數控技術在機械加工領域的應用

摘要：機械設計制造及其自動化的發展對于機械行業的發展具有良好的促進作用，同時機械設備逐漸向著高精度、高效率的趨勢發展，因此本文在此基礎上重點論述了數控機床幾何誤差以及介紹了幾種誤差主要修補技術，從而更好促進我國機械行業的發展。

關鍵詞：數控機床;幾何誤差;誤差修補;主要技術分析

0 ?引言

目前我國在機械制造行業取得了很大發展，但是在高精度制造方面和國外存在著很大的差距。另外一些行業對于機械加工的精度很高，比如集成電路制造行業，因在我國機械行業中，提高機械加工精度成為重點。本文在此基礎上重點分析了數控機床幾何誤差產生的原因以及介紹了幾種常見的誤差補償技術，從而更好促進我國機械行業的發展。

1 ?數控加工技術概述

1.1 數控加工技術發展現狀

數控技術應用于機械加工，不僅是技術變革的結果，也是機械制造業生產向現代化生產轉變的重要標志。CNC（數控技術）在機械加工行業的應用已有相當長的時間，我國機械加工業經過多年的研究與發展，已經出現了一些比較先進的生產工藝。伴隨著社會的不斷發展，各方面對產品精度的要求提高。為了有效地解決傳統加工中存在的各種問題，適應社會發展的需要，機械加工行業采用數控技術已勢在必行。今天，很多企業開始了數控技術的全面創新，以期發展更符合市場需求，更適應社會發展的數控技術，從而推動我國制造業的發展。

1.2 數控技術的原理

數控技術是將自動控制技術與計算機技術相結合，通過對數控技術的深入研究，逐步開發出數控加工系統和數控柔性制造系統，使傳統機械加工的效率和質量得到很大提高。一是在系統組成方面。在機械加工業中，數控系統主要包括計算機數控設備、可編程序控制器、機床控制單元、數據輸入與輸出裝置等。CNC（數控技術）加工系統的組成主要分為硬件和軟件兩大部分，在實際生產中，工作人員只需根據CNC加工系統的硬件結構，選擇合適的加工程序，即可完成全部加工任務。二是在運行原理方面。在機械加工行業中，數控系統是數控加工過程的核心，數控系統及其輔助設備可以理解為一種特殊的計算機設備，該系統因其加工環境的特殊性，抗干擾能力強，環境適應性強，可以幫助相關企業更好地完成機械加工任務。在實際生產中應用數控技術，需要用計算機軟件對機床進行編程處理，然后以此為基礎，采用不同的控制單元對機床進行控制，可根據用戶指定的程序控制機床的導軌、刀架、主軸等結構，以達到自動化加工的目的。

2 ?數控技術在機械加工領域的重要性

CNC技術是將計算機技術、通訊技術與自控技術有機結合而形成的一門綜合性技術，通過對機械加工過程的自控，有效地提高了機械加工的精度和效率。以數控機床為例，將數控技術與機床有機地結合起來，生產出的數控機床大大提高了機床的加工效率，而且加工質量也大大超過了傳統加工工藝。數控機床在實際工作過程中，只要在數控系統的控制下就能夠完成加工過程，一方面可以有效地提高工作效率，另外一方面還能夠操作人員的人身安全?！爸悄苤圃?025”戰略的提出，為我國制造業的發展指明了方向。要實現這一目標，實現我國制造業的轉型升級，離不開以數控技術為代表的制造技術的發展。

但必須承認，我國機械制造業起步較晚。我國的機械制造業幾十年的發展，歷經風風雨雨，總體上取得了長足的發展，但是產業規模還比較小，很多企業只是一些小的制造企業，針對的只是某些特定的行業，與此同時，這些小型企業的生產技術和生產能力非常落后，造成了我國機械加工業的不平衡發展。另外，我國的技術積累不夠。很多精密機床的核心技術仍然掌握在歐美等發達國家的手中，而中國缺乏對這些技術的自主知識產權保護。因此，在機械設計制造方面，很多先進的機床設備還需要從國外進口，但是這些高精度的機床外國是對中國禁止出口的，因此研制精度更高的機床是我國機械制造發展的重要方向。

在機械加工領域有效地應用數控技術，對于我國加工業未來得發展意義重大。

一是有利于機械制造業實現現代化轉型。在傳統的機械加工作業中，首先是通過設計機械對圖紙進行加工，然后根據圖紙進行工藝設計與布置，這段時間內設計人員的工作量和工時較大，降低了工作效率。然而，采用數控技術，傳統的圖紙分析、工藝設計、工藝布置等工作完全可以依靠計算機軟件來完成，大大提高了工作效率，使設計工作變得更加精確，最終產品質量提高，機械零件的組裝工作也更加順利。

二是有利于整體競爭力的提高。生產能力是衡量一個國家綜合實力的重要指標，尤其是在能源工業、軍工工業等重要工業領域。在機械加工行業中應用數控技術，可以有效地提高相關領域生產設備的加工質量，改善其相關性能，有利于國家的發展。在我國重工業起步晚、技術水平相對落后的情況下，機械加工產業只有不斷發展，才能全面提高自身的競爭力，獲得更大的發展空間。

3 ?數控技術在機械加工存在的問題

數控機床技術在實際應用中還存在著一些問題，這些問題主要是加工過程中存在著幾何誤差。數控機床的幾何誤差主要來自三個方面：第一個是數控機床自身設計的誤差，第二數控運動過程中產生的誤差，第三是由于數控機床之間配合產生的誤差。對于三軸數控機床來說，在實際工作過程中，在沿著某個方向運動時，它的自由度是有六個方向的，那么這樣數控機床產生的誤差就是一個六個方向合成的矢量，其中有三個分量的誤差稱為直線度誤差，而在三個旋轉方向的誤差稱為轉動誤差。同時一般的數控機床是有若干的主軸組成的，這樣就是數控機床的誤差分量總和在幾十個以上，在使用合適的差分補償算法時要充分考慮到主要方向產生的誤差，而要忽略次要方向產生誤差。在具體修正的環節，首先要測量數控機床在幾何方向的誤差，對于不同的機床可能測量的方法和使用的儀器是不同的，對于一般的三軸數控機床來說，由于它的幾何誤差的分量比其他的數控機床要多，因此使用傳統的測量方法無法達到測量的目的，比如常用的激光干涉儀的測量效果就是很差。因此如何進行幾何誤差的測量和修補就顯得十分重要了。

4 ?加強數控技術在機械加工領域中應用的途徑

4.1 嚴格把控加工流程

在加工過程中，對于加工過程的控制十分重要。在零件加工前，要對于數控設備和相關的刀具以及夾具做嚴格的檢查和調試，從而減少機械數控設備因素對于加工精度的影響，把外界影響降到最小程度。第二要對于整個加工環節進行有效地監管，發現加工環節出現問題或者是相關加工人員在加工過程中符合操作規范，立即進行相應的處理，然后有效解決問題。在零件加工完成之后，檢測人員要做好零件的檢測工作，發現精度不合格的產品，就可能的原因做出分析，然后調整相應的工序，從而保障最終的加工質量滿足相應的標準。

4.2 完善機械加工工藝質量

加工表面質量是機械加工過程中最容易出現問題和誤差的部分，在微觀檢驗時常常出現表面凹凸不平。機械表面的平整度質量直接關系到產品的物理化學性能。因此，對產品表面光潔度要特別注意，在加工、生產過程中要嚴格選用刀具。必須根據實際情況來選擇這些工具。首要是刀具的選擇，刀具的選擇主要根據實際情況，科學地選用修光刀、精車刀等負偏角較小的刀具。在實際加工中，通過減少供給量，可以達到完美切削的目的，并減少機械表面的變形。

4.3 建立完善的機械加工工藝體系

機械加工企業必須建立符合自身發展的加工產業體系。其次在發展過程中要積極引進專業的機械加工人才。其次，我們必須增加高質量的數控設備。根據企業的實際加工情況，根據不同零件，借鑒相關經驗，制定相應的加工工藝，最終形成完整的加工工藝體系。

4.4 提高機械設計人員的綜合素質

為了機械設計的質量，最重要需要提高機械設計人員、管理人員的綜合素質，從而使機械加工環節中人為因素的影響降至最低。并且當今機械設計的難度越來越大，對機械設計人員對能力的要求也越來越高，此時便需要設計人員根據實際的設計經驗，對多種解決方案進行改進。為此，企業應著重加強對設計人員的培訓，通過開展各類培訓、專業講座等活動，拓展相關人員的專業知識，促進專業技術水平、專業行為和整體素質的提高。同時，企業要及時更新知識，從根本上解決低層次現象，通過專業培訓，打造綜合素質高的設計隊伍，為提高設計水平提供有效的保障。

5 ?結語

綜上所示，數控技術的應用極大提高了加工的效率和加工的質量。在實際應用數控技術加工零件時要注意對于每一個環節的把控和監督，從而提高數控技術在機械加工行業的應用。

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作者簡介：徐健（1981-），男，江蘇興化人，本科，助理工程師，研究方向為機械設計制造及其自動化。