提高機械數控加工技術水平的有效對策探析

段堯

摘 要：先進機械數控加工技術，已經發展為高精密加工技術、高速加工技術、多軸加工技術、復合加工技術、自動化加工技術等制造新技術，滿足了復雜零件的加工工藝要求，并大幅提高了機械加工效率;制造企業合理運用數控加工技術，可以促進加工效率和質量的提高，保證制造企業的持續健康發展。因此，本文提出了相應的對策，以提升機械數控加工技術水平，為機械數控加工的發展提供積極的幫助。

關鍵詞：機械;數控;加工技術;對策

引言

隨著社會經濟水平的提高和科學技術的發展，原有的數控加工技術已不能滿足制造業的發展需要，科學技術的發展使數控加工技術在制造業中廣泛應用，以及制造業新技術的發展。因此筆者提出了相應的對策，以提高機械數控加工技術水平，為制造企業的健康發展貢獻力量。

一、 什么是數控加工技術

數控加工是指由控制系統發出指令使刀具作符合要求的各種運動進行的加工，以數字和字母形式表示工件的形狀和尺寸等技術要求和加工工藝要求，它泛指在數控機床上進行零件加工的工藝過程。用來控制機床運動的計算機，稱為數控系統;數控系統根據程序指令向伺服裝置和其它功能部件發出運行或診斷信息來控制機床的各種運動。

1952年，美國麻省理工學院研制出三坐標數控銑床，開始了數控加工技術翻天覆地的發展歷程。隨著電子技術的發展，數控系統也經歷了電子管數控系統、晶體管數控系統、小規模集成電路數控系統、直接數控系統、小型計算機數控系統、微型機數控系統，并于90年代發展為計算機數控系統（CNC）。

強大的數控系統，擁有高計算精度，動態伺服控制功能，NURBS直線和圓弧程序段壓縮等功能，結合高精密的數控機床、先進的刀具技術、先進的制造軟件（CAD/CAM）技術，使數控加工技術發展為高精密加工技術、高速加工技術、多軸加工技術、復合加工技術等。

IT技術和網絡技術的應用，數控加工發展為數控機床柔性化加工、自動化加工，并集成到數字化管理系統中。數控系統接收數字化管理系統的生產指令進行生產，并應用數據采集技術實時反饋自動化加工單元的加工數據，完成生產流程的閉環管理，保證生產效率的最大化;

二、影響機械數控加工效率的主要因素分析

（一）常規的制造軟件影響刀具路徑效率

制造軟件的合理應用，直接影響數控加工中刀具的運動軌跡和切削效率和精度。CAD軟件、CAM軟件的模型精度、數據轉換精度、曲面精度、點分布精度、特征精度直接影響著刀具路徑計算精度。常用CAM軟件主要依賴編程工程師根據個人工作經驗設定工藝參數，因此，個人經驗直接影響著整個切削過程。CAM軟件動態仿真功能能否有效真實反饋加工過程的程序異常，直接影響車間加工的穩定性。CAM軟件產生的刀具路徑是否最優化，直接影響數控加工效率;

（二）刀具及刀具涂層技術不成熟，引起高速切削的不穩定

切削刀具的精度、耐磨性是數控加工的加工精度的關鍵因素之一。刀具的基體材質、刀具的刃口結構，刀具的涂層技術、合理的切削參數是保證高效率切削的前提條件。刀具涂層技術的應用，讓數控加工進入了高速加工階段?，F在的普通刀具涂層化學穩定性差及高溫抗氧化性差，引起了高速切削的不穩定，從而影響數控加工效率。

1. 普通數控機床數控系統影響機床運動效率

數控系統對數控加工的影響主要體現在控制能力上，并體現在定位精度、重復定位精度、加工精度、切削進給、快速移動進給、多軸控制、多軸插補、多通道控制、高速高精控制等，直接影響著數控加工的加工效率、加工精度;

2. 單一功能的數控機床，需要多工序組合加工，加工效率低

單一功能的數控機床，如斜床身數控車床、立式車床、三軸加工中心等，已經日漸成熟。但是面對復雜零件，工程師只能通過劃分多種不同工藝工序，應用多種單一功能數控機床來完成零件的加工，但頻繁的機床切換導致加工效率低下;

三、提高機械數控加工技術水平的有效對策

（一）先進制造軟件的應用

先進的制造軟件，集成了產品設計、工程和制造的高性能產品數字化解決方案，其應用領域貫穿著產品全生命周期。其中CAM擁有零件建模、工裝設計、模具設計、CNC加工編程、EDCAM編程、WEDM編程、CMM測量編程、后處理系統、集成仿真系統等功能。面對復雜零件的加工，為了保證機床的高效率切削、工業機器人的高效率動作，CAM工具通過應用自動刀具傾斜、交互式碰撞避讓、自動方向矢量控制等功能，實現連續5軸加工、3+2軸加工、旋風銑粗加工、擺線加工等，并使用虛擬數控機床動態仿真NC代碼，輸出安全高效的程序;

CAM工具還集成了專業制造工藝模塊。為了沉淀工廠制造標準，經驗豐富的工程師和軟件應用工程師一起編制了專業制造工藝模塊，沉淀了行業的先進加工工藝和工廠最先進的經驗工藝參數，比如輪轂和葉輪加工、渦輪葉片、引擎端口和歧管等制造工藝模塊，從而高標準、高效率的完成高精度復雜零件的加工。

（二）先進的刀具涂層技術的應用

高效銑削刀具是保證先進加工技術的關鍵因素之一。先進的涂層技術，同刀具基體材質、刃邊處理和后處理工藝，共同保證了銑削刀具的高精度、高切削效率、長切削壽命。

先進涂層技術賦予了刀片強大的耐磨能力和更長的壽命，更持久的刀具壽命，有利于降低零件制造成本，提高生產效率，和良好的質量。傳統的CVD氧化鋁涂層中，晶體的生長方向是隨機的。新一代的CVD涂層技術，通過控制晶體的成長方向，以確保所有的晶體都沿著相同的方向排列，并使最堅固的部分朝向頂面，從而獲得致密有序的晶體組織;

緊密排列的單向晶體在切削區域和鐵屑間構造了一個堅固的屏障，改進了抗月牙洼磨損和抗后刀面磨損特性，并且使切削區域能夠更快散熱，從而有助于切削刃在更長時間的連續切削期間保持不變形。

（三）先進的數控系統的應用

先進數控系統擁有強大的硬件架構以及智能的控制算法，輔助以出色的驅動和電機技術，使加工過程擁有極高的動態性能及精度。同步配置IT 集成方案，大大提高的數控機床的生產能力及生產效率。

先進的數控系統采用最先進多核處理器技術、基于驅動的高性能NCU（數控單元），具有優秀的性能潛力。高性能代表著高度模塊化的數控機床配備了數量極多的數控軸，例如傳輸線或多面回轉工作臺式組合機床;高性能還代表著5 軸模具加工中心進行高速切削時的超高精度和動態加工性能。

（四）復合加工數控機床的應用

先進的數控機床已經在單一功能的數控機床上，加裝動力銑頭、動力刀架、五軸轉臺等，實現更加復雜的復合加工要求。新一代復合加工機床，集傳統車銑復合與齒輪加工功能于一身，除傳統的車銑、5軸加工，還嵌入了銑齒、滾齒、刮齒加工，最大限度地實現了工序集中，減少人員設備，縮短生產周期。

四、結束語

綜上所述，隨著IT技術、網絡技術的快速發展，數控加工也在不斷的革新應用軟件、工具技術、數控系統、數控機床等關鍵技術。制造企業需要導入先進的制造軟件、先進的刀具技術和涂層技術、先進的數控機床及數控銑系統等技術，開發和應用全自動復合加工數控機床、自動化加工單元，并以先進技術推進制造企業的自動化、數字化轉型升級，提高制造企業的生產效率和市場競爭力。

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