數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用機(jī)械模具是制造工藝設(shè)備過程中必不可少的一種工具，其在模具加工中的應(yīng)用具有非常重要的作用。對于模具的制造生產(chǎn)來說，生產(chǎn)周期一般較長，對加工制造技術(shù)要求較為嚴(yán)格。就數(shù)控技術(shù)來說,其是指在計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上,科學(xué)地控制傳統(tǒng)機(jī)械進(jìn)行制造,提高機(jī)械制造的效率和質(zhì)量的一種技術(shù)。與傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)相比,該技術(shù)具有精度高、效率高、柔性自動(dòng)化等優(yōu)勢。將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械制造中,可以對機(jī)械設(shè)備的角度、速度等方面進(jìn)行合理控制,從而保障機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的高效性、高質(zhì)性。另外,該技術(shù)是一種高新技術(shù),是以機(jī)械自動(dòng)化為基礎(chǔ),在一定程度上保障了機(jī)械制造的安全性、有效性。傳統(tǒng)的機(jī)械模具加工制造技術(shù)已經(jīng)很難滿足現(xiàn)代模具制造的要求。而機(jī)械模具數(shù)控加工制造技術(shù)的應(yīng)用，則給模具制造行業(yè)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)也面臨著新的挑戰(zhàn)。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展、市場競爭的日益激烈的條件下,要想增強(qiáng)企業(yè)的競爭力,則需要不斷提高生產(chǎn)的技術(shù)水平,提高產(chǎn)品的質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化、智能化。機(jī)械制造業(yè)要想實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化,就需要應(yīng)用數(shù)控技術(shù),從而逐漸形成現(xiàn)代化的機(jī)械生產(chǎn)。機(jī)械制造業(yè)是國家的支柱型產(chǎn)業(yè),其也是工業(yè)化程度的重要標(biāo)志,該行業(yè)的發(fā)展影響著國民經(jīng)濟(jì)的整體發(fā)展。現(xiàn)階段,我國機(jī)械制造的生產(chǎn)水平已經(jīng)達(dá)到世界的先進(jìn)水平,但在機(jī)械制造技術(shù)含量、知識(shí)產(chǎn)權(quán)品牌方面還存在欠缺。因此，針對機(jī)械模具數(shù)控加工制造技術(shù)進(jìn)行分析顯得尤為重要隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)也邁入了一個(gè)新的發(fā)展階段。工業(yè)的生產(chǎn)越來越需要高精度的儀器，原來的機(jī)械設(shè)備已經(jīng)無法達(dá)到新的要求，數(shù)字加工技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，這種技術(shù)不但制造出高精度的器械還可以提高器械的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，使機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展更加精密，精度更加理想。然而，我們不能拘泥于現(xiàn)狀，隨著產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展對數(shù)控加工技術(shù)的要求會(huì)越來越多，所以我們要加強(qiáng)創(chuàng)新，發(fā)散思維，提高數(shù)控加工技術(shù)。通過本文的研究有助于提高數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用具有一定的現(xiàn)實(shí)的意義。所以對于該課題進(jìn)行相關(guān)的研究是至關(guān)重要的。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國內(nèi)外有關(guān)的學(xué)者數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)的研究，并且取得了一定的研究的結(jié)果，具體的研究的結(jié)果如下所示：李金蓮（2018）在生產(chǎn)機(jī)械模具的廠房里，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：很多低質(zhì)量的模具被制造。這是因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的機(jī)械模具的生產(chǎn)過程中，存在著來自眾多方面因素的影響，工人們很難保證模具的質(zhì)量是否過關(guān)。一旦此現(xiàn)象出現(xiàn)，那么必將會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)資源和生產(chǎn)成本的浪費(fèi)問題[1]。張武（2017）要想提高機(jī)械模具的生產(chǎn)水平，應(yīng)該盡力改善數(shù)控技術(shù)水平。工作人員應(yīng)意識(shí)到數(shù)控技術(shù)的強(qiáng)化和改進(jìn)是十分重要的，而其中，最重要的是應(yīng)該優(yōu)化機(jī)械模具生產(chǎn)時(shí)的加工工序。這樣才能保證機(jī)械模具的生產(chǎn)質(zhì)量以及工作效率得以提高。在進(jìn)行模具的加工程序的優(yōu)化過程中，相關(guān)技術(shù)人員要做到全面且細(xì)致的去考慮問題，得到最佳的加工程序的優(yōu)化方案，從而通過使生產(chǎn)工序簡單化來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)時(shí)間的縮短，使成品的精度和質(zhì)量更高，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的最大化[2]。袁夢（2016）隨著現(xiàn)代社會(huì)的快速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)必然會(huì)應(yīng)用到機(jī)械模具的生產(chǎn)活動(dòng)中，這是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢?？偠灾?，在實(shí)際生產(chǎn)加工機(jī)械模具時(shí)，使用數(shù)控技術(shù)，對機(jī)械模具的精度與質(zhì)量問題都帶來了保證，極大地提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[3]。李佳偉（2016）在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展、市場競爭的日益激烈的條件下,要想增強(qiáng)企業(yè)的競爭力,則需要不斷提高生產(chǎn)的技術(shù)水平,提高產(chǎn)品的質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化、智能化。機(jī)械制造業(yè)要想實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化,就需要應(yīng)用數(shù)控技術(shù),從而逐漸形成現(xiàn)代化的機(jī)械生產(chǎn)。機(jī)械制造業(yè)是國家的支柱型產(chǎn)業(yè),其也是工業(yè)化程度的重要標(biāo)志,該行業(yè)的發(fā)展影響著國民經(jīng)濟(jì)的整體發(fā)展?，F(xiàn)階段,我國機(jī)械制造的生產(chǎn)水平已經(jīng)達(dá)到世界的先進(jìn)水平,但在機(jī)械制造技術(shù)含量、知識(shí)產(chǎn)權(quán)品牌方面還存在欠缺[4]。ngridJulien-Gau（2014）數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中得到了廣泛的應(yīng)用,并發(fā)揮了重要的作用。其不僅提高機(jī)械制造的質(zhì)量和效率,還能在一定程度上保障機(jī)械生產(chǎn)的安全性,因此被應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域中。將機(jī)械制造與數(shù)控技術(shù)進(jìn)行有效的融合,能夠不斷推動(dòng)工業(yè)化的發(fā)展,從而促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的增長[13]。數(shù)控技術(shù)是一種先進(jìn)的控制技術(shù)，因具有智能化和自動(dòng)化優(yōu)勢，使其得到了廣泛應(yīng)用。數(shù)控技術(shù)在機(jī)械模具加工制造中的應(yīng)用，極大地促進(jìn)了機(jī)械模具加工制造的發(fā)展。從現(xiàn)階段的實(shí)際情況來看，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，可以降低人力成本的支出，甚至可以完全替代人力操作，但是這也對數(shù)控技術(shù)提出了更為嚴(yán)格的要求，即必須實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化控制，并且要求各方面的數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一協(xié)調(diào)。數(shù)控技術(shù)在機(jī)械模具加工制造中的應(yīng)用，并不僅僅局限在加工制造環(huán)節(jié)，同時(shí)還包括對機(jī)械模具質(zhì)量的精度控制、機(jī)械模具設(shè)計(jì)的優(yōu)化等。應(yīng)用機(jī)械模具數(shù)控加工制造技術(shù)進(jìn)行加工制造，可以提高生產(chǎn)效率[5]。與傳統(tǒng)的機(jī)械模具加工制造技術(shù)相比，數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械模具的自動(dòng)化、智能化加工制造，對機(jī)械模具加工制造的發(fā)展具有極大的促進(jìn)作用。2.2數(shù)控加工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)2.2.1促進(jìn)高效生產(chǎn)數(shù)控技術(shù)是在生產(chǎn)活動(dòng)中利用數(shù)字化系統(tǒng)對生產(chǎn)過程也就是生產(chǎn)機(jī)械模具時(shí)對其進(jìn)行控制，使其的精度更加嚴(yán)密的一種技術(shù)。在機(jī)械模具生產(chǎn)過程中，與以往的生產(chǎn)技術(shù)相比數(shù)控技術(shù)是用系統(tǒng)進(jìn)行控制，優(yōu)化了其生產(chǎn)過程是加工更趨于現(xiàn)代化的要求，減少了生產(chǎn)加工所需要的時(shí)間，生產(chǎn)效率得到了明顯的提升、數(shù)控加工技術(shù)的使用提高了模具的質(zhì)量還把現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用到了傳統(tǒng)行業(yè)中，創(chuàng)新了行業(yè)的發(fā)展[6]。因此利用數(shù)控加工技術(shù)生產(chǎn)出來的模具一般都具有高精度、高質(zhì)量、高效率等特點(diǎn)，為企業(yè)的效益發(fā)揮了重要的作用。2.2.2實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化數(shù)控技術(shù)在生產(chǎn)中利用數(shù)字系統(tǒng)對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，讓設(shè)備可以離開人工自己運(yùn)行，且運(yùn)行更加簡便，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化。自動(dòng)化生產(chǎn)是在設(shè)定好的程序下有規(guī)律的運(yùn)行，數(shù)控技術(shù)的自動(dòng)化不僅節(jié)省了人力同時(shí)還提高了生產(chǎn)效率。在以往的生產(chǎn)中機(jī)械模具的生產(chǎn)往往離不開人工的監(jiān)管，人工的監(jiān)管既增加了人工成本也降低了產(chǎn)品的失誤率，但是在數(shù)字系統(tǒng)控制下，機(jī)械模具的生產(chǎn)方式發(fā)生了突破性的轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)的智能化和自動(dòng)化，讓模具可以連續(xù)的生產(chǎn)出來形成一個(gè)完整的生產(chǎn)鏈。這種自動(dòng)化的操作加快了生產(chǎn)速度為企業(yè)帶來更加快速的資金周轉(zhuǎn)，同時(shí)這也是一種生產(chǎn)能力的提高。2.3數(shù)控技術(shù)的原理數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用主要是綜合利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制、精密計(jì)算等方面,從而保障機(jī)械制造的高效性、高精準(zhǔn)性?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控技術(shù)的主要構(gòu)成部分,要想通過該系統(tǒng)來控制不同的機(jī)械設(shè)備,則需要存儲(chǔ)設(shè)備的相關(guān)程序來實(shí)現(xiàn)。就現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)來說,其是由多個(gè)部分組成,包括CNC裝置、輸入裝置、輸出裝置、速度控制單元及軟件等。在這些組成部分中,CNC裝置是最為重要的部分,其是一種特殊的電子計(jì)算機(jī),通過利用該裝置,可以實(shí)現(xiàn)硬件對軟件運(yùn)行的合理控制,從而使軟件的運(yùn)行效果達(dá)到最佳。其次,在電子計(jì)算機(jī)的作用下,將信息輸出并下達(dá)電路驅(qū)動(dòng)的命令,實(shí)現(xiàn)機(jī)械的生產(chǎn)和運(yùn)行[7]。在實(shí)際的數(shù)控技術(shù)應(yīng)用過程中,機(jī)械制造人員可以實(shí)時(shí)控制機(jī)械的制造過程,從而保障機(jī)械制造控制的精準(zhǔn)性,進(jìn)而提升機(jī)械制造的效率和質(zhì)量。數(shù)控技術(shù)原理如圖2-1所示：圖2-1數(shù)控技術(shù)原理2.4數(shù)控技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢我國的機(jī)械加工制造業(yè)在運(yùn)用傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)過程當(dāng)中，機(jī)械生產(chǎn)廠往往重視的是系統(tǒng)設(shè)備之間的配合流暢度，當(dāng)然，隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)在進(jìn)行整體發(fā)展過程當(dāng)中，開始運(yùn)用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)以及信息化技術(shù)，大大推動(dòng)了機(jī)械制造業(yè)，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用[8]。在機(jī)械產(chǎn)品制造過程當(dāng)中，運(yùn)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)可以更好的提高產(chǎn)品生產(chǎn)精準(zhǔn)度，同時(shí)在應(yīng)用過程當(dāng)中也能夠更好的保證數(shù)據(jù)信息化手段對機(jī)床的整個(gè)工作的調(diào)控。3數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的優(yōu)勢在應(yīng)用機(jī)械模具數(shù)控加工制造技術(shù)的過程中，需要確保機(jī)械模具各方面的信息保持統(tǒng)一和協(xié)調(diào)，并在一個(gè)完善的操作系統(tǒng)上進(jìn)行操作，只有這樣才能夠充分發(fā)揮機(jī)械模具數(shù)控加工制造技術(shù)的重要優(yōu)勢，縮短機(jī)械模具加工的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率?，F(xiàn)階段的機(jī)械模具數(shù)控加工制造技術(shù)在不斷發(fā)展中取得了較大的進(jìn)步，已經(jīng)基本替代了以往人工操作和遠(yuǎn)程操作的生產(chǎn)方式，極大地緩解了相關(guān)工作人員的工作壓力[9]。另外，機(jī)械模具數(shù)控加工制造技術(shù)正朝著智能化方向發(fā)展，并取得了一定的成效，大大提高了機(jī)械模具加工精度和效率。機(jī)械模具數(shù)控加工制造技術(shù)也因此得到了廣泛的應(yīng)用。3.2高精度和高效性機(jī)械模具數(shù)控加工制造技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)控水平，創(chuàng)新的機(jī)械模具數(shù)控加工制造技術(shù)就意味著數(shù)控的高精度和高效性?，F(xiàn)階段相關(guān)數(shù)控技術(shù)的各個(gè)小細(xì)節(jié)均已得到相應(yīng)的改進(jìn)與完善，該項(xiàng)技術(shù)的重要優(yōu)勢越來越明顯。數(shù)控技術(shù)的使用較為寬泛，并且涉及的內(nèi)容也較為廣泛，其在機(jī)械模具加工制造中的應(yīng)用，充分體現(xiàn)了數(shù)控技術(shù)的適配性，克服了傳統(tǒng)機(jī)械模具加工制造中存在的不足和弊端，更加符合機(jī)械模具加工制造的發(fā)展需求，并且該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展得越來越成熟。工程技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步對機(jī)械模具加工制造的發(fā)展具有較大的促進(jìn)作用?，F(xiàn)階段機(jī)械模具數(shù)控加工制造技術(shù)呈現(xiàn)出了柔性化發(fā)展趨勢。其主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面，數(shù)控技術(shù)在控制機(jī)械模具加工制造的前提下，針對不同機(jī)械模具加工進(jìn)行了及時(shí)的調(diào)整。另一方面，現(xiàn)階段數(shù)控技術(shù)的水平基本可以滿足機(jī)械模具加工制造的發(fā)展需求，且其覆蓋范圍在不斷擴(kuò)大。數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)機(jī)械模具加工制造的方式，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控化和自動(dòng)化。4數(shù)控技術(shù)在加工合金零件中的應(yīng)用4.1合金零件加工模具的工藝路線4.1.1零件圖樣的分析合金零件加工模具材料選擇鋁合金，鋁合金是一種易于切削加工的材料，該材料的特點(diǎn)是重量輕，硬度、強(qiáng)度較低，導(dǎo)熱系數(shù)和線膨脹系數(shù)大等。在加工過程中其切削變形，刀具磨損情況，切削力變化，成型表面質(zhì)量與鋼件有所區(qū)別。分析其主要工藝流程及要求如下:(1)合金零件加工模具需正、反面加工。(2)內(nèi)部型腔、外輪廓分別進(jìn)行粗、精加工。(3)加工時(shí)間要求較短，表面質(zhì)量要求較高。通過模型及工藝流程可知，合金零件加工模具需要二次裝夾，需采用虎鉗來進(jìn)行裝夾加工才能確保形位公差及精度要求;其次考慮加工機(jī)床所能達(dá)到的加工精度與加工成本。4.1.2確定毛胚種類合金零件加工模具材料為鋁合金，考慮到刀具的磨損，以及成本的原因，還有鋁合金件易于切削加工，具有重量輕，硬度，強(qiáng)度較低。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》可知合金零件加工模具尺寸公差。4.1.3確定工件加工余量及形狀毛坯選擇塊狀鋁合金件76mm*76mm*50mm，進(jìn)行加工合金零件加工模具。合金零件加工模具毛胚圖如圖4-1所不。圖4-1合金零件加工模具毛胚圖4.1.4選擇定位基準(zhǔn)(1)粗基準(zhǔn)的選擇:正面內(nèi)型腔加工以零件的外側(cè)為主要的定位粗基準(zhǔn)，反面加工以小凸臺(tái)側(cè)面為定位基準(zhǔn)。(2)精基準(zhǔn)的選擇:考慮要保證零件的加工精度和裝夾、定位準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，以粗加工的側(cè)面為主要的定位精基準(zhǔn)。4.1.5制定工藝路線依據(jù)合金零件加工模具的外形特點(diǎn)，尺寸公差及形位公差的技術(shù)指標(biāo)，并考慮到加工方法能夠達(dá)到精度要求，還需保證降低生產(chǎn)成本。查閱《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下:下料一去毛刺一銑平面一銑側(cè)壁一型腔銑銑內(nèi)腔一輪廓銑精銑內(nèi)腔一進(jìn)行反面加工一銑小凸臺(tái)一型腔銑粗銑外腔一輪廓銑精銑外腔一精銑側(cè)壁。4.2合金零件加工模具的數(shù)控加工利用UG軟件在特征和三維建模方面強(qiáng)大功能，合金零件加工模具的三維實(shí)體模型，圖4-2合金零件加工模具的三維實(shí)體模型4.2.1數(shù)控加工的基本流程數(shù)控加工的基本流程可以分為三個(gè)過程:第一個(gè)階段是加工對象和加工設(shè)備的確定，主要包括建立三維模型、建立制造數(shù)據(jù)庫、定義加工對象、確定切削機(jī)床、確定切削刀具和確定工裝夾具等;第二個(gè)階段是數(shù)控加工的相關(guān)參數(shù)和加工方式的設(shè)置，主要包括設(shè)置加工方式、定義切削工藝參數(shù)、確定進(jìn)刀退刀安全平面、生成刀位文件;第三個(gè)階段是模擬加工過程并優(yōu)化，主要包括仿真加工、是否要進(jìn)行軌跡優(yōu)化等內(nèi)容。4.2.2合金零件加工模具主要加工面的數(shù)控仿真加工合金零件加工模具的主要加工面有:合金零件加工模具上表面，正面內(nèi)型腔結(jié)構(gòu)，反面外輪廓，合金零件加工模具小凸臺(tái)等。4.2.3合金零件加工模具數(shù)控代碼生成進(jìn)行機(jī)床、程序和刀路軌跡參數(shù)、NC數(shù)據(jù)的定義、輸出程序結(jié)構(gòu)設(shè)置以及虛擬NC控制器等參數(shù)的設(shè)置，生成數(shù)控代碼傳輸?shù)綌?shù)控銑床，加工出產(chǎn)品，如圖4-3,如圖4-4所示。圖4-3外輪廓數(shù)控加工圖4-4內(nèi)腔數(shù)控加工5提高數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用建議5.1明確產(chǎn)品自身基本特征通常情況下，機(jī)械模具加工制造均為單件產(chǎn)品的生產(chǎn)，對于每一件機(jī)械模具來說，都具有屬于自身的基本特征，因此在實(shí)際生產(chǎn)過程中有效地避免了重復(fù)開模的現(xiàn)象。在應(yīng)用機(jī)械模具數(shù)控加工制造技術(shù)時(shí)，對機(jī)床控制和數(shù)控編程的要求極為嚴(yán)格，如果加工制造的機(jī)械模具的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，就需要與其他機(jī)械模具數(shù)控加工制造技術(shù)和軟件進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，并充分發(fā)揮各自的重要優(yōu)勢，共同完成該機(jī)械模具的加工制造。由此可見，在應(yīng)用機(jī)械模具數(shù)控加工制造技術(shù)時(shí)，應(yīng)該注重加強(qiáng)對機(jī)械模具產(chǎn)品自身基本特征的了解和明確，以此提高機(jī)械模具數(shù)控加工制造技術(shù)應(yīng)用的精準(zhǔn)性。在對機(jī)械模具質(zhì)量進(jìn)行判斷的過程中，判斷的精確度至關(guān)重要。因此，應(yīng)該對機(jī)械模具加工制造過程的誤差進(jìn)行嚴(yán)格控制，將其控制在準(zhǔn)許范圍內(nèi)，并最大化降低誤差。在應(yīng)用機(jī)械模具數(shù)控加工制造技術(shù)進(jìn)行加工制造的過程中，必須對相關(guān)工作人員的操作提出嚴(yán)格的要求，