對數控車工技術應用的探討

張正春/牡丹江閥門總廠

對數控車工技術應用的探討

張正春/牡丹江閥門總廠

數控車工技術是集自動化、柔性化、敏捷化與數字化制造等于一體的現代制造業的關鍵技術與基礎技術，它可以高效化、優質化地加工產品零件，尤其是形狀復雜的零件。文章公就數控車工技術的應用現狀及具體技術進行分析。

數控車工；數控編程；數控車床

一、數控車工技術簡介及其特點分析

（一）數控車工技術簡介

1.數控車工技術的概述。數控車工技術通過利用數字化控制系統在數控車床上完成零件的整體加工。利用數控車工技術可以有效、快速地完成大量加工難度較大的曲面零件，并大大增加了零件加工的準確性及精確度。其中，數控車工技術主要包括數控機床加工工藝與數控編程技術兩部分。

2.數控車工技術的關鍵技術：

（1）自適應控制技術。數控車床加工過程中的自適應控制技術主要由數控裝備自動化監測對設備本身有影響的信息，自動性、連續性地調整系統的相關參數，以便改善數控系統的運行狀態。

（2）專家技術。專家技術主要是將專家的經驗與機床切削加工的一般規律與特殊規律輸入系統，并結合相關加工工藝的參數數據庫信息，建立智能化的專家系統，為數控系統提供優化的切削參數。專家技術可以有效地提高數控設備的編程效率，縮短生產準備的時間。

（3）故障自診斷技術。故障自診斷技術為數控機械設備提供了維護決策信息集成系統及智能診斷系統，包括二次監測功能、故障診斷功能、安全保障等功能。

（二）數控車工技術的特點

1.數控車工技術的優點：

（1）效率高。數控車工技術以數字化的控制手段，可以加快零件的互換速度，以計算機控制，對復雜的曲面零件進行快速加工。

（2）勞動強度低。數控車工技術的零件加工過程由全數控自動系統完成，其自動控制化水平較高，數控機床操作人員僅需密切監視數控設備的運行狀況，大大降低了勞動強度。

（3）適應能力高。數控車工技術主要以數控加工系統為操作系統，可以通過調整系統的部分參數，及時修改或改善數控系統的運作情況，大大提高其適應能力，擴大其加工范圍，提升其加工能力。

（4）準確度高。數控系統通過優化傳動裝置，可以有效地減少加工過程中出現人為誤差的概率，大大提高數控設備的加工效率。

2.數控車工技術的缺點。雖然數控車工技術可以有效地提高生產、加工的效率及準確度，但其投資價格較高，而且對于加工部分形狀較為復雜的零件時，其手工編程工作量較大，對數控設備的操作人員及維修人員專業化技術水平要求較高。

二、數控車工工藝與編程

（一）數控車工工藝與工裝

1.切削用量的選擇。由于數控車工工藝中的金屬切削加工環節效率較高，其被加工材料、切削工具、切削條件是主要要素，它們與數控車床的加工時間、刀具壽命及加工治療水平息息相關。其中，切削條件的三大要素為：切削速度、進給量、切身直接引起刀具的損傷。刀尖溫度將會隨著切削速度的提高而上升，并產生一定量的機械性、化學性、熱能性的磨損。當切削速度提高20%時，刀具的使用壽命將會減少一半。

2.刀具的選擇。數控車工工藝中的刀具選擇較為重要，由于刀具的壽命與刀具磨損、被加工尺寸變化、表面質量、加工熱量、切削噪聲等相關。因此，在進行具體加工條件確定之前，應當結合實際情況進行判斷，例如，不銹鋼與耐熱合金等較難加工的材料，應當選擇冷卻劑或剛性較好的刀刃。

（1）粗車時，由于粗車時大背的吃刀量及進給量較大，應當選擇耐用度與強度較高的刀具；（2）精車時，由于精車的加工精度要求較高，應當選擇精度高、耐用度較好的刀具；（3）另外，應當盡量采用機夾刀和機夾刀片。

3.夾具的選擇：（1）盡可能選擇通用夾具裝夾工件，少選用專用夾具；（2）零件定位基準重合，盡量避免出現定位誤差。

（二）加工路線

1.確定加工路線。加工路線主要是指數控機床在加工過程中，刀具相對零件的運動軌跡與方向。在選擇加工路線時，應當盡量縮短加工路線，減少刀具的空行程時間，確保其加工精度與表面的粗糙度符合要求。

2.加工路線與加工余量。由于數控車工技術對于數控車床的要求較高，在數控車床未達到普及使用的情況下，應當將毛坯上多余的余量，尤其是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。在使用數控車工工藝技術時，必須注意數控車床程序安排的靈活性。

三、數控技術的具體--數控機床

（一）數控機床概述

數控機床的數控系統經歷了兩個階段、六個時代的發展：電子管、晶體管、集成電路、小型計算機、微處理器及基于PC機的通用CNC系統。當前，數控機床的類型，從最初的單一式銑床類數控機床，發展成為當前的金屬切削類、特種加工類及特殊用途類數控機床。數控機床結合計算機、自動化控制、精密測量、機床制造及其配套技術的最新成果，它可以有效地解決當前產品的多樣化及復雜化、產品研制生產周期短、精度要求高的難題。

2.數控機床的精度選擇

數控機床根據用途可以分為簡易型、超精密型、全功能型等等，各類數控機床的精度大小也是各不相同的。簡易型數控機床主要用于部分車床與銑床，其最小運動分辨率為0.01mm，運動精度與加工精度都在0.03～0.05mm以上。而超精密型按其精度大小可以分為普通型與精密型。

3.數控機床結構。

（1）程序介質。程序介質主要以指令的形式記載各項加工信息，包括零件的加工工藝過程、工藝參數與刀具運動等，并將相關信息輸入到數控裝置內，由數控機床對零件進行切削加工控制。

（2）數控系統。數控系統為數控機床的核心系統，它通過接受輸入的加工信息，并由數控裝置的系統軟件與邏輯電路進行譯碼、運算及邏輯處理，向伺服系統發出相應的脈沖，通過伺服系統控制機床運動部件按加工程序指令運動。

（3）伺服驅動。伺服驅動由伺服電機與伺服驅動裝置組成，由數控裝置發出速度與位移指令控制執行部件按進給速度與進給方向位移。

（4）機床主體。數控機床的動系統主要采用滾珠絲杠，其機床主體不僅結構簡單，而且剛性好。

四、數控車工技術的發展趨勢

當前，我國及世界各國制造業廣泛應用數控技術，在提高制造能力與水平的同時，提升了本國適應市場變動的能力及競爭力。通過大力發展數控技術，可以有效地提高先進制造技術水平，并加速經濟的發展。數控車工技術將往高速、高精、高效化及柔性化方向發展，并通過減少工序、輔助時間進行復合加工，向多軸、多系列控制化方向發展。

[1]胡占齊，楊莉。機床數控技術[M].北京：機械工業出版社，2002.

[2]王潤孝，秦現生。機床數控原理與系統[M].西安：西北工業大學出版社，2000.