淺議數控技術與鋼結構加工

祁林 費云龍

摘 要：現如今數控技術已經成為發展高薪技術產品和剪短工業的一項重要技術。數控技術在生物產業、航空航天等國防產業中均得到了廣泛的應用。在鋼結構的加工中，應用數控技術可以很大程度提高工作效率，減少工人成本，避免資金上浪費，相信在不久的將來，數控技術必將得到更為廣闊的發展空間，為我國的經濟發展做出重要貢獻。

關鍵詞：數控技術；鋼結構加工；應用

數控技術主要是一些利用文字、數字和符號組成的程序指令來實現對機床的自動加工，其主要用于生產中小型形狀較為復雜的機械零件，而且由于數控技術省時、省力等優勢使得數控技術的所帶來的經濟效益非常顯著。基于此文中筆者就數控技術在鋼結構加工中的應用進行簡要的闡述。

1.數控技術的特點

數控技術具有如下特點：（1）適應性強，（2）質量高、精度穩定，（3）生產效率高，（4）能實現復雜的運動，（5）良好的經濟效益，（6）有利于生產管理的現代化。

現在世界上許多國家和地區眾多戰略發展計劃紛紛出臺，如歐共體的OSACA，日本的OSEC，美國的NGC和OMAC等計劃，他們基本代表了開放式數控系統的發展現狀。其中：（1）歐共體的OSACA計劃。OSACA控制系統在結構上分為兩部分，即應用軟件和系統平臺。控制軟件包括所有對系統專用的功能，獨立的應用模塊使用OSACA界面，并且可以運行在和OSACA兼容的系統平臺之上：系統平臺包括系統硬件和系統軟件。系統硬件包括各種電子部件，如主板和I/0模塊；系統軟件包括操作系統、通訊系統和驅動程序等。系統平臺對應用程序提供一個標準的應用編程接H（API），并且系統平臺具有開放式系統結構的4個特性：互操作性、移植性、可擴展性和互換性。（2）美國的NGC和OMAC計劃。NGC的體系結構是在虛擬機械的基礎上建立起來的，通過虛擬機械把子系統和模塊鏈接到計算機平臺上NGC是一個實時加工控制器和工作站控制器，要求適用于各類機床的CNC控制和周邊裝置的過程控制，包括切削加工、非切削加工、測量及裝配、復合加工等。NGC與傳統CNC的顯著差別是基于“開放體系結構”在SOSAS中定義了NGC系統、子系統和模塊的功能以及相互間的關系，提出了代表控制要求的9個功能設計概念

2.數控技術的概念

數控技術是指用數字、文字和符號組成的數字指令程序通過計算機控制來實現機床的自動加工，完成加工任務的技術它所控制的通常是機床的位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有關的開關量。

傳統的CNC系統是一種專用的封閉體系結構的數控系統，即：系統硬件是專用的，各廠家的主板，伺服電路板專門設計，廠家之間產品無互換性；系統軟件結構是專用的，無可移植性，也無伸縮性。根據這種數控開放性趨勢，開放的目的就是使NC控制器與當今的Pc機類似，系統構筑于一個統一的、開放的平臺上，具有模塊化組織結構，以便迅速適應不同的應用需求。

3.數控技術的優勢

在加工制作鋼屋架時，由于采用了先進的加工設備和加工工藝，在加工和效果上，數控加工均比傳統手工加工有明顯優勢。對數控加工和手工加工兩種工藝手法各個環節的參數進行了對比：

在輕型鋼屋架加工過程中，采用先進的數控設備進行加工制作，無論在時間、勞動強度和加工成本上都較傳統的加工方法有顯著優勢。因此，數控技術的推廣應用不單在小型批量復雜機械加工上能發揮優勢，在諸如電廠汽機房屋架、企業廠房屋架等大型鋼結構制作上同樣會產生巨大的經濟效益，值得大力推廣。

4.數控技術在大型鋼結構中的應用實例

國電蚌埠發電廠2～600MW機組工程#1機汽機房屋面結構由屋架梁、鋼檀條及水平角鋼支撐組成，總重約204噸。其中屋架梁為焊接H型鋼HA1000x350―16x25與焊接變截面H型鋼HA（1000―1226―1000）一16x25螺栓連接組成，長度263.94m，單重7.9噸，共l0榀。H型鋼和板材為Q345B材質屋架在現場鉚工廠10t龍門吊下制作，包括變截面屋架梁H型鋼的制作、屋面槽鋼檁條的下料，并最終將屋架梁制作為單榀，運至汽機房安裝。對于鋼屋架的制作安裝。一般要有以下的施工程序：驗料一整板拼接一放樣一下料（傳統手工加工需要）一制作一制孔一校正一噴砂防腐一成品移交在整個施工過程中，“下料”部分采用數控技術加工。下面對該部分數控加工過程進行闡述分析

4.1 工藝分析

屋架型鋼下料應以實際放樣尺寸為準，鋼材切割可采用機械剪切和氣割等方法。無論采用何種方法，都應劃線準確、切割平直，且桿件端部切割面與軸線垂直。角鋼、圓鋼、槽鋼等切割采用氣割，鋼管采用無齒鋸下料。但槽鋼等型鋼下料前應校直，校直采用型鋼校直機或用火焰法校直。屋架梁變截面H型鋼腹板為不規則形狀，考慮腹板下料采用數控火焰切割機，根據需切割板材的厚度采用不同型號的割嘴。技術員需提供放樣圖紙和數控程序，建立坐標系并對刀，火焊工保證切割機的良好運行。為做到精確切割，應考慮到切割縫隙，鋼板厚度為12mm，割縫寬度一般在3～4mm，所以在數控編程時須考慮采用刀具補償命令。

4.2機床加工操作

（1）開機和參數初始化：打開數控火焰切割機系統電源，等待數秒鐘，系統參數自動初始化。（2）對刀：采用G92方式對刀。因鋼板尺寸較大，且尺寸不等，無法采用固定夾具，故每次切割均需進行G92對刀。對刀點選在工件坐標系的原點處，在機床手動狀態下，使用點動方式移動刀具對刀。對刀允許誤差為0.5mm。（3）工件安放：采用lOt龍門吊將所需加工板材吊放在數控火焰切割機的導軌上，要求板材水平放置。由于板材自身重量大。切割機在加工時幾乎不產生徑向切割力，故利用板材自身重量即可固定，無須采用專門的工裝夾具。（4）自動加工：將編制好的加工程序輸入到數控系統中，輸入刀具半徑補償值及其他參數首件單榀在加工前需進行空運形試切，程序檢查無誤后進行自動加工按下操作面板上的循環啟動鍵，數控機床開始加工，火焊工人只需在旁邊監視機床是否正常運行。當加工完一件板材時，用龍門吊吊下加工好的工件，重新放人新的板材，G92對刀，重復3、4步驟即可。

5.結語

綜上所述，數控技術可以實現對機床的自動加工，完成一些難度系數較高的任務，才用數控技術來對機床的位置、角度、以及速度進行控制，然后由計算機進行控制，通過輸入一系列的數字指令，完成批量加工任務。文中在通過對數控技術的概念以及特點進行介紹之后，對數控技術在大型鋼結構的應用進行了簡要的闡述。

參考文獻

[1]李瑞斌。數控車床加工工藝進給路線的研究[J]，裝備制造技術，2011年08期

[2]楊艷華。淺述數控車床加工中走刀路線的合理確定[J]，中國新技術新產品，2011年15期

[3]李敬偉。數控技術在機械加工中的應用及分析[J]，河南建材，2012年05期

（作者單位：陜西通運專用汽車集團有限公司）