數(shù)控機(jī)床工裝與工件匹配檢驗(yàn)及加工控制方法

徐洋

摘 要：針對(duì)機(jī)床智能過度參與導(dǎo)致的數(shù)控機(jī)床零件、工裝和機(jī)械工件匹配識(shí)別中的各種問題，提出了數(shù)控工裝匹配誤差檢測(cè)和機(jī)床工件識(shí)別以及工件加工過程控制的解決方案。本發(fā)明自動(dòng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)床生產(chǎn)過程管理系統(tǒng)平臺(tái)、加工機(jī)床控制系統(tǒng)平臺(tái)和自動(dòng)數(shù)控機(jī)床之間的自動(dòng)在線遠(yuǎn)程通信，構(gòu)建了一套內(nèi)置于自動(dòng)加工機(jī)床控制系統(tǒng)平臺(tái)的自動(dòng)數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)工裝及配套工件在機(jī)配套啟動(dòng)檢驗(yàn)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了檢驗(yàn)任務(wù)的遠(yuǎn)程接收、工裝及配套工件在機(jī)配套檢測(cè)和工件的現(xiàn)場(chǎng)配套檢測(cè);在加工和工件匹配檢測(cè)過程中，通過與自動(dòng)數(shù)控機(jī)床工件啟動(dòng)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的集成，可以根據(jù)工件匹配檢測(cè)的結(jié)果遠(yuǎn)程控制自動(dòng)加工機(jī)床啟動(dòng)的操作過程。可有效實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)控機(jī)床內(nèi)工裝與特殊工件材料匹配的自動(dòng)檢測(cè)，更有效避免數(shù)控加工中材料匹配不準(zhǔn)確直接導(dǎo)致的數(shù)控加工事故。為機(jī)床企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工設(shè)備生產(chǎn)全過程實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)控、加工自動(dòng)調(diào)度和生產(chǎn)任務(wù)流程優(yōu)化等功能提供了大量的基礎(chǔ)實(shí)用數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：工裝及工件;匹配檢驗(yàn);數(shù)控機(jī)床;加工控制

引言：實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)、制造和質(zhì)量管理系統(tǒng)的無縫互聯(lián)，必將是中國(guó)制造業(yè)快速發(fā)展的必然趨勢(shì)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)、傳感系統(tǒng)技術(shù)、自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)等先進(jìn)機(jī)械制造工程技術(shù)的廣泛深入應(yīng)用研究，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、安全、可靠的流體成型材料加工創(chuàng)造了一切有利條件，推動(dòng)了新一代機(jī)械制造技術(shù)和設(shè)備的不斷發(fā)展和應(yīng)用。在大型數(shù)控機(jī)床這種快節(jié)奏、小批量、復(fù)雜、多任務(wù)的加工過程中，對(duì)各種任務(wù)及其對(duì)應(yīng)的工裝和工件有多種要求，一臺(tái)或多臺(tái)大型數(shù)控機(jī)床使用的工裝和工件往往有很大的技術(shù)相似性;因此，各種工裝、工件及其加工參數(shù)、加工程序能夠準(zhǔn)確匹配和校核，是機(jī)床加工安全可靠的重要技術(shù)保證。

一、工裝及工件匹配檢驗(yàn)方法

1.1工裝及工件匹配檢驗(yàn)方法的提出

在指定生產(chǎn)加工過程中，首先由指定生產(chǎn)加工任務(wù)完成管理執(zhí)行部門負(fù)責(zé)下達(dá)指定生產(chǎn)加工任務(wù)，各生產(chǎn)加工部門執(zhí)行管理單位負(fù)責(zé)接收生產(chǎn)任務(wù)，制定生產(chǎn)加工計(jì)劃。然后根據(jù)生產(chǎn)加工計(jì)劃，由各加工部門和各機(jī)床加工操作人員共同完成生產(chǎn)加工前的安全準(zhǔn)備工作，包括上傳下達(dá)加工技術(shù)規(guī)范文件、設(shè)定加工設(shè)備參數(shù)、編制加工操作規(guī)程、加工前準(zhǔn)備工裝位置、重要工件定位等;最后，機(jī)床操作人員應(yīng)在生產(chǎn)加工前檢查確認(rèn)安全準(zhǔn)備和工作條件，完全準(zhǔn)確后方可開始生產(chǎn)加工。可以看出，在數(shù)控機(jī)床安裝加工的規(guī)劃和準(zhǔn)備過程中，涉及各種物質(zhì)和氣流的主要準(zhǔn)備工作是各種工裝和其他工件的安裝準(zhǔn)備。

1.2數(shù)控機(jī)床工裝及工件準(zhǔn)備匹配檢驗(yàn)

數(shù)控機(jī)床配套工裝及相關(guān)工件配套設(shè)備機(jī)床配套系統(tǒng)的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是數(shù)控系統(tǒng)獲取的機(jī)床加工安裝任務(wù)以及加工任務(wù)所需的機(jī)床工裝及相關(guān)工件設(shè)備信息。任務(wù)信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸直接存儲(chǔ)在機(jī)床匹配檢測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中。在加工物料的準(zhǔn)備過程中，物料在每條生產(chǎn)線的加工控制中心的平臺(tái)系統(tǒng)中被逐一分配，并通過物料傳感器系統(tǒng)被逐一識(shí)別。如果這次分發(fā)的材料有任何錯(cuò)誤，系統(tǒng)會(huì)在出現(xiàn)材料匹配錯(cuò)誤時(shí)及時(shí)報(bào)警，并重復(fù)分發(fā)，逐一識(shí)別整個(gè)過程，直到匹配錯(cuò)誤完全發(fā)生。

作為工件固定時(shí)加工的輔助過程，加工的輔助時(shí)間應(yīng)盡可能減少。在數(shù)控車床上使用組合夾具可以提高工件固定的效率，大大節(jié)省輔助加工的時(shí)間。同時(shí)，組合夾具能夠適應(yīng)多個(gè)零件的固定，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。在加工中很難區(qū)分一些工件的方向。組合夾具可以在夾具上設(shè)置標(biāo)記，防止工件錯(cuò)位。工件的固定應(yīng)簡(jiǎn)單，易于拆裝，定位準(zhǔn)確。數(shù)控機(jī)床切削參數(shù)的主要參數(shù)是主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、進(jìn)給速度和切削速度。在工件加工中，第一步是進(jìn)行粗加工，這需要很大的進(jìn)給速度和切削速度。數(shù)控車床的代碼程序是加工過程的“靈魂”，控制著設(shè)備的具體運(yùn)行狀態(tài)。編程代碼要根據(jù)工件的加工要求來編制，合理的編程可以最大化數(shù)控車床的加工性能。編程完成后，需要在計(jì)算機(jī)上模擬，確認(rèn)無誤后導(dǎo)入設(shè)備進(jìn)行實(shí)際操作。最后，檢查成品工件的尺寸。

二、數(shù)控車床工件加工品質(zhì)控制優(yōu)化方案

2.1提高工人的操作能力

直裝式銑刀和反裝式銑刀的加工精度得到了提高。在數(shù)控車床的實(shí)際加工過程中，刀具自動(dòng)控制系統(tǒng)是各種工件加工中非常重要的一部分，在車床操作中具有很大的技術(shù)難度。提高受控刀具裝夾和工件標(biāo)定的精度，可以有效地、大幅度地提高受控工件的整體加工質(zhì)量。目前，刀具的對(duì)稱操作可分為自動(dòng)對(duì)稱操作和手動(dòng)對(duì)稱操作，后者是最常用的對(duì)稱操作方式。在加工過程中，極有可能時(shí)不時(shí)間接發(fā)生非標(biāo)加工的損傷現(xiàn)象，直接導(dǎo)致加工刀具的非常規(guī)磨損。因此，要積極到各地提高企業(yè)工人的機(jī)械實(shí)際操作能力，加強(qiáng)工人在實(shí)際操作中單手加工和對(duì)向加工操作技能的綜合訓(xùn)練，為不斷提高企業(yè)工件加工工藝質(zhì)量水平打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2運(yùn)用仿真軟件提高數(shù)控程序的準(zhǔn)確性與合理性

隨著我國(guó)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的工件模擬加工仿真程序軟件出現(xiàn)在今天人們的視野中。數(shù)控車床系統(tǒng)中的工件模擬加工仿真程序軟件，可以有效幫助車床設(shè)計(jì)人員準(zhǔn)確校準(zhǔn)加工程序代碼的編寫正確性，在了解實(shí)際的車床加工程序之前，可以直觀地觀察工件加工的全過程。通過觀察整個(gè)工件程序仿真后的切削過程，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)工件程序的代碼結(jié)構(gòu)是否有誤，即可以直接看到工件程序的代碼結(jié)構(gòu)是否合理，并以此代碼為基礎(chǔ)對(duì)工件源程序的代碼處理進(jìn)行綜合優(yōu)化，從而有效提高整個(gè)工件的切削加工質(zhì)量

2.3升級(jí)技術(shù)提高監(jiān)控能力

將企業(yè)生產(chǎn)工裝管控信息平臺(tái)與內(nèi)部生產(chǎn)加工管理信息系統(tǒng)、數(shù)控管理系統(tǒng)和各種設(shè)備傳感檢測(cè)裝置有機(jī)集成，構(gòu)建生產(chǎn)工裝與配套工件材料匹配的實(shí)時(shí)檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，有效實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工裝與配套工件實(shí)時(shí)識(shí)別設(shè)備信息的實(shí)時(shí)采集、提取和綜合分析的全過程， 并根據(jù)生產(chǎn)加工過程任務(wù)所涉及的配套設(shè)備和材料，形成實(shí)時(shí)的配套檢驗(yàn)，從而提高加工過程的安全監(jiān)控和管理能力。 通過與機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的高度集成，利用傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)軸相對(duì)運(yùn)動(dòng)小的特點(diǎn)，可以更加經(jīng)濟(jì)方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床上各種工裝和特殊工件的檢測(cè)。通過自動(dòng)識(shí)別檢測(cè)結(jié)果，控制二次處理系統(tǒng)的啟動(dòng)過程，消除系統(tǒng)無法手動(dòng)參與導(dǎo)致的二次處理啟動(dòng)事故。通過與不同機(jī)床材料夾緊控制機(jī)構(gòu)的自動(dòng)識(shí)別，利用機(jī)床信息數(shù)據(jù)緩存的識(shí)別方式，大大避免了多次自動(dòng)識(shí)別機(jī)床材料。

數(shù)控機(jī)床要求定位精度的兩種檢驗(yàn)方法仔細(xì)統(tǒng)計(jì)分析后檢驗(yàn)定位精度非常重要。從機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度可以清楚地看到，數(shù)控機(jī)床的主要加工定位誤差大多是由機(jī)床定位精度的降低引起的，而直接影響機(jī)床定位精度的主要加工環(huán)節(jié)是數(shù)控機(jī)床的高速進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)。主要包括整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)電路結(jié)構(gòu)和機(jī)械控制電路系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床定位進(jìn)給系統(tǒng)的隨動(dòng)結(jié)構(gòu)對(duì)定位精度的直接影響與機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要采用的數(shù)控隨動(dòng)定位裝置的種類繁多有關(guān)。開環(huán)傳動(dòng)系統(tǒng)、閉環(huán)傳動(dòng)系統(tǒng)和半閉環(huán)傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)因素不同。因此，例如在全封閉開環(huán)傳動(dòng)系統(tǒng)中，由于安裝了位移精度檢測(cè)器，避免了安裝在滾珠絲杠上的螺母的定位精度對(duì)齒輪定位精度的振動(dòng)影響，而在其半開環(huán)傳動(dòng)系統(tǒng)中，不會(huì)有較大的振動(dòng)影響。另外，直接影響我國(guó)數(shù)控機(jī)床速度隨動(dòng)工作精度的因素很多，情況比較復(fù)雜。

結(jié)束語(yǔ)：中國(guó)數(shù)控車床設(shè)備是目前我國(guó)現(xiàn)代機(jī)械制造中最基本的車床加工設(shè)備，具有高精度、高效率和加工自動(dòng)化管理程度高等三大優(yōu)勢(shì)。優(yōu)化我國(guó)數(shù)控車床的制造工件和加工質(zhì)量，將更有利于促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)水平的全面穩(wěn)步提高，并能有效提升我國(guó)機(jī)械制造業(yè)在全球市場(chǎng)的領(lǐng)先地位。

參考文獻(xiàn)：

[1]張龍.數(shù)控機(jī)床工件吊裝機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與仿真[J].機(jī)電信息，2019（15）：105-106.

[2]李文俐，胡林橋，田朋飛.數(shù)控機(jī)床工裝與工件匹配檢驗(yàn)及加工控制方法[J].中國(guó)科技論文，2015，10（04）：495-498+502.