數控加工技術在金屬材料加工中的應用研究

劉行 東方電氣（廣州）重型機器有限公司

引言：目前，我國工業市場依然采取傳統方式加工金屬材料，使用的機器普遍比較落后，因而增加了勞動強度、擴大了作業誤差、降低了加工精度、提高了加工成本等。加工企業由于各種因素的影響，降低了生產管理的效率，而數控加工技術延續了傳統加工的優勢，改進加工方式的同時提高了自動化水平，在發展工業市場經濟的過程中具有重要的現實意義。

一、數控加工的原理與價值

（一）加工原理

數控加工技術以計算機技術為基礎，借助電腦編程技術加工金屬材料。數控加工技術密切聯系傳統加工工藝，為得到理想的操作效果有必要添加先進的設備。首先，加工前，需具備加工所需材料、操作人員、技術、設備等，并系統分析材料特點、切割部位等，完成編程；其次，輸入加工參數，啟動設備電源，模擬加工圖形；最后，結合數控系統的加工程序開展有關操作。

（二）應用價值

1.金屬加工中的運用

基于金屬材料的性能，劃分制造業使用金屬材料的類型，在工業發展初期，初步產生了傳統加工金屬材料的方法。隨著技術的發展，制造業開始廣泛應用新的金屬材料。為了與傳統金屬材料科學區別，總結了新材料的應用特點：首先，新材料的延展性明顯超過傳統的金屬材料；其次，據化學性能分析，新材料有更加活躍的化學性能。

2.促進技術發展

評價國家的綜合實力可借助在重工業制造中大規模應用加工金屬材料技術這項指標。經調查可知，傳統重工業制造對生產人員的依賴性較強。人力可能忽視制造過程中的小問題，導致該制造缺乏精確性，但數控加工金屬材料技術可解決這一問題，通過計算與精密加工，可以提高重工業的制造水平。通過調查可以發現，機械制造業非常重視數控技術，其在機械加工行業可持續發展中發揮了重要作用。因此，在目前競爭形勢日益嚴峻的情況下，企業要對數控技術高度關注，尤其要持續優化加工金屬材料的數控技術，提高機械制造的效率。

二、材料成型與控制中的金屬材料加工技術

（一）粉末冶金成型

在制造體積小、形狀規則的零部件時，采取粉末冶金成型技術，彰顯了組織密度較高、界面反應較少的優勢，進而得到了較強耐磨性、較大強度的材料，故在汽車、航天器材制造等領域中廣泛應用。

（二）金屬材料機械加工成型

機械加工成型技術是加工金屬材料普遍應用的技術之一。如加工鋁基復合材料時，若加工時混入其他材料，可提高整體性能。對其采用刀具加工時，一般選擇車削、銑削、鉆削三種方式。其中，車削是指采用硬質合金刀具加工材料，為了冷卻加工帶來的高熱，需配合使用乳化液。

（三）擠壓和鍛模塑性成型

加工時需使用涂層或潤滑劑，避免加工材料遭遇巨大的變形阻力，提高產品成型的水平。由很多實踐操作可知，將涂層或潤滑劑置于材料表面，可以減少材料成型的擠壓力。此外，將一定顆粒融入加工的材料，可降低了金屬材料的可塑性，使金屬材料能較好地抵御變形，保證材料成型的質量。在鍛模塑性成型過程中，應適度控制擠壓材料的速度，速度過快易形成裂縫，速度過慢則會減小材料密度，難以達到材料的使用要求。

三、數控加工鋼筋技術應用過程

（一）主要工藝流程

數控鋼筋加工技術的具體流程見圖1。

圖1 數控鋼筋加工技術流程

（二）施工準備

1.材料準備

按規定驗收現場鋼筋原料，驗收合格后，采用鋼筋切斷設備獲取鋼筋加工的尺寸，將其存放在備料架上，為彎曲加工鋼筋做準備。

2.人員準備

全部操作人員均要接受培訓，操作人員能熟練輸入和調用參數，能較好配合施工，了解操作的注意事項，妥善處置設備故障或緊急狀況。每臺設備至少配置2名操作工人。

3.技術準備

操作前，技術負責人結合預制箱梁鋼筋布置圖設計鋼筋放樣單，詳細標出參數，有效支持鋼筋數控加工。操作人員按圖紙的規范標準，使用切斷機或數控調直機截取下料，由技術人員驗收合格。

4.機械準備

鋼筋數控彎曲設備正常運行，無任何故障。機械操作人員及時維護鋼筋數控加工中心，避免機械故障影響施工。

（三）參數輸入

1.數控加工鋼筋前，輸入數控鋼筋彎曲參數，正確調試設備。

2.參考鋼筋放樣單，結合編號與對應參數選項，向鋼筋數控加工中心輸入型號，之后對有關數據嚴格檢查，避免出現數據偏差。

3.參數輸入的方法：使用氣泵預熱數控設備，直到設備各項數據穩定后，接通電源，顯示錄入參數的界面，這部分參數包括鋼筋角度、長度等。根據基準點輸入左機位參數，并輸入各彎折點，為系統提供鋼筋彎曲圖形，檢查無誤后存儲。

（四）安裝齒輪模具

1.輸入鋼筋參數后，通過鋼筋直徑正確選擇齒輪模具，替換2個移動彎曲機。

2.齒輪包括了快速、中速和慢速三個類型，加工直徑小于18mm鋼筋時選擇快速齒輪，加工直徑18mm-24mm的鋼筋選擇中速齒輪，加工直徑超過25mm的鋼筋選擇慢速齒輪。

3.根據鋼筋直徑使用鋼筋加工必需的齒輪，預防發生加工誤差。

（五）設備調試與參數調用

1.設置參數后，安裝齒輪磨具，對設備和參數進行調用。

2.設備正式運行前正確調試。將數控加工中心逐一對應鋼筋的3個方向。

3.解除X軸、Y軸和Z軸的警報，正確調試設備。把A、B兩車恢復至原點，結合現實要求，采取自動方式調用之前輸入的鋼筋數據庫參數。

（六）鋼筋加工

1.控制鋼筋直徑，使其保持在10-32mm內，嚴控彎曲角度。

2.事先對鋼筋試加工，嚴格檢驗數控加工的鋼筋成品，全部合格后正式開始加工。

3.對鋼筋參數正確調用，正確安裝鋼筋。為提高安裝的效率，需根據鋼筋直徑確定安裝鋼筋的最大根數。

4.安裝鋼筋時，一端對齊事先設置的頂板，由一名工人操作急停按鈕，另一名工人啟動開關，檢查加工鋼筋的長度是否達到規定標準，嚴格按照預設角度開展左彎、右彎操作。

5.安裝結束后，向機械輸入自動數控加工參數。加工鋼筋時，若發生特殊狀況，則快速發送信號，利用急停按鈕快速停止；直到循環加工鋼筋結束后，整齊堆放鋼筋半成品，開展下一項操作。

（七）分類堆放鋼筋

鋼筋半成品加工結束后，對其進行檢驗，合格后掛牌堆放。把鋼筋堆放在棚內，底部墊方木或木板，充分保護鋼筋半成品，鋼筋加工結束后進行檢驗。

（八）應用效果

某公路項目鋼筋施工加工采取了數控技術，最大程度彰顯了高精度限位、高工效、低勞動強度的特點。數控鋼筋加工技術不只節省了施工材料和施工成本，還創造了流水線施工，減少交叉施工帶來的安全問題，提高了管理效率。

通過進行驗證，鋼筋加工利用傳統手工彎曲機，2個工作日可加工一片30m長箱梁鋼筋，而采用數控鋼筋彎曲加工，1.2個工作日便可加工一片，每片箱梁節省了0.8個工作日。

結束語：加工鋼筋的實踐表明，利用數控技術加工鋼筋需借助數控平臺實現，完成了自動化加工，解決了人工重復操作的問題，不只減輕了人工勞動壓力，還提高了加工水平，節省了操作成本，高效管理了現場。數控鋼筋加工技術有機整合了數控技術與高精度加工技術，保證了施工質量，促進了規模化鋼筋加工的發展，具有一定的推廣價值。