基于柔性生產線的數控加工過程研究

信連志 付廣東 王雪峰 鞏遠志 侯青華

摘? 要：在現代制造業迅猛發展的時代背景下，智能化技術被越來越廣泛的應用在生產制造中。建立柔性生產線能夠將少則數臺、多則數十臺相同類型或不同類型的數控設備整合在一起，結合信息控制系統、數字加工系統等，在脫離人工操作的前提下完成自動生產、自動監測等工作。本文基于柔性生產線，對數控加工的過程開展研究，希望能夠為促進現代制造業的有序發展積累更加豐富的經驗。

關鍵詞：柔性生產線;數控加工;智能化

一、引言

建立柔性生產線能夠有效提升數控加工的質量和數控加工的效率，促進數控加工的智能化、自動化發展。柔性生產線的最顯著優勢在于能夠將數臺甚至是數十臺各式各樣的或相同類型的數控設備集合在一起，利用較短的時間集中開展加工工作，且無需過多的依賴于人力的支持，一方面減輕了相關人員承擔的勞動壓力，另一方面也提高了數控加工工作的開展效率。在下文中，基于柔性生產線探討數控加工的過程，旨在為更好的帶動數控加工領域綜合水平的進步貢獻一份力量。

二、基于柔性生產線的組成結構及數控工藝要求

（一）基于柔性生產線的組成結構

柔性生產線通常由系統層、硬件層以及應用層三個層級共同構成。我們可以將系統層比作人類的大腦，其在柔性生產線中發揮的作用至關重要，包括資源的優化配置、生產過程的有機調控、運行過程的監督管理、異常狀態的排查和臨時處理等。硬件層的構成情況相對復雜，包括儲存單元、機床單元以及裝夾單元等，借助轉運單元實現控制與銜接。應用層在柔性生產線中發揮著對于零件進行加工控制的作用，為柔性生產線提供了堅實的工藝支撐。

（二）基于柔性生產線的數控工藝要求

結合柔性生產線的實際生產情況，能夠看出此類生產線最顯著的優勢在于能夠滿足機床持續加工的要求，加工的效率較高，此類生產線能夠滿足前期準備、中期加工、轉運處理三個環節的聯合運行和獨立運行要求有著直接的關系。柔性生產線通常具備著及時獲取異常信息，在較短的時間內進行信息判斷，并有針對性地給出處理方法的能力，與傳統數控加工中的人工操控較為類似。基于柔性生產線的數控加工通常具備著以下幾種特點：其一，能夠滿足工裝以及零件的自定位需求;其二，能夠在脫離人工的情況下實現零部件的及時找正以及狀態檢查;其三，能夠實時進行在線監測、判斷和調整;其四，能夠及時進行零部件在線符合性的檢查。

三、基于柔性生產線的數控加工過程

柔性生產線的數控加工過程實際上就是多個功能模塊緊密配合、有機銜接的生產過程，為了充分保障柔性生產線運行安全性和穩定性，各分區的功能模塊需要再滿足獨立運行要求的基礎之上，進行密切協作。柔性生產線的數控加工過程大體可以分為加工前期的準備環節、加工過程中的調配環節以及加工后續的處理環節三個階段。

首先，在加工前期的準備階段，需要先進行生產排產，明確零件的圖號，然后準備與生產加工相關的物資和零件資料，相關負責人員結合這些文件資料對現有的零件和物資加以確認，然后依照生產工作的開展要求建立完備的零件單元，創造有利的生產加工條件。根據以往的經驗，傳統的數控加工體系會過多的依賴于人工裝夾的方式，效率較低。而現如今則可以運用底線外裝夾技術為代表的現代化技術，獨立形成零件裝夾單元，將零部件安裝在確定的位置之上。在順利完成安裝工作之后，工作臺上的托盤、工裝和零件能夠有機結合為一個整體，借助輸送機構與加工設備單元連接。

其次，在加工調配階段，零件單元與轉運單元的密切配合能夠將零件運送到存儲單元中進行暫時存儲，并由控制系統結合各機床單元現階段的加工情況，參考排產順序將存儲于存儲單元中的零部件分配到各個加工機床中。再由機床轉換平臺將零部件運往機床內部，機床在自動化程序的輔助下即可獨立完成零部件的加工，而在這一過程中也會運用到許多現代化技術。柔性生產線上的數控加工脫離了人工操作，這意味著沒有操作人員能夠隨時對于零件的裝夾位置進行調整，借助零件自定位技術能夠在滿足零件加工的精度要求的前提下，以高精度、高速度、精準定位的方式，將工裝和零件的預定位控制在一定的誤差范圍內，更好的滿足生產需求。自動找正技術可以借助機床系統集成基礎探頭傳達指令，對定位面的平面度進行檢查，如果發現定位面的平面度無法滿足要求，則會及時予以報警提示，如果確定期能夠滿足要則向原點方面進行找正，形成與零件坐標系相對應的機床坐標系偏移值，并將其存儲在機床系統當中，接下來檢查定位孔與加工坐標的平行度，確保每一個檢查環節均能夠滿足判斷要求，再進行下一環節的加工。

最后，在加工完成后的處理階段，機床會將完成加工的零部件由轉運單元輸送到存儲單元中，在有控制系統結合線外裝夾平臺的實際情況，將存儲單元中的零部件轉運到各個線外裝夾平臺中，再由相關負責人員進行后續處理。

對比基于柔性生產線的數控加工過程與傳統的數控加工過程，可以發現傳統的數控加工程序通常是依照刀具和裝夾狀態加以區分的，相關程序各自獨立運行，并不存在上下關聯的關系，程序內部主要由輔助指令和刀軌坐標等共同構成，因此通常情況下只能滿足單一的生產要求。反觀基于柔性生產線的控加工，一方面能夠滿足零部件的加工要求，另一方面也能夠實時進行找正、監管、檢查等處理，這就要求加工系統能夠實現功能上的細分，各功能模塊可以大致分為主程序、找正程序、加工程序以及檢測程序等，分別滿足調度和控制、狀態的檢查、零件的加工、性能的評估等一系列要求。柔性生產線能夠在特定的模擬環境下開展仿真分析，判斷生產流程的科學性、可靠性和合理性，確保裝夾狀態、邏輯控制、檢查程序均能滿足生產要求。其中，針對裝夾狀態的檢查需要重點關注工裝與工作臺之間的相對位置、工裝與零件的相對位置、與工裝匹配的附件的位置等方面的精確性;針對邏輯控制的檢查需要重點關注主程序的管控作用的發揮、生產過程的有機調整、加工程序的實時反饋等情況，確保數控生產加工能夠滿足要求;針對程序的檢查，則需要全面關注找正程序、加工程序以及檢測程序等方面的可靠性。

四、總結

綜上所述，在現代制造業迅猛發展的時代背景下，智能化生產已經成為了數控加工領域發展的趨勢。不同于傳統數控機床完全依賴于單機加工模式，基于柔性生產線的數控機床加工能夠同時加工不同種類、數量較多的數控設備，并在不完全依賴人工操作的情況下，實現對組織生產環節的自主控制。為了更大程度上提高數控加工工作的開展效率和開展質量，積極促進數控加工的自動化和智能化發展是十分必要的。在未來的發展進程中，建議能夠給予柔性生產線與傳統數控加工的有機融合更高的重視，借助柔性生產線的優勢提高生產加工質量，降低人工操作誤差出現的可能性，提高數控加工工藝方法的科學性、合理性、有效性，為現代制造業的發展奠定更加堅實的技術基礎，同時也為未來無人工廠的建立創造更加有利的條件。

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