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數控銑床加工中線（xiàn）性尺寸的控製方法探討

2023-3-31 來（lái）源（yuán）：- 作者：-

摘要：數控銑床（chuáng）是指一類具備強大機械加工功能的數控機床。目前，中國高速發展的加（jiā）工中心和柔性加（jiā）工單元，就是在傳統數控（kòng）銑床和數控鏜床的基礎上，發展出來的（de）。但因為數控銑削加（jiā）工過程最複雜，必須克服（fú）的技術問題也（yě）最多，所以，當人們在研（yán）製和發展數控係統軟件和自（zì）動編（biān）程語言（yán）時（shí），總是將重心放到了銑削工藝上。基於此，本文介紹了數控（kòng）銑床的發展現狀與特點，通過（guò）分析數控銑床加工（gōng）中線性尺寸的影響因素，提出了提高（gāo）數控銑床加工中零件精度的方法。

關（guān）鍵詞：數控（kòng）銑床加工　線性尺寸　控製方法探討

1、引言（yán）

目前，社會經濟水平的提升和科學技術的發展推動了機械工程的進步，現階段的傳統機械工程的不僅應用機械（xiè）設備的生產過程（chéng），同時（shí）也是工業發展（zhǎn）進程中（zhōng）重要的“生（shēng）產力”，特別（bié）是自動化的應用（yòng）和發展，促（cù）使生產的效率和整體質量有了極大（dà）的（de）提升，對國民經濟

的（de）發展產生了重要的影響作用。但是在實際的運行中發現，受到多（duō）方麵因素的影響，致使自（zì）動化創新效（xiào）率得不（bú）到提（tí）升，形成生產效率始終得不到有效提升的困境，限製了機械水平（píng）的快速提升。為改善這一（yī）現狀，相關人員和企業必須要注重這（zhè）一工作內容的深化，促進機械（xiè）工程以及自動化水平創新效（xiào）率的快速提升，從而（ér）促進我國長遠（yuǎn）發（fā）展“更上一層樓”。

2、數（shù）控銑床的發（fā）展與加工

數控銑床是現階段工業（yè）發展進程中（zhōng）的重（chóng）要方式和措施（shī），對各（gè）式各樣的機械設備的設計和製造有著非常重要（yào）的作用（yòng）。隨著自動化化技術的不斷發（fā）展，機（jī）械工程作業控製技（jì）術的優勢將得到充（chōng）分發揮。我國工業化的（de）大力（lì）扶持，工廠、火電廠等工業（yè）建設成為了目前急需完成的任務。而機械工程，遠遠離不開高水平自動化技術，有助於管理（lǐ）控製好機械工（gōng）程的自動化的控製。簡單來說，機械自動化能夠促進整個社會更好的發展，對我國農業、工業的發展有著非常積極的促（cù）進作用，自動化的實現使得整（zhěng）個機械工程的工（gōng）作（zuò）效率快速（sù）提（tí）升，同時也更符合現階段社會快速發展的趨勢變化的要求。但是伴隨著社會（huì）的持續進步和發展，現階段的機械工程已經無法滿足工（gōng）業建設的需要，即機械工程以及自動化的創新來自於社會經濟的進步的壓迫，在越來越先（xiān）進並且充滿各項未（wèi）知挑戰的社會發展趨勢中，現階段的機械工程（chéng）以及自動化與理想目標（biāo）存在著較（jiào）大的差距（jù），因此創新是該工程進步的必然舉措，進行這一工程的創新能夠使得機械（xiè）自動化的效率更好的提升，真正意義上發揮出此工程以及先（xiān）進生產技術的優勢，提升國民經濟的同時提高自動化水平（píng），繼而奠定我（wǒ）國（guó）經濟強國的國際地位。

作為機（jī）械工程最基礎的（de）生產內容，零件加工對於提升零件（jiàn）裝（zhuāng）配質量，改善機械（xiè）設（shè）備應（yīng）用效果（guǒ）具有深刻影（yǐng）響。現代工業生產中，機械設備的零（líng）件生產多是（shì）通過銑床完成的，傳統生產模（mó）式下，銑床（chuáng）需要進行人工操作控製，這不僅影響了機（jī）械構件的生產效率，而且對零（líng）件產品（pǐn）的生產質量（liàng）和精度造（zào）成（chéng）了較大影響。新時期（qī），機械自動化技術在零件生產中得到了廣泛應用，就自動化技術本身而言，其能在計算機係統的作用下，對機械生產過程、機械零件參數要求等數據進行分析，然後係統（tǒng）設計控製程序，實現（xiàn）機（jī）械（xiè）零件自動化、精準化生產。結合生產實際（jì）可知，在機（jī）械自動化技術的支撐下，機械零件的生產模式得到了極大優化（huà），在一定程度上，其實現了（le）機械零件的集成化、精細化生產。銑床（chuáng）的加工表麵造型，通常由直線或其他曲線所構成。該機（jī）械適應性強，加工精度高，機械加工品（pǐn）質穩定（dìng），製造（zào）效率較高。它綜合利用了計算機、自動（dòng）控製、伺服驅動器、精確計量，以及新型的（de）機械構件等（děng）科（kē）學技術成就。這也是未來數控車床的主要發（fā）展方向。

譬如（rú），通過銑床進行零件生產時，可深層次進行（háng）機械自動化技術的深入和融合應（yīng）用，該（gāi）技術下，生（shēng）產人員先需要分析各種構件的規（guī）格、結構、類型，然後在考慮構件缺（quē）口的基礎上，對構件的集合元素進（jìn）行係統分析，最後結（jié）合零件應用（yòng）實際情況進行各單元構連（lián）接，可實現（xiàn）銑床的微連接生產，獲得預（yù）期的加工零件。新時期，機械自動化技術（shù）在機械加工行業零件生產中的應用日益深入，且其與數字控製、智能化、現代傳（chuán）感等技術的交融（róng）愈發深入。在實（shí）際生產中，為進一步提升機械自動化技術在零件生產（chǎn）中的應用效果，還應注重機械自動化與機電一體化的結合，同時應注重機械功（gōng）能（néng）多元化、零件結構設計標準化（huà）、模（mó）塊化（huà）的控製（zhì），並規範使用智能（néng）控製技術，提升機械零件製造加工的效率和精度。在車輛零部件機械加工程序中，當數控車床上用來加工汽車零件的打孔時，在數（shù）控車（chē）床上通常（cháng）有一個打孔設備。在鋼板上打孔時（shí），必須多次打開。每次開（kāi）機後，都需要調節底板的（de）定位。盡管精確度很高（gāo），但工作效率卻很低下。於是，發明了一個專用於（yú）汽零件加工的數控機床。為（wéi）實現上述開（kāi）孔高（gāo）效率的目的，本實用新型提出了以下技術方法：

一台進行了汽車零件機械加工（gōng）的（de）數控車床，分為底板，在底板頂部的上下二端固定安裝有豎板，在二豎板的上部（bù）與頂板（bǎn）緊（jǐn）固相連，在（zài）頂板底麵與垂直（zhí）底板中間固定安裝有驅動推杆，在驅動推杆的輸出端固定（dìng）安置有支承板，在驅動（dòng）推杆前後二端的支承板（bǎn）上方固定安（ān）裝了有限位（wèi）杆，限位杆一頭活動穿過並伸入至頂板上部，在支承板底部的上下二端活動固（gù）定安置有接受槽，接收槽的內側活（huó）動安置有一頭伸入至支承板下部的對接杆，在二個對接杆（gǎn）底部均與支承板緊固相連，在對接杆的對側裝有限位槽（cáo），在支承板的上下二端（duān）活動安置有螺紋操縱（zòng）杆，在螺紋控製棒上的一（yī）頭伸入支承板內，在螺絲扣操縱杆（gǎn）的另一側固定安裝有限（xiàn）位杆，限位杆的另一頭則伸（shēn）入限位裝（zhuāng）置凹槽中，在支承板的底麵固定安裝有連杆機構，連杆的底麵固定安裝有（yǒu）驅動裝置，驅動裝置的輸出端麵固定安裝有鑽杆。

3、數控（kòng）銑床的特（tè）點

（1）數控銑床已具備了（le）很大的生（shēng）產能力，因此通常不要求使用專用裝夾等特種（zhǒng）加工工藝裝置（zhì）。在更換工件時，僅需要（yào）調出在數控係統設備中保存的工藝程序、裝夾刀具（jù）和調（diào）整刀（dāo）具的（de）數量，生（shēng）產周期也大大縮短；

（2）高度的生產自動化可以降低（dī）操作人員的勞（láo）動（dòng）強度，有利（lì）於生（shēng）產管理的（de）自動化；

（3）加工精度（dù）高，加工品質穩（wěn）定且安全。數控設備的（de）最大脈衝（chōng）當量一般為零點零零一毫米，而精密的數（shù）控機床則可達 0.08μm，而且，數控（kòng）加工設備還減少了（le）操作者的操作失誤；

（4）一次性裝夾定位後，可加工需要更多工序加工的零部件。

4、數控（kòng）銑床加工中線性尺寸的影響因素

集成化、模塊化機械工程自動（dòng）化發（fā）展的重要趨勢。在數控（kòng）銑床加工中，機械設備與（yǔ）信息控製、傳感、現代（dài）監控、智能操作等多個模塊結合在了一起，這種單（dān）元模塊集成的方式有效地縮小了機械設備的體積規（guī）模和精細化程度（dù），對（duì）於給工業（yè）生產具有積極作用。

如在（zài）數控銑床加工中生產中，生（shēng）產人員可在統籌分析加工（gōng）數據的基礎上，深化機械（xiè）自動化技術在實際生產中（zhōng）的應用，這樣才能實現機械自動化與企業生產現狀的融（róng）合，助力企業的（de）自動化、信息化發展。柔性自動（dòng）化是基（jī）於計算機技術發展而來的一種全新技術（shù），其對於機械自動化技術（shù）優化和企業持續發展具有積極作用（yòng）。在（zài）機械工程中，相比於集成自動化，柔性自動化技術本身更加科學，智能化程度更高。將機械工程（chéng）與集（jí）成自（zì）動（dòng）化、柔性自動化等技術（shù）結合在一起後，不僅能實（shí）現企業生產資源的優化配置，而且能提升企業的核心（xīn）競爭能力，此外其能促進技（jì）術水平（píng）向經濟水平（píng）的轉變，助力企業的全麵發展。值得注意的是，在數控銑床加工中，其技術的應用的信息化程度也在不斷提升；這是因為在（zài）現（xiàn）代工業生（shēng）產模式下，人們對於規範化（huà）、標準化、精細化生產的要求（qiú）不斷提升，為實現生產過程的有效控製，人們在機械自動化技術應（yīng）用（yòng）中，愈發（fā）重視對設備（bèi）參數、生態狀態數據的控製，這（zhè）實現機械自動化技術（shù）柔性控製與信息化控製的集合，有助於提（tí）升機械自動化技術的整體應用水平，保證工業生產（chǎn）的整體效益（yì）。經過對有關資（zī）料的檢索，作者列舉了在數控銑（xǐ）床加工中零部件精度的一些影響因素，主要可包括在（zài）如下幾個層麵：

（1）製造（zào）誤差和（hé）工具磨損。刀具誤差對加工精度的影響因（yīn）刀具類型而異；

（2）加工誤差（chà）和夾具磨損。夾具偏差，主要（yào）是指定（dìng）位部件、導刀（dāo）部件、分度機構、工裝夾具等的加工偏差 ; 夾具安裝後，與上述（shù）部（bù）分工作麵間的相應長度偏差 ; 使用期間，夾（jiá）具工作表麵的磨損；

（3）加工現場的（de）環境影響。加工現場通常有很多的小金屬碎（suì）片。如果這些（xiē）小金屬屑在零部件的定位表麵（miàn）或（huò）定位孔上（shàng），會影響零部件的加工精確度。而為了（le）高精度加工，那些看不見的小金屬片也（yě）會影響加工精確度；

（4）零件內部殘餘應力；

（5）機床誤差，是指機床的（de）生產偏差、裝配偏差和損壞。主要涉及機械導軌的導向誤差、機械發（fā）展軸線的回轉偏差，以及機械傳動（dòng）鏈的傳（chuán）動偏差。

5、提高線性尺寸精度的方法

加工精（jīng）確度，是指（zhǐ）在加工後零件的（de）實際幾何參數（尺寸、形狀和（hé）位置）達到設計圖樣中規定的理想幾何參數的程度。符合度越高，代表機械加工精（jīng）確度就越（yuè）高。可以從以下三個方麵提高線性尺（chǐ）寸精度：提高零件尺寸精度、提高零件形狀精度、提高零件位置（zhì）精度。

5.1　提高零件尺（chǐ）寸（cùn）精度

5.1.1　試切法（fǎ）

通過試切方式所達到的精確度可以相當高。它並不要求複雜的儀器（qì），但是由於這種方式比較費時，因此工作效率低下（xià）。所以隻能用於生產單件（jiàn）產品和小批量（liàng）投產。作為一個試（shì）切削加工工具 - 匹配（pèi），它是在已加工零部（bù）件的基礎（chǔ）上加工與另一種匹配（pèi）的工件（jiàn），並結合另外兩種（或多（duō）個（gè））工件進行加工的方（fāng）式。在匹配中的（de）最後加工尺寸要求（qiú）以與已（yǐ）加工零（líng）部件的配合（hé）要求為準。

5.1.2　調整（zhěng）法

提前用試樣或標準件調節（jiē）機械、夾具、刀具與工件（jiàn）之間的精確相對位，以保證加工工件（jiàn）的尺寸準確度。因為尺寸預先調節完畢，所以（yǐ）在整個機械加工程序中沒有重複切（qiē）削（xuē）。而尺寸則是（shì）通（tōng）過手動獲得的，在一個零件的整個機械（xiè）加工程序中都維持恒定。這就是調節方式。也因此，在采用銑床夾具時，刀具的定位由（yóu）刀塊（kuài）大（dà）小決定。同樣，它一般適用於（yú）批量投產和小（xiǎo）批量生產。

5.1.3　定尺寸法

采用一定規格的刀具來確定工件加工部分長度的方法，叫做定（dìng）徑方（fāng）法。采用一定標準規格（gé）的刀具進行機械加工，加工表麵的長度（dù）根據工（gōng）件規格確定。也就是說，可以采用具備相應規格精度的（de）刀具（如鉸刀、鉸刀、鑽頭等（děng））來確保工件加工零件（如孔）的精度。定尺（chǐ）寸法作業簡單，產量高，而且工藝精度穩定。這基（jī）本上就和（hé）機械工人的技術沒關係了。它產量高，廣泛應用於不同產品型式。例如，鑽孔和鉸縫等。

5.1.4　主動測量法

在機械（xiè）加工程（chéng）序中，在機（jī）械加工程序（xù）中測定加工長度（dù），或把測（cè）定結果和設計規定的長度（dù）加以對比。目前，在主動檢（jiǎn）測中的（de）值可（kě）用（yòng）數表示。

5.1.5　自（zì）動控（kòng）製法

自動控製法共分為兩種：①自動檢測是指機械上的一種手（shǒu）動測定工件大小的設備。當工件超過所（suǒ）需大時（shí），檢測設備會發出命令，使機械自行縮回或終止運行；②數字控（kòng）製是由機械上的伺服（fú）電機、滾動絲杆來螺母副和一個數字控製裝置，用以（yǐ）控（kòng）製刀柄或操（cāo）作（zuò）台的準確運（yùn）動。

最初（chū）的自動控製方式，是通過使用主動測量和機械（xiè）或液壓控製來實現的。該自動控製方法的產品質量穩定，產量高，且工藝靈活（huó）性較（jiào）好，可滿足（zú）多個品種產量。它是現代機械工業（yè）的重要發展方向，是計算機輔助製造技術（CAM）的重要基石。

5.2　提高零件形狀精度

5.2.1　軌跡法（fǎ）

這種加工方式使用刀尖的軌（guǐ）跡形成工件表麵的圖形。一般的車削、銑削、刨削（xuē）和打磨都屬（shǔ）於刀尖軌跡法。該方法所得到的圖形（xíng）準確度，主要依靠於成形運動的準確度。

5.2.2　模型法

成形刀具的幾何造型可以用來代替傳統機械的（de）一些成形運動，以達到機械加工表（biǎo）麵的造（zào）型（xíng）。如成形車削、銑削、打（dǎ）磨等。成形方法獲得（dé）的圖形精度（dù），主要決定於刀刃的外形。

5.3　提高零件位置精（jīng）度

5.3.1　直接找正裝（zhuāng）夾

該方法是一種裝夾（jiá）手段，通過千分表、劃線盤或目（mù）視檢查直接找到工件在機床上的位置（zhì）。

5.3.2　劃線找正裝（zhuāng）夾

這種夾緊方法產量（liàng）較少，而且精確度低，對工人的技術要求較高。通常用來單件或小批量生產中的較複雜（zá）、重型零部件（jiàn）的加工（gōng），或毛坯材料尺（chǐ）寸公差很大，工（gōng）人無法直接用夾具裝（zhuāng）裝夾。

5.3.3　用夾具裝裝夾

夾具是針對加工工藝中的特點而專門設計的。夾具上的定位元件，能使工件迅速地（dì）取得相應（yīng）於機（jī）床和刀具的準確定位，應用（yòng）於批量加工和批量生產。

6、數控銑床加工注意事項

規範使用數控銑床加（jiā）工技術，能實現機械（xiè）工程生產模式得以優（yōu）化，對於提升企業生產效益具（jù）有積極作用。新（xīn）時期，深化機械自動化技術應用已經成為企業高效生產的內（nèi）在要（yào）求。在機械工程自動化技術應用中，首先應認識（shí）到科學技術是數控銑床加工技術應（yīng）用的基礎，應不斷的進行技術（shù）創新，深化現（xiàn）代信息技術在（zài）機械工程及自（zì）動化技術中的應用。其次在機械（xiè）工程生產中，還應注重機械自動化技術發（fā）展趨勢的把控，實現技術應（yīng）用趨勢與生產現狀的有效結合。最後為進一步提升機械工（gōng）程自動化技術的應用水平，在實際生產中，還應注重其應用體製、機製的優化，一方麵（miàn），應加（jiā）大在機械工程自動化技術（shù）應用的（de）層麵的資源投入（rù），不斷（duàn）引（yǐn）入新技術、新設備，為機械自動（dòng）化技術應用奠定良好基礎。另一方麵，現代企業應強化機械自動化技術應用的組織管理，如（rú）提升生產人員專業技（jì）術水平等，這樣才能提升（shēng）機械自動化技術應用（yòng）水平，謀得更大的發展（zhǎn）效益。

7、結語

總而言之，數控機床技術的應用對於機械（xiè）工程發展具有（yǒu）深（shēn）刻影響，其直接關係著機械生產的效率和質量。在實際生產中，人（rén）們隻有充分認識到（dào）機械（xiè）自動化生產的優勢特征，深化其在具體行業領域中的應用，完善（shàn）數控銑床加工中線性（xìng）尺寸的控製方法（fǎ），才能發揮

數控銑床（chuáng）的價值（zhí）。

作者：王雪　翟梽錦　楊世航　董樂樂

來源：黃河交通學院　焦（jiāo）作市數控銑床設備工程技術研究中心　

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