等的更換，保證了數控加工的基本條件，在此基礎上，數控加工刀具運行前復位歸零，只要來料工件的狀態控制合適，就可以按初次調試的加工狀態來循環生產。解決了換型過程的時間和技術問題，為提高了數控加工技術水平[3]。

4.3 科學合理的設置數控加工程序

在數控加工設備中，同樣關鍵的是數控編程的質量。同樣一件待加工的工件，不同的編程技術人員對于工件的加工順序是不完全一致的，進而所寫出來的編程文件也不盡相同。編程中加工程序前后的先后順序、邏輯關系就決定了導入設備后加工出來的工件的質量。就拿圓柱體的加工來講，圓柱體存在兩個圓平面A/B 和一個圓弧面C。對于一個形狀是錐形原材料來說，就存在三種常見的加工順序，其中一種順序是A-B-C，第二種順序是A-C-B，第三種順序是C-A-B。若圖紙尺寸要求為兩個端面的跳動，則第三種順序更容易滿足要求;若圖紙尺寸要求為軸向跳動，則第一種順序更容易滿足要求。雖然第二種同樣也可以滿足軸向跳動，但是在加工過程中材料的變形和受到的應力是不一樣的，對于跳動精度一般比較高的尺寸來說反映出的結果就是截然不同的。所以，數控編程人員的技術能力一定程度上決定了數控加工技術水平必須提高數控編程人員的專業水平，確保編寫程序的科學性與合理性[4]。

5 結語

機械數控加工技術水平決定了所生產工件的市場競爭力，也影響著一個行業的發展水平、一個國家的經濟實力。通過不斷提高加工設備的穩定性、通過精定位銷輔助換型、通過不斷提高數控編程的技術水平，進行技術水平提升的不斷研究，將機械數控加工水平提升至又一高度。為整個機械數控加工行業、為社會發展、為祖國科技發展奠定堅實的技術基礎。