數控技術中數控設備的選擇及程序管理

魏華

摘 要

數控技術就是利用數字化控制系統在加工機床上完成整個零件的加工，而這一類的機床稱為數控機床。利用數控加工技術可以完成很多異形零件的曲面加工，而且加工的效率、準確性和精度都可以得到很好的保證。數控技術的廣泛使用給機械制造業生產方式、管理方式、生產結構等帶來了深刻的變化，數控技術及數控裝備已成為衡量一個企業現代化程度的核心標志，實現加工機床及生產過程數控化，已經成為當今制造業的發展方向。

【關鍵詞】數控加工 效率 提升

1 數控設備的正確選型

為保證加工效率的提高，產品質量和精度的提升，需根據產品的特點來選擇合適的數控設備，設備的選型是一個非常謹慎的工作，是否得當，對后續的適用價值和全面管理起著決定性的作用。以湘電集團長沙水泵廠典型零件三聯泵中凝水增壓泵泵體、泵蓋和葉輪的鏜削加工，以及循環泵的葉輪葉片、輪轂的加工為例來選擇設備。

1.1 確定數控設備需承擔的主要任務

設備主要用于三聯泵中凝水增壓泵泵體、泵蓋和葉輪的鏜削加工，以及循環泵的葉輪葉片、輪轂的加工。

凝水增壓泵為雙聯立式中開泵，由凝水泵和增壓泵組成。其加工精度的高低，直接影響泵的各項技術性能指標。泵體、泵蓋和軸承體的各項技術要求能否達到要求，是其產品質量能否得到保證的關鍵。循環泵為立式軸流泵，主要由循環泵轉子、上下泵體、上下泵蓋、上部橡膠軸瓦、下部橡膠軸瓦、兩半導向器、密封環、進水部分、波紋補償器、防蝕護板等組成。精度等級高、異形曲面，加工難度大。

1.2 分析加工零件的特點及要求

凝水增壓泵的泵體、泵蓋是多蝸室結構，泵體、泵蓋和軸承體中需加工的內圓、端面和定位槽數量多，各部位的位置精度要求高，各內圓的加工范圍從Φ120mm至Φ608mm尺寸不一，精度等級從6級至11級不等，各蝸室的同軸度及端面的跳動值要求0.05mm，表面粗糙度要求最高值達Ra1.6。其中，多處有配合要求的內圓表面還要切槽，且在同一位置上，泵體上槽比泵蓋上槽深，因此，更增加了加工的難度。如導葉蝸室內圓為基孔制配合（Φ608H9+0.175），槽表面粗糙度值為Ra3.2，由于泵體各蝸室（蝸室形狀為曲面）鑄造后需要再加工，在加工過程既要軸向進刀，又需要徑向進刀。同時在加工過程中，還要保證各蝸室及端面的同軸度與跳動值在允許的公差范圍內。由此在數控設備中五軸聯動加工中心因一次裝夾定位，能保證零件各尺寸加工精度和形位公差，從而滿足圖紙要求。

1.3 設備選型

通過對國內外五軸聯動加工中心生產廠家進行調研，國內調研廠家為沈陽機床集團，國外調研廠家為德國的德瑪吉和意大利廠家。通過與生產廠家或其代理商進行當面交流與電郵、電話聯系，對各生產廠家的產品情況有了一定程度的了解，在結合公司產品的實際需要，設備選型情況如下表所示：

1.4 確定主要技術參數

工作臺尺寸：≥1500×1500mm；主軸最高轉速：>4000r/min；

Z軸最大行程：>1000 mm；Y軸最大行程：>2000 mm；

X軸最大行程：>2000 mm；X軸定位精度：<0.05mm

Y軸定位精度：<0.025mm；Z軸定位精度：<0.03mm

A軸定位精度：<5"；C軸定位精度：<5"；X軸重復定位精度：<0.025mm；Y軸重復定位精度：<0.015mm；Z軸重復定位精度：<0.015mm；

A軸重復定位精度：<3"；C軸重復定位精度：<3

1.5 確定主要功能和配置

五軸聯動加工中心是龍門式結構，能實現自動對刀功能，高精度原裝進口導軌和絲桿保證了設備的加工精度，機床除具有銑、鏜、鉆孔、擴孔等基本加工功能外，配套高精度數控回轉工作臺、數控銑頭、數控平旋盤等功能部件，可減少加工過程中的干涉現象，實現泵體內臺階面及內外圓的加工，同時可以實現曲面加工。機床可配帶定時定量自動潤滑冷卻系統，滑枕端面可以安裝各種功能附件，并能自動更換功能附件。通過一連串的分析和確認，層層管控到位，最終選定的數控設備將會滿足生產的需求，達到高質、高效生產。

2 設備的維護、維修及保養

2.1 數控設備的維護

數控設備的維護包括：預防性維護，以保證機床的正常運行；故障性維修，消除故障，恢復設備的正常運行；對老的數控機床進行改造，充分提高設備的使用效率。 在條件允許下，改善數控加工車間或數控設備周邊的環境條件，防高溫，防灰塵，減少數控機床的故障率，提高其生產效率。

2.2 數控機床維修注意事項

（1）從整機上取出模塊時，應注意記錄其相對應的位置，連接的電纜號，對于固定安裝的線路板，還應按前后取下相應的壓接部件及螺釘作記錄。

（2）維修時電烙鐵應放在順手的前方，遠離維修線路板。烙鐵頭應作適當的修整，以適應集成電路的焊接，并避免焊接時碰傷別的元器件。

（3）線路板測量時應找到相應的焊點作為測試點，不要鏟除焊膜，有的板子全部刷有絕緣層，則只有在焊點處用刀片刮開絕緣層。

（4）測量線路間的阻值時，應斷電源，測阻值時應紅黑表筆互換測量兩次，以阻值大的為參考值。

（5）不應隨意切斷印刷線路。數控設備上的線路板大多是雙面金屬孔板或多層孔化板，印刷線路細而密，一旦切斷不易焊接，且切線時易切斷相鄰的線。

（6）查清線路板的電源配置及種類，根據檢查的需要，可分別供電或全部供電。應注意高壓，有的線路板直接接入高壓，或板內有高壓發生器，需適當絕緣，操作時應特別注意。

3 數控加工工藝優化

3.1 分析零件的工藝性

根據設計圖紙應分析尺寸標注方法、零件圖的完整性與正確性、零件精度要求、零件材質及零件的結構等技術要求。

3.2 擬定零件的工藝過程

注意表面加工方法的選擇，要保證加表面的加工精度和表面粗糙度的要求，同時應考慮生產率和經濟性的要求，根據產品的結構和產品的數量，盡量采用高效率的先進加工方法，正確選用加工設備。

3.3 劃分加工階段

加工階段分粗加工階段、半精加工階段、精加工階段，中間根據需要還要進行熱處理及著色、探傷等要求。粗加工階段，高效地切除加工表面上大部分的余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品；半精加工階段，減小粗加工后留下的誤差，使被加工工件達到一定精度，為精加工作準備，并完成一些次要表面的加工（如鉆孔、攻螺紋、銑鍵槽）；精加工階段，保證各主要表面達到圖樣規定的質量要求。

3.4 切削用量的確定

切削用量是切削時各運動參數的總稱，包括切削速度、進給量和背吃刀量（切削深度）。切削速度vc是指刀具切削刃上選定點相對于工件待加工表面在主運動方的瞬時速度單位為M/min。進給量f 是指在主運動每轉一轉或每一行程時（或單位時間內），刀具與工件之間沿進給運動方向的相對位移，單位mm/s。背吃刀量（切削深度）ap ，是指待加工表面與已加工表面之間的垂直距離，單位mm。

4 刀具、夾具的正確選擇

4.1 合理選擇切削刀具

刀具的合理選擇是保證加工質量和提高加工效率的重要環節。為了提高生產率，數控機床尤其是加工中心正向著高速、高剛性和大功率方向發展。在選用刀具材料時，凡加工情況允許選硬質合金刀具時，就不應選用高速鋼刀具；甚至在條件允許下，選用性能更好更耐磨的刀具，如涂層刀具、立方氮化刀具、陶瓷刀片等。

4.2 工裝夾具的應用與管理

工裝的選擇和管理應從以下幾方面進行考慮：

（1）推廣和改進組合夾具及組合真空夾具的應用，縮短輔助時間；

（2）盡可能提高定位基準的統一性，減少工裝定位的工作量和夾具的數量；

（3）采用定力夾具，防止工件產生裝夾變形，提高加工精度；

（4）積極推廣工裝夾具的計算機輔助管理。

5 數控程序的現狀管理

（1）公司大部分技術人員采取的方式是每個人在計算機上建立不同的目錄，隨著人員的增加，程序量的膨脹，存在程序版本混亂、查找困難等問題，如果有人調動或跳槽，其程序能否安全地調用的確是個疑問，再者，程序的安全問題，自己已調好的程序有可能誤操作，乃至別人無意更改了你的程序，這些都是經常發生的問題。

（2）程序結構問題，數控程序要和對應的零件模型關聯，還要有相應的刀具清單、刀具參數、工藝卡片等文檔，隨著數碼的普及，最好把關鍵工序的加工狀態、裝夾狀態、特殊刀具形狀記錄下來，并與程序一起存放，下一次調用就很形象、很直觀，實現圖文并茂。

（3）最后一個是程序狀態問題，有的剛剛編寫的，有的是在調試的，有的是定型的，如何區分不同性質的程序，對不同的人設置不同的權限，也是非常重要的。

總之，數控加工技術雖然是一種計算機集成制造技術，但它始終離不開相應的管理及配套技術。要提高數控加工效率，應提高認識、轉變觀念，完善和加強各種相應的配套技術措施和管理水平，提高及加強管理來進行。