機械加工制造中自動化技術(shù)的應(yīng)用論述

趙田楠

摘要：當生產(chǎn)工藝發(fā)展到一定水平，必須要提高生產(chǎn)加工設(shè)備的自動化程度，進一步減少空程輔助時間，促使生產(chǎn)率不斷提高。在相對落后的工藝基礎(chǔ)上實現(xiàn)自動化，生產(chǎn)效率的提升是有限的，因此探索機械加工制造當中自動化技術(shù)的應(yīng)用是比較值得思考的一個課題。

關(guān)鍵詞：機械加工;自動化;應(yīng)用

機械加工自動化主要可實現(xiàn)加工對象連續(xù)自動生產(chǎn)，大幅度提高生產(chǎn)加工變化速度、流動速度。機械加工制造自動化技術(shù)在我國的規(guī)模化應(yīng)用、普及可追溯至20世紀70年代，伴隨計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)發(fā)展，機械加工制造自動化技術(shù)也在不斷發(fā)展。近幾年，計算機高度集成化以及集成化制造系統(tǒng)開發(fā)，雖然大幅度促進了我國機械制造自動化的發(fā)展，然而就行業(yè)整體發(fā)展情況而言，我國機械制造、機械加工業(yè)仍舊處于自動化初級發(fā)展階段。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國當前約有12萬余機械制造加工企業(yè)，但這些企業(yè)的發(fā)展水平卻參差不齊，發(fā)展狀態(tài)極為不平衡，大部分企業(yè)都落后于現(xiàn)代化加工水準，傳統(tǒng)半自動加工占比較大。因此，為推動機械加工制造業(yè)發(fā)展，就亟須對機械加工制造中自動化技術(shù)的運用進行系統(tǒng)梳理。

一、機械加工制造自動化技術(shù)應(yīng)用

（一）基于PLC的機械加工設(shè)備自動化改造

PLC是一種可編程控制器，它是自動化控制當中的主要裝備。在機械加工制造當中可以依托機械加工工藝流程來確定PLC的控制方案，一般根據(jù)工藝流程當中的被控制對象、控制過程以及工藝要求，可確定輸入輸出設(shè)備，包括開關(guān)、傳感器、變頻器、接觸器、電磁閥、指示燈等。特別需要注意的是要根據(jù)被控對象統(tǒng)計好PLC的I/O點數(shù)，并以此為基礎(chǔ)，選定存儲器容量。PLC要實現(xiàn)自動控制，PLC的編程是非常關(guān)鍵的一環(huán)，務(wù)必要做好程序設(shè)計，一般根據(jù)工藝要求來制定控制流程圖，表明控制的順序和條件，然后利用PLC操作面板的梯形圖來進行程序設(shè)計，這里對操作人員的電氣設(shè)計經(jīng)驗以及電氣控制知識要求非常高。

在機械加工制造領(lǐng)域，很多普通機床的改造都和PLC有關(guān)。也有一些使用的是單片機，相對來說PLC更好，它可以直接利用現(xiàn)成的加工設(shè)備（一般只需要改變設(shè)備的部分結(jié)構(gòu)即可），只需要配置好傳感器、變頻器、繼電器等裝置，再結(jié)合設(shè)備的加工流程設(shè)計好程序即可在電氣控制上實現(xiàn)自動化操作。

（二）數(shù)控機床的機械加工

在機械加工制造領(lǐng)域可以利用自動化技術(shù)來實現(xiàn)更加高水平的自動化，以此來提高機械加工的生產(chǎn)效率。一般很多普通的加工設(shè)備都可以轉(zhuǎn)化成自動控制裝備，這里邊就需要利用自動化技術(shù)來對普通的加工設(shè)備進行改造。如下重點就現(xiàn)成的數(shù)控機床這一自動化加工設(shè)備在偏心零件加工上的應(yīng)用進行分析。

對于偏心零件而言，其是機械設(shè)備當中很常用的一種零件，所謂偏心零件是零件外圓與外圓軸線平行但不重合，并且有一定偏心距的零件，有偏心軸、偏心盤等類型。數(shù)控車床加工偏心件的工藝過程與普通車床沒有太大區(qū)別，當然要說區(qū)別也有，主要就是數(shù)控車床可以自動化加工。目前主流的數(shù)控車床可以使用夾具來實現(xiàn)偏心件加工，如三爪卡盤、四爪卡盤和專用偏心件加工夾具等。以三爪卡盤來論，可以加工一些長度較小的偏心件，一般加工中主要解決偏心距的問題，車削時需要先把偏心件外圓的形狀固定好，然后調(diào)整某個爪卡與材料的接觸面間隙，使用墊片來解決偏心距問題。在三爪卡盤加工偏心件當中關(guān)鍵是要抓好墊片這個裝置，務(wù)必要計算好厚度，目前有一些經(jīng)驗公式可以參考，但經(jīng)驗公式只能提供一個估計的墊片厚度值，相對來說，精度會比較差。然后還需要校正側(cè)母線，一般利用磁力表做的百分表在車床上對比調(diào)整即可。

以四爪卡盤來論，在加工偏心件時，需要先調(diào)整卡盤上的兩爪，使其不對稱，另外的兩爪則需要調(diào)整至對稱。然后把加工材料上確定的偏心圓線與卡盤中央重合。然后利用滑針、小平板等來校正偏心圓，先用滑針針尖對準圓線，校正偏心圓后調(diào)整為對準外圓水平線，細節(jié)檢查水平線后，將工件旋轉(zhuǎn)90°，檢查另一側(cè)，檢查合格后就可以夾緊卡腳，擰緊四爪即可開始加工。在加工時先期需要給定一個小的進給量，小的切深。車圓工件后，適當調(diào)整車削量，否則可能導(dǎo)致刀具出現(xiàn)破壞，或者影響加工精度。

專用夾具則是目前使用數(shù)控車床加工偏心件的主流方法，該方法的效率高，但是需要針對性地設(shè)計制造專用的夾具或者是采購專用夾具。

實際上如果只考慮使用夾具來加工偏心件，還不如使用普通車床來加工，因為經(jīng)濟性要更好。數(shù)控車床最大的優(yōu)勢是自動化，因此考慮到自動化加工，可以利用編程技術(shù)來編制宏程序來控制車床的加工。但根據(jù)現(xiàn)有的一些研究成果來看，宏程序要解決運算量大的問題，而且車床的性能要跟上，否則基本上實現(xiàn)不了。當然現(xiàn)在一些先進的數(shù)控車床自帶有車削偏心件的程序模塊，只需要直接在模塊當中輸入相應(yīng)的參數(shù)就可以完成偏心件的加工，一般這種數(shù)控車床都比較昂貴，考慮經(jīng)濟性，如果能夠通過編輯宏程序來實現(xiàn)非專用夾具下的偏心件加工肯定更節(jié)約成本，而對于宏程序的編程問題可以參考數(shù)控車床宏程序編程實例精講。

二、基于自動化技術(shù)的機械加工制造的思考

機械加工制造自動化是目前很多機械加工廠所尋求的道路，也有很多機械加工制造廠家實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)，對于實現(xiàn)了自動化加工生產(chǎn)的廠家來說，其在生產(chǎn)效率方面基本上沒有提高的空間。圍繞“中國制造2025”“制造強國”等戰(zhàn)略，機械加工制造必須要走工業(yè)4.0的道路，以自動化加工為基礎(chǔ)，先研究應(yīng)用數(shù)字化工廠，然后走向智能制造。PLC的出現(xiàn)讓自動化工廠成為第三次工業(yè)革命的代表，但在工業(yè)4.0中，自動化工廠則因為信息物理系統(tǒng)的發(fā)展而成為了數(shù)字化工廠的重要基礎(chǔ)。

三、結(jié)束語

利用自動化技術(shù)來實現(xiàn)機械加工制造的自動化，可以提高機械加工制造的效率，并降低人工成本，所以自動化技術(shù)對于機械加工制造而言有著非常高的應(yīng)用價值。為了實現(xiàn)自動化機械加工制造，可以利用自動化技術(shù)來對現(xiàn)有的機械加工設(shè)備進行自動化改造，當然也可以利用數(shù)控機床這種自動化裝備來實現(xiàn)自動化加工制造。

參考文獻：

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