數控行業(yè)的頂崗實(shí)習周記
一，我國數控系統的發(fā)展史
1.我國從1958年起，由一批科研院所，高等學(xué)校和少數機床廠(chǎng)起步進(jìn)行數控系統的研制和開(kāi)發(fā)。由于受到當時(shí)國產(chǎn)電子元器件水平低，部門(mén)經(jīng)濟等的制約，未能取得較大的發(fā)展。
2.在改革開(kāi)放后，我國數控技術(shù)才逐步取得實(shí)質(zhì)性的發(fā)展。經(jīng)過(guò)“六五"(81----85年)的引進(jìn)國外技術(shù)，“七五”(86------90年)的消化吸收和“八五”(91~一-95年)國家組織的科技攻關(guān)，才使得我國的數控技術(shù)有了質(zhì)的飛躍，當時(shí)通過(guò)國家攻關(guān)驗收和鑒定的產(chǎn)品包括北京珠峰公司的中華I型，華中數控公司的華中I型和沈陽(yáng)高檔數控國家工程研究中心的藍天I型，以及其他通過(guò)“國家機床質(zhì)量監督測試中心”測試合格的國產(chǎn)數控系統如南京四開(kāi)公司的產(chǎn)品。
3.我國數控機床制造業(yè)在80年代曾有過(guò)高速發(fā)展的階段，許多機床廠(chǎng)從傳統產(chǎn)品實(shí)現向數控化產(chǎn)品的轉型。但總的來(lái)說(shuō)，技術(shù)水平不高，質(zhì)量不佳，所以在90年代初期面臨國家經(jīng)濟由計劃性經(jīng)濟向市場(chǎng)經(jīng)濟轉移調整，經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時(shí)期，那時(shí)生產(chǎn)能力降到50%，庫存超過(guò)4個(gè)月。從1995年“九五”以后國家從擴大內需啟動(dòng)機床市場(chǎng)，加強限制進(jìn)口數控設備的審批，投資重點(diǎn)支持關(guān)鍵數控系統、設備、技術(shù)攻關(guān)，對數控設備生產(chǎn)起到了很大的促進(jìn)作用，尤其是在1999年以后，國家向國防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門(mén)投入大量技改資金，使數控設備制造市場(chǎng)一派繁榮。
三，數控車(chē)的工藝與工裝削
數控車(chē)床加工的工藝與普通車(chē)床的加工工藝類(lèi)似，但由于數控車(chē)床是一次裝夾，連續自動(dòng)加工完成所有車(chē)削工序，因而應注意以下幾個(gè)方面。
1. 合理選擇切削用量
對于高效率的金屬切削加工來(lái)說(shuō)，被加工材料、切削工具、切削條件是三大要素。這些決定著(zhù)加工時(shí)間、刀具壽命和加工質(zhì)量。經(jīng)濟有效的加工方式必然是合理的選擇了切削條件。
切削條件的三要素：切削速度、進(jìn)給量和切深直接引起刀具的損傷。伴隨著(zhù)切削速度的提高，刀尖溫度會(huì )上升，會(huì )產(chǎn)生機械的、化學(xué)的、熱的磨損。切削速度提高20%，刀具壽命會(huì )減少1/2。
進(jìn)給條件與刀具后面磨損關(guān)系在極小的范圍內產(chǎn)生。但進(jìn)給量大，切削溫度上升，后面磨損大。它比切削速度對刀具的影響小。切深對刀具的影響雖然沒(méi)有切削速度和進(jìn)給量大，但在微小切深切削時(shí)，被切削材料產(chǎn)生硬化層，同樣會(huì )影響刀具的壽命。
用戶(hù)要根據被加工的材料、硬度、切削狀態(tài)、材料種類(lèi)、進(jìn)給量、切深等選擇使用的切削速度。
最適合的加工條件的選定是在這些因素的基礎上選定的。有規則的、穩定的磨損達到壽命才是理想的條件。
然而，在實(shí)際作業(yè)中，刀具壽命的.選擇與刀具磨損、被加工尺寸變化、表面質(zhì)量、切削噪聲、加工熱量等有關(guān)。在確定加工條件時(shí)，需要根據實(shí)際情況進(jìn)行研究。對于不銹鋼和耐熱合金等難加工材料來(lái)說(shuō)，可以采用冷卻劑或選用剛性好的刀刃。
2. 合理選擇刀具
1) 粗車(chē)時(shí)，要選強度高、耐用度好的刀具，以便滿(mǎn)足粗車(chē)時(shí)大背吃刀量、大進(jìn)給量的要求。
2) 精車(chē)時(shí)，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。
3) 為減少換刀時(shí)間和方便對刀，應盡量采用機夾刀和機夾刀片。
3. 合理選擇夾具
1) 盡量選用通用夾具裝夾工件，避免采用專(zhuān)用夾具；
2) 零件定位基準重合，以減少定位誤差。
4. 確定加工路線(xiàn)
加工路線(xiàn)是指數控機床加工過(guò)程中，刀具相對零件的運動(dòng)軌跡和方向。
1) 應能保證加工精度和表面粗糙要求；
2) 應盡量縮短加工路線(xiàn)，減少刀具空行程時(shí)間。
5. 加工路線(xiàn)與加工余量的聯(lián)系
目前，在數控車(chē)床還未達到普及使用的條件下，一般應把毛坯上過(guò)多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車(chē)床上加工。如必須用數控車(chē)床加工時(shí)，則需注意程序的靈活安排。
6. 夾具安裝要點(diǎn)
目前液壓卡盤(pán)和液壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實(shí)現的，如圖1。液壓卡盤(pán)夾緊要點(diǎn)如下：首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽，卸下拉管，并從主軸后端抽出，再用搬手卸下卡盤(pán)固定螺釘，即可卸下卡盤(pán)。
四，進(jìn)行有效合理的車(chē)削加工
有效節省加工時(shí)間
Index公司的G200車(chē)削中心集成化加工單元具有模塊化、大功率雙主軸、四軸聯(lián)動(dòng)的功能，從而使加工時(shí)間進(jìn)一步縮短。與其他借助于工作軸進(jìn)行裝夾的概念相反，該產(chǎn)品運用集成智能加工單元可以使工件自動(dòng)裝夾到位并進(jìn)行加工。換言之，自動(dòng)裝夾時(shí)，不會(huì )影響另一主軸的加工，這一特點(diǎn)可以縮短大約10％的加工時(shí)間。
此外，四軸加工非常迅速，可以同時(shí)有兩把刀具進(jìn)行加工。當機床是成對投入使用的時(shí)候，效率的提高更為明顯。也就是說(shuō)，常規車(chē)削和硬車(chē)可以并行設置兩臺機床。
常規車(chē)削和硬車(chē)之間的不同點(diǎn)僅僅在于刀架和集中恒溫冷卻液系統。但與常規加工不同的是：常規加工可用兩個(gè)刀架和一個(gè)尾架進(jìn)行加工；而硬車(chē)時(shí)只能使用一個(gè)刀架。在兩種類(lèi)型的機床上都可進(jìn)行干式硬加工，只是工藝方案的制造者需要精心設計平衡的節拍時(shí)間，而Index機床提供的模塊結構使其具有更強的靈活性。
以高精度提高生產(chǎn)率
隨著(zhù)生產(chǎn)效率的不斷提高，用戶(hù)對于精度也提出了很高的要求。采用G200車(chē)削中心進(jìn)行加工時(shí)，冷啟動(dòng)后最多需要加工4個(gè)工件，就可以達到±6mm的公差。加工過(guò)程中，精度通常保持在2mm。所以Index公司提供給客戶(hù)的是高精度、高效率的完整方案，而提供這種高精度的方案，需要精心選擇主軸、軸承等功能部件。
G200車(chē)削中心在德國寶馬Landshut公司汽車(chē)制造廠(chǎng)的應用中取得了良好的效果。該廠(chǎng)不僅生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機，而且還生產(chǎn)由輕金屬鑄造而成的零部件、車(chē)內塑料裝飾件和轉向軸。質(zhì)量監督人員認為，其加工精度非常精確：連續公差帶為±15mm，軸承座公差為±。
此外，加工的萬(wàn)向節使用了Index公司全自動(dòng)智能加工單元。首批的兩臺車(chē)削中心用來(lái)進(jìn)行工件打號之前的預加工，加工后進(jìn)行在線(xiàn)測量，然后通過(guò)傳送帶送出進(jìn)行滾齒、清洗和淬火處理。最后一道工序中，采用了第二個(gè)Index加工系統。由兩臺G200車(chē)削中心對轉向節的軸承座進(jìn)行硬車(chē)。在機床內完成在線(xiàn)測量，然后送至卸料單元。集成的加工單元完全融合到車(chē)間的布局之中，符合人類(lèi)工程學(xué)要求，占地面積大大減少，并且只需兩名員工看管制造單元即可。
五，數控車(chē)削加工中妙用G00及保證尺寸精度的技巧
數控車(chē)削加工技術(shù)已廣泛應用于機械制造行業(yè)，如何高效、合理、按質(zhì)按量完成工件的加工，每個(gè)從事該行業(yè)的工程技術(shù)人員或多或少都有自己的經(jīng)驗。筆者從事數控教學(xué)、培訓及加工工作多年，積累了一定的經(jīng)驗與技巧，現以廣州數控設備廠(chǎng)生產(chǎn)的GSK980T系列機床為例，介紹幾例數控車(chē)削加工技巧。
一、程序首句妙用G00的技巧
目前我們所接觸到的教科書(shū)及數控車(chē)削方面的技術(shù)書(shū)籍，程序首句均為建立工件坐標系，即以G50 Xα Zβ作為程序首句。根據該指令，可設定一個(gè)坐標系，使刀具的某一點(diǎn)在此坐標系中的坐標值為(Xα Zβ)(本文工件坐標系原點(diǎn)均設定在工件右端面)。采用這種方法編寫(xiě)程序，對刀后，必須將刀移動(dòng)到G50設定的既定位置方能進(jìn)行加工，找準該位置的過(guò)程如下。
1. 對刀后，裝夾好工件毛坯；
2. 主軸正轉，手輪基準刀平工件右端面A；
3. Z軸不動(dòng)，沿X軸釋放刀具至C點(diǎn)，輸入G50 Z0，電腦記憶該點(diǎn)；
4. 程序錄入方式，輸入G01W-8F50，將工件車(chē)削出一臺階；
5. X軸不動(dòng)，沿Z軸釋放刀具至C點(diǎn)，停車(chē)測量車(chē)削出的工件臺階直徑γ，輸入G50 Xγ，電腦記憶該點(diǎn)；
6. 程序錄入方式下，輸入G00 Xα Zβ，刀具運行至編程指定的程序原點(diǎn)，再輸入G50 Xα Zβ，電腦記憶該程序原點(diǎn)。
上述步驟中，步驟6即刀具定位在XαZβ處至關(guān)重要，否則，工件坐標系就會(huì )被修改，無(wú)法正常加工工件。有過(guò)加工經(jīng)驗的人都知道，上述將刀具定位到XαZβ處的過(guò)程繁瑣，一旦出現意外，X或Z軸無(wú)伺服，跟蹤出錯，斷電等情況發(fā)生，系統只能重啟，重啟后系統失去對G50設定的工件坐標值的記憶，“復位、回零運行”不再起作用，需重新將刀具運行至XαZβ位置并重設G50。如果是批量生產(chǎn)，加工完一件后，回G50起點(diǎn)繼續加工下一件，在操作過(guò)程中稍有失誤，就可能修改工件坐標系。鑒于上述程序首句使用G50建立工件坐標系的種種弊端，筆者想辦法將工件坐標系固定在機床上，將程序首句G50 XαZβ改為G00 Xα Zβ后，問(wèn)題迎刃而解。其操作過(guò)程只需采用上述找G50過(guò)程的前五步，即完成步驟1、2、3、4、5后，將刀具運行至安全位置，調出程序，按自動(dòng)運行即可。即使發(fā)生斷電等意外情況，重啟系統后，在編輯方式下將光標移至能安全加工又不影響工件加工進(jìn)程的程序段，按自動(dòng)運行方式繼續加工即可。上述程序首句用 G00代替G50的實(shí)質(zhì)是將工件坐標系固定在機床上，不再囿于G50 Xα Zβ程序原點(diǎn)的限制，不改變工件坐標系，操作簡(jiǎn)單，可靠性強，收到了意想不到的效果。中國金屬加工在線(xiàn)
二、控制尺寸精度的技巧
1. 修改刀補值保證尺寸精度
由于第一次對刀誤差或者其他原因造成工件誤差超出工件公差，不能滿(mǎn)足加工要求時(shí)，可通過(guò)修改刀補使工件達到要求尺寸，保證徑向尺寸方法如下：
a. 絕對坐標輸入法
根據“大減小，小加大”的原則，在刀補001～004處修改。如用2號切斷刀切槽時(shí)工件尺寸大了，而002處刀補顯示是，則可輸入，減少2號刀補。
b. 相對坐標法
如上例，002刀補處輸入，亦可收到同樣的效果。
同理，對于軸向尺寸的控制亦如此類(lèi)推。如用1號外圓刀加工某處軸段，尺寸長(cháng)了，可在001刀補處輸入。
2. 半精加工消除絲桿間隙影響保證尺寸精度
對于大部分數控車(chē)床來(lái)說(shuō)，使用較長(cháng)時(shí)間后，由于絲桿間隙的影響，加工出的工件尺寸經(jīng)常出現不穩定的現象。這時(shí)，我們可在粗加工之后，進(jìn)行一次半精加工消除絲桿間隙的影響。如用1號刀G71粗加工外圓之后，可在001刀補處輸入，調用G70精車(chē)一次，停車(chē)測量后，再在001刀補處輸入，再次調用G70精車(chē)一次。經(jīng)過(guò)此番半精車(chē)，消除了絲桿間隙的影響，保證了尺寸精度的穩定。
3. 程序編制保證尺寸精度
a. 絕對編程保證尺寸精度
編程有絕對編程和相對編程。相對編程是指在加工輪廓曲線(xiàn)上，各線(xiàn)段的終點(diǎn)位置以該線(xiàn)段起點(diǎn)為坐標原點(diǎn)而確定的坐標系。也就是說(shuō)，相對編程的坐標原點(diǎn)經(jīng)常在變換，連續位移時(shí)必然產(chǎn)生累積誤差，絕對編程是在加工的全過(guò)程中，均有相對統一的基準點(diǎn)，即坐標原點(diǎn)，故累積誤差較相對編程小。數控車(chē)削工件時(shí)，工件徑向尺寸的精度一般比軸向尺寸精度高，故在編寫(xiě)程序時(shí)，徑向尺寸最好采用絕對編程，考慮到加工及編寫(xiě)程序的方便，軸向尺寸常采用相對編程，但對于重要的軸向尺寸，最好采用絕對編程。
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