數控銑床金屬構件加工工藝機械自動化控制技術研究

種永剛，李 榮

（1.航空工業西安飛機工業集團公司，陜西 西安 710089；2.西安航空學院飛行器學院，陜西 西安 710077）

數控銑床與傳統的銑床在本質上的區別為在數字化的改造上。在數控技術未應用到機械自動化技術之前，傳統的銑床需要人工進行控制操作，嚴重制約了金屬構件的生產數量，產品質量也無法保證。而隨著我國工業領域不斷發展，金屬構架加工企業自身也對工藝特點、技術水平提升等越來越重視，在發展過程中不斷地探究與分析，其中就包括機械自動化控制技術應用，為我國工業創新發展提供基礎條件，明確發展方向，重視產品加工，既為工業企業創造良好經濟效益，還促進我國現代化社會穩定發展。

1 金屬構件生產中采用機械自動化控制技術特點

機械自動化控制技術特點較多，并且在金屬構件過程中應用較為廣泛。隨著我國工業領域創新發展，使機械自動化控制技術對金屬構件加工、工業發展等產生積極影響，并引起各領域關注。而對機械自動化控制技術特點分析，我們主要從集成化特點、精細化特點、數字化特點三個方面進行分析。

1.1 集成化特點

集成化的數控銑床加工工藝目前被運用于加工很多種類的金屬結構件。具體應用時要明確金屬構件加工具體流程、加工要求等，使整個加工過程都能自動化完成，借助計算機系統對其全程控制與管理[1]。同時，機械自動化控制技術中的集成化技術主要是借助計算機系統，能夠對金屬構件加工制造過程全面分析，以具體理論為基礎，使加工流程被優化與完善。既減輕工作人員任務量，又提高整體工作質量與效率，在金屬構件加工過程中對生產材料有效控制，避免大量浪費生產材料，確保企業的經濟利益。

1.2 精細化特點

機械自動化控制技術中的精細化特點，是在機械制造工藝過程中，對自動化技術應用，選擇一種新穎的制造方式，能夠嚴控工藝質量。并且，因受到工業生產標準及規格等因素影響，傳統化加工方式會在工藝精確度方面存在誤差。而機械自動化技術最大特點與優勢就是對其精確度控制，借助機械設備明確各工藝生產尺寸、質量等，使特殊形狀金屬構件加工尺寸更加精準，滿足特金屬構件加工的工藝要求。再加上納米科技不斷發展，也會應用到金屬構件加工領域中，再次提升整體精確度，也使我國工業領域逐漸向納米技術方向創新發展，從而對我國整體發展產生積極影響。

例如：關于數控銑床上“微聯接”工藝，首先，考慮到各構件規格、結構、類型、缺口等不同因素，還需在加工前對金屬構件件幾何元素詳細發分析，全面統計金屬構件加工材料總體數量[2]。然后，分析數控銑床上“微聯接”工藝不同情況，一方面，是各元素基本相同零件進行相聯；另一方面，是選擇單個零件與余料進行相聯。最后，整個工藝加工完成后，要選擇“抖動”、“木錘”等方式使金屬構件邊緣聯接方式解除，最終獲得預期要加工完成的金屬構件。

2 金屬構件加工工藝機床本體分析

眾所周知，機械自動化控制技術在數控銑床金屬構件加工過程中的應用，對工業領域創新發展、技術水平提升、工藝流程完善等都會產生巨大影響。對此，也逐漸引起工業企業重視，注重金屬構件制造工藝機床本體結構與應用特點分析。一般情況下，在金屬構件加工過程中借助計算機對生產工藝進行嚴格計算，以有限元算法為主，可對其進行動態、靜態綜合試驗，既然是試驗，還需反復地驗證，并且把每次試驗信息數據詳細記錄，結合多次實驗信息數據對比分析，能夠選擇剛性較強銑床本體，既滿足了金屬構件加工要求，又能夠使數控銑床金屬加工工藝的加工誤差控制在合理范圍內。

此外，銑床本體安裝過程極為簡單，以沖孔力大小為節點，如果選擇的是沖孔力小于200KN，只需要采用螺釘調整方式即可，使其與地面直接連接，就可滿足金屬構件加工要求。相反，如果沖孔利大于200KN，還需要在地基內埋設二次件，然后把數控銑床與二次件連接固定在地基中，才能確保整體穩定性，使其在金屬構件生產過程中，不會因其穩定性不足而造成工藝進度緩慢。采用機械制造自動化技術，制定完善管理方案，完善工藝流程。除此之外，還可借助微處理器技術、傳感器技術、新型器具技術等，注重機械設備功能、結構創新，以提升技術水平與生產效率為主，使數控銑床金屬構件加工流程更加完善。

另外，在本體結構中還包括自動換位夾鉗，而對其類別、大小等選擇，還需結合金屬構件加工應用需求全面分析，要求在功能與性能方面都滿足加工要求，也屬于一種便捷加工方式，在整個內部結構中發揮著巨大作用。

例如：依然選擇數控銑床金屬構件加工中的“微聯接”工藝進行分析，其中，為對沖模與板料運動軌跡有效控制，主要是由NC發出指令，工作人員只需進行沖裁板料即可，關于金屬構件加工及加工完成的處理，只需要工作人員對微聯接方式進行解除即可。

3 數控銑床金屬構件加工的專用模具

由于對數控銑床金屬構件加工工藝準確度要求較高，在工藝加工前，相關工作人員會結合工藝生產尺寸明確工藝數據誤差范圍，然后選擇適合的工藝模具。而數控銑床金屬構件加工工藝專用模具內部結構較為簡單，內部組成結構每位工作人員都會全面了解與掌握，在實際生產與加工過程中，只需要根據金屬構件加工尺寸、外形特點合理選擇模具即可。因為數控銑床金屬構件加工尺寸、外形等存在差異性，還需結合具體要求對其旋轉工位明確。再考慮旋轉工位較多，為使工作人員對其明確劃分，可設置成不同編號。如：1、2、3、4、5……。工作人員只需要在實際操作過程中根據金屬構件實際加工要求與流程操作即可，整個操作過程多需要花費的時間多少，以成手工作人員為分析基礎，短短的3min～4min就可完成。

如果在金屬構件加工過程中，因生產工藝尺寸、外形等存在差異性，還需要工作人員及時更換模具。在更換前需要對其調整成換模狀態，把壓圈取下-拿出上膜-取出凹模-拆除安裝螺釘-取出沖頭。在模具安裝內部結構中會有明確的安裝方向，只需要工作人員根據具體方向安裝相應模具即可，就可對新模具進行正常使用。因為模具被更換，所以設置編號會發生相應變化，需要把更換前與更換后模具編號及時處理。避免對后續加工工作造成影響。

例如：對數控銑床金屬構件加工工藝質量控制，在加工前，還需對模具合理選擇，目前最常用的選擇方法就是模具微聯結法，并且是解決特殊性零件模具選擇、工藝加工質量等相關問題有效措施之一。通常情況下，圓弧過渡段、無邊角狀輪廓段等，選擇普通模具無法完成工藝加工，而模具微聯結法能夠通過對特殊模具合理選擇，順利完成零件加工工作，整體加工難度降低，工藝質量與效率提升。

4 數控銑床金屬構件加工中特殊模具的安裝

關于殊模具安裝工作的開展，還需要考慮到工藝特殊性，結合金屬構件尺寸及加工特點綜合分析，選擇與其相符的特殊模具。而模具特殊性在于模具更換、數控銑床金屬構件加工一體化發展，既可以減少模具更換時間，又能提升整體工作效率。關于特殊性模具安裝，對相關工作人員提出較高技術性要求，要在實際生產過程中考慮到圓臺、方臺、翻邊高度。而對于其高度調整，最常見方法是加裝墊片法，結合金屬構件加工實際情況，加裝墊片方法既可以對其高度合理調整，又能確保特殊性模具加工質量。而加裝墊片法最大優勢，重點考慮模具外形大小，選擇一些薄板對其模具大小剪切，然后裝在上模與模具之間位置，在調整圓臺、方臺、翻邊高度的同時，還能使其保持一致，無論是其深度還是高度，都能夠滿足特殊模具更換要求，整體效果極其良好。除此之外，在數控銑床金屬構件加工中特殊模具安裝過程中對機械自動化控制技術應用，要考慮的影響因素較多，還需引起企業及工作人員重視。第一，是機械自動化控制技術實用性，在金屬構件設計階段就對機械自動化控制技術實用性全面分析，“兼顧”是必要基礎條件，才能高效率、高質量地完成數控銑床金屬構件加工中特殊模具安裝工作，凸顯機械自動化控制技術經濟效益。第二，從金屬構件產品加工角度分析，在整個生產過程中需要消耗大量能源，為控制成本費用，還需對機械自動化控制技術加大應用力度，簡化金屬構件加工流程，減少資源消耗量，對整體成本費用合理控制。

5 結語

機械自動化控制技術是促進工業領域創新發展基礎條件之一，尤其是對數控銑床金屬構件的生產及加工，要求工業企業引起重視，加大投資力度，對自動化控制技術應用，提高產品質量及生產效率，為工業企業創造巨大經濟效益。