數控加工設備的研究

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　　【摘要】數控加工設備廣泛應用大規�，F代化生產(chǎn)中，其數控設備的效率問(wèn)題一直也廣受關(guān)注。本文就從發(fā)揮五軸設備的優(yōu)勢和數控加工設備合理布局兩個(gè)方面來(lái)介紹提高數控加工效率的方法，希望能給從事相關(guān)研究人員參考。

　　【關(guān)鍵詞】五軸設備;合理布局;效率

　　1 引言

　　近幾年來(lái)，我國數控機床技術(shù)有了顯著(zhù)發(fā)展，數控機床的年產(chǎn)量在不斷的上升，機床的產(chǎn)值數控化率將近30%。但我國數控設備加工運行中的數控應用效率還很低，即使在數控技術(shù)應用較好的航空航天部門(mén)也僅達到20%～30%的水平，與60%～80%的國際先進(jìn)水平差距較大。本文就根據我國數控技術(shù)有限、數控設備加工效率低等情況，從數控加工設備入手，提出一些提高生產(chǎn)效率的方法。

　　2 提高數控加工效率的方法

　　高效數控加工是在保證零件精度和質(zhì)量前提下，實(shí)現高設備利用率、高零件加工率和低成本，是加工時(shí)間、效率和成本三者相結合的一種高性能加工技術(shù)。本文從設備利用率入手，介紹發(fā)揮五軸設備的優(yōu)勢和數控加工設備合理布局兩種方法，來(lái)提高數控加工效率。

　　2.1發(fā)揮五軸設備的優(yōu)勢

　　曲面加工主要是由數控銑床或加工中心等多軸聯(lián)動(dòng)機床來(lái)完成，對于復雜曲面，如葉片、空間凸輪等，需采用五軸聯(lián)動(dòng)機床方可完成加工，因此，在航空航天、汽車(chē)、模具模型等領(lǐng)域中，五軸加工技術(shù)被廣泛采用。在五軸加工中如何減小加工誤差、保證加工精度、提高生產(chǎn)效率一直是數控加工領(lǐng)域研究的課題。在曲面加工各環(huán)節中存在許多誤差，產(chǎn)品精度低，次品量高。本文就根據實(shí)際情況，提出幾種方法來(lái)提高曲面的加工精度，對曲面數控加工過(guò)程中的各誤差源進(jìn)行分析和控制，并合理、充分地利用五軸設備。

　　2.1.1選用合適的CAD/CAM軟件，減少幾何造型及編程誤差

　　采用非CAD/CAM一體化軟件時(shí)，則存在軟件數據間的文件轉換。設計制造軟件較多，而應用范圍各有不同，所以不同軟件間的交互也是設計者必須考慮到的問(wèn)題。如何將CAD軟件中設計的模具零件圖形輸入到CAM軟件中，再根據要求設置刀具參數和刀具路徑，利用CAM軟件自動(dòng)生成Nc代碼。但這種轉換過(guò)程要作適當的調整。比如：很多CAM軟件都接受DXF文件，但是CAD實(shí)體文件以DXF格式轉化到CAM必須用CAD實(shí)體圖形進(jìn)行分解;3DMax文件以STI格式轉化到MasterCAM中同樣也需要做一些修正，因為在轉化過(guò)程中可能會(huì )有數據的丟失。這樣就需要在兩個(gè)不同的軟件中尋找一種最好的轉換格式。

　　2.1.2優(yōu)化走刀路徑，合理選擇刀具，減少刀路編程誤差

　　在實(shí)際生產(chǎn)中，以球面刀作為加工空間自由曲面的主要工具已遠遠不能滿(mǎn)足切削加工的需要。單憑球面刀一種工具來(lái)加工空間自由曲面，需經(jīng)常更換磨損的刀具，切削效率低，生產(chǎn)成本高，而且加工質(zhì)量差，直接影響產(chǎn)品更新?lián)Q代的速率。以球面刀作為加工空間自由曲面的主要工具已遠遠不能滿(mǎn)足切削加工的需要。單憑球面刀一種工具來(lái)加工空間自由曲面，需經(jīng)常更換磨損的刀具，切削效率低，生產(chǎn)成本高，而且加工質(zhì)量差，直接影響產(chǎn)品更新?lián)Q代的速率。刀具形狀與尺寸、零件表面幾何形狀與安裝方位、走刀進(jìn)給方向、允許的表面殘余高度要求等都會(huì )對刀具路徑產(chǎn)生影響。五軸加工中走刀路線(xiàn)常用的刀軸控制方式有垂直于表面方式、平行于表面方式、相對于表面方式等。因此，充分利用CAM軟件可幫助用戶(hù)合理控制刀具矢量、刀具軌跡的驅動(dòng)，優(yōu)化刀具路徑。

　　2.2數控加工設備合理布局

　　加工設備的布局方法主要可分為三類(lèi)：一是生產(chǎn)線(xiàn)式布局法，同流水生產(chǎn)線(xiàn)設備的布局相似。設備通常是按照產(chǎn)品的工藝順序依次排列，適合于大批量，少品種的生產(chǎn)情況，對數控加工設備而言，其可能的布局方式實(shí)例有：數控車(chē)、數控銑、數控磨、加工中心等;二是功能布局法，加工設備按照功能特性分成幾組，相同功能的機床設備被分為一組安置在一起，適合于小批量，多品種的生產(chǎn)情況。對數控加工設備而言，其可能的布局方式實(shí)例有：數控車(chē)、數控車(chē)、數控車(chē)……數控銑、數控銑、數控銑……數控磨、數控磨、數控磨……加工中心、加工中心、加工中心……;三是單元布局法，將加工設備劃分成若干個(gè)生產(chǎn)子單元分布在整個(gè)車(chē)間，每個(gè)單元只加工一個(gè)或幾個(gè)零件族。然后把各單元布置于生產(chǎn)車(chē)間的不同區域，對數控A E設備而言，其可能的布局方式實(shí)例有：將數控車(chē)、數控車(chē)、數控銑組成單元A，用于回轉類(lèi)零件及平面型腔類(lèi)零件的加工;將數控磨、加工中心組成單元B，用于軸和平面的精加工及孔系的加工;同理可用某種數控加工設備組成單元c、單元D、單元E等。根據生產(chǎn)要求，在整個(gè)車(chē)間的不同位置分別布置單元A、B、c、D、E等。這種布局方法有利于從不同位置快速到達加工點(diǎn)，從而減少和改善物流量，常應用在生產(chǎn)波動(dòng)頻繁的環(huán)境中。

　　現代制造企業(yè)的生產(chǎn)模式正從大批量生產(chǎn)向更具柔性的中批量定制生產(chǎn)模式轉變。這就要求數控加工設備在各方面具有更大的柔性。根據數控加工設備的加工特點(diǎn)，同時(shí)考慮到同功能數控加工設備的負荷平衡比較容易達到，我們提出數控加工設備的布局方法宜采用功能單元布局法，該法吸取了功能布局法與單元布局法的優(yōu)點(diǎn)。具體方法分二步：一是子單元構建，將車(chē)間按功能分組規則分為各子單元，首先對這些子單元在車(chē)間平面進(jìn)行單元布局，在子單元布局時(shí)，物流方面應優(yōu)先考慮數控銑床;二是對子單元內的同功能設備進(jìn)行布局。

　　以上介紹了發(fā)揮五軸設備的優(yōu)勢和數控加工設備合理布局，這些方式方法，我們有時(shí)可能會(huì )有所忽略，但是就是這小小的改善就能在很大程度上提高生產(chǎn)效率，讓公司的生產(chǎn)效益有著(zhù)顯著(zhù)的提升。

　　3 結語(yǔ)

　　目前，國內數控車(chē)間的很多設備其性能和生產(chǎn)效率還不是很高，有些要靠實(shí)際經(jīng)驗對數控設備進(jìn)行合理的操作和改進(jìn)，來(lái)提高生產(chǎn)效率。但是要從長(cháng)遠來(lái)看，要開(kāi)展數控車(chē)間的體制、組織機構、生產(chǎn)活動(dòng)控制的研究和應用開(kāi)發(fā)，還有很多不能滿(mǎn)足工業(yè)實(shí)際需求，尤其是缺乏靈活性和實(shí)用性，因此在現代先進(jìn)的數控設備的基礎上，融合先進(jìn)的管理理念和信息技術(shù)，建立基礎工程數據庫已成為提高數控加工效率的重要研究?jì)热荨?/p>

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