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(1)加工原理誤差。加工原理誤差是在實(shí)際的機(jī)械零件加工過程中,使用和理論加工方法類似的技術(shù)、刀具輪廓以及傳動比等使得產(chǎn)生的零件參數(shù)與理論有所偏差。這也是數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工中最常出現(xiàn)的精度誤差原因。產(chǎn)生這種誤差的原因有兩種:a.實(shí)際的加工中使用類似的加工方法,在數(shù)控機(jī)床的實(shí)際操作中,為了使加工的流程看起來和理論相似,使用的加工方法和理論上有所差距,這必然會造成加工原理上的誤差。b.實(shí)際機(jī)械加工中使用的工具和理論模具不一樣,比如刀具輪廓的使用,理論上機(jī)械加工要求刀具應(yīng)當(dāng)具有很高精度的刀具曲面,但是實(shí)際操作中,機(jī)械加工的刀具不能達(dá)到理想的要求,一般會采用近似的刀具曲面,像弧線、直線等線性進(jìn)行替代,這種情況就會造成刀具輪廓加工過程中帶來的加工理論誤差。(2)工藝系統(tǒng)誤差。a.機(jī)械零件受力點(diǎn)位置變化引起誤差。在機(jī)械加工工藝的生產(chǎn)中,工藝系統(tǒng)的切削著力點(diǎn)通常會伴隨著切削的位置進(jìn)行變化,兩者之間位置的變化,使得加工零件受力點(diǎn)在不斷變化,在位置的交錯中,會造成一定的誤差。b.機(jī)械加工受力程度的變化引起誤差。在機(jī)械加工中,零件受力點(diǎn)在不斷變化過程中,點(diǎn)受到的切削程度也會不一樣,由于被加工的零件本身就存在材質(zhì)、形狀和尺寸的不均勻情況,在加工的過程中就會形成不同受力點(diǎn)切削的力度不一,形成加工工藝中的誤差。
2數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工精度提升的誤差補(bǔ)償技術(shù)
在現(xiàn)代科技的發(fā)展和應(yīng)用中,保證機(jī)械加工的精度的方法有兩種,一是提高數(shù)控機(jī)床的質(zhì)量,二是采用誤差補(bǔ)償技術(shù),本文著重從誤差補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行精度提升的研究。誤差補(bǔ)償一般又可以分為誤差預(yù)防和誤差補(bǔ)償技術(shù),在誤差補(bǔ)償技術(shù)中常用的方法是誤差建模、誤差測量、誤差補(bǔ)償實(shí)施。(1)硬件靜態(tài)補(bǔ)償法。在機(jī)械加工精度控制中利用硬件靜態(tài)補(bǔ)償法是指通過添加外部硬件機(jī)構(gòu),在外力的作用下讓機(jī)床運(yùn)用副位置產(chǎn)生與誤差方向相反的運(yùn)動來減少加工中的誤差。在加工螺絲時由于加工機(jī)床絲杠之間存在誤差,通過螺距校正尺來進(jìn)行絲杠之間的螺距,就屬于是靜態(tài)補(bǔ)償法。由于靜態(tài)補(bǔ)償法的局限性,只能在停止時進(jìn)行數(shù)值或者是硬件的參數(shù)調(diào)整進(jìn)行補(bǔ)償,在運(yùn)動時不能進(jìn)行實(shí)時的補(bǔ)償,這種硬件靜態(tài)補(bǔ)償法被使用的頻率相對較低,一般會和其他方法進(jìn)行綜合使用。(2)靜態(tài)補(bǔ)償法和動態(tài)補(bǔ)償法綜合使用。上面已經(jīng)給提到靜態(tài)補(bǔ)償法是在數(shù)控機(jī)床加工的靜止時,通過調(diào)整參數(shù)進(jìn)行誤差補(bǔ)償,這種補(bǔ)償法可以對精度進(jìn)行系統(tǒng)補(bǔ)償提高,不能在運(yùn)動中進(jìn)行隨機(jī)的誤差補(bǔ)償,通過和動態(tài)補(bǔ)償法的相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)加工精度的大大提高。動態(tài)補(bǔ)償是在加工的切削情況下,依據(jù)機(jī)床的工況、環(huán)境條件和空間位置的變化追蹤進(jìn)行補(bǔ)償量亦或參數(shù)補(bǔ)償,通過運(yùn)動的實(shí)時現(xiàn)狀進(jìn)行反饋補(bǔ)償,例如在軸承的機(jī)床加工中,通過對熱量、幾何形狀、切削程度的監(jiān)控進(jìn)行及時的參數(shù)修改補(bǔ)償,是一種具有現(xiàn)實(shí)實(shí)際意義的誤差補(bǔ)償法,但對于數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平要求極高,投入的成本很大。(3)進(jìn)給伺服系統(tǒng)補(bǔ)償法。伺服系統(tǒng)是驅(qū)動各加工坐標(biāo)軸運(yùn)動的傳動裝置。這種補(bǔ)償系統(tǒng)可以正反兩個方向運(yùn)行,能夠根據(jù)加工軌跡的要求,進(jìn)行實(shí)時的正向或者反向運(yùn)動,其加工控制精度可以達(dá)到0.1微米,另外它的調(diào)速范圍寬、快速響應(yīng)并無超調(diào)、低速大轉(zhuǎn)矩。在典型的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中由步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成的開環(huán)控制系統(tǒng),步進(jìn)電機(jī)的角位移或者線位移與脈沖數(shù)成正比,其轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比,它將指令脈沖變成步進(jìn)電機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動來控制機(jī)床加工;閉環(huán)進(jìn)給位置伺服系統(tǒng),它主要是采用直流伺服電動機(jī)或交流伺服電動機(jī)驅(qū)動,機(jī)床工作臺的實(shí)際位移可通過檢測裝置及時反饋給數(shù)控裝置中的比較器,以便于指令位移信號進(jìn)行比較,兩者差距有作為伺服電機(jī)的控制信號,進(jìn)而驅(qū)動工作臺消除位移誤差;半閉環(huán)進(jìn)給位置伺服系統(tǒng),該系統(tǒng)由位置控制單元和速度控制單元構(gòu)成,光電脈沖編碼器發(fā)出的脈沖,一方面用作位置的反饋信號,另一方面用作測速信號。當(dāng)點(diǎn)擊的負(fù)載變化時候,反饋脈沖信號的頻率將會隨著變化,在實(shí)際的機(jī)床加工中,通過控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行精度誤差的減小。(4)修改G代碼補(bǔ)償法。G代碼是編制機(jī)床加工程序的語言,G代碼中有刀具的補(bǔ)償功能,像G44、G43是刀具長度補(bǔ)償。G代碼的補(bǔ)償原理是通過對刀位信息的修改來補(bǔ)償誤差的范圍。這種補(bǔ)償也被廣泛用于數(shù)控機(jī)床的機(jī)械加工誤差補(bǔ)償,例如Hsu等人建立的五軸機(jī)床誤差補(bǔ)償模型,根據(jù)對模型對CAM軟件生成的初始刀位進(jìn)行修改,用修改G代碼的方法完成數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工誤差補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方法需要G代碼的編程人員進(jìn)行工件的幾何形狀確定,確定工藝過程和刀具軌跡,在進(jìn)行實(shí)際的運(yùn)行中,如果出現(xiàn)位置偏移就需要通過修改G代碼進(jìn)行誤差補(bǔ)償,一般運(yùn)用于比較簡單的加工零件,其形狀不復(fù)雜,主要是直線和圓弧組成的輪廓,數(shù)據(jù)的處理量不大,在遇到工作量大,復(fù)雜的零件時候,就需要通過計算機(jī)的G代碼控制進(jìn)行修改,程序員通過計算機(jī)輔助進(jìn)行編程。(5)坐標(biāo)偏置補(bǔ)償法。坐標(biāo)偏置補(bǔ)償法是利用數(shù)控系統(tǒng)的坐標(biāo)原點(diǎn)偏移,參照位置等信號的反饋進(jìn)行機(jī)床誤差的補(bǔ)償。在程序員進(jìn)行操作時候,可以通過數(shù)控系統(tǒng)的直觀顯示進(jìn)行零件加工的誤差校對,對于出現(xiàn)誤差的,可以通過操作數(shù)控系統(tǒng)對原點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行重新設(shè)置,使其對出現(xiàn)的誤差進(jìn)行補(bǔ)償,這種補(bǔ)償方法適用于三軸坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床。這種補(bǔ)償法一般在使用側(cè)頭時候用的是固定側(cè)頭,同時還需要一定的軟件補(bǔ)償,保證地基的穩(wěn)定。
3結(jié)束語
綜上所述,誤差補(bǔ)償法可以有效的提高數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工精度,并能夠給數(shù)控機(jī)床帶來經(jīng)濟(jì)效益。誤差補(bǔ)償可以有效的控制數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工過程的零件精度,有助于提高機(jī)械加工工藝技術(shù),能夠適應(yīng)數(shù)控機(jī)械加工企業(yè)的高級精度、高級質(zhì)量水平化發(fā)展方向。誤差補(bǔ)償法是在原有數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上,通過科學(xué)的技術(shù)和手段,來實(shí)現(xiàn)零件設(shè)計的理論值,目前誤差補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用和被相關(guān)學(xué)者所關(guān)注,并且在通過不斷完善和更新誤差補(bǔ)償技術(shù),使其成為現(xiàn)代社會精密工程的主要技術(shù)。
作者:王少彬 單位:浙江省寧波市寧波大紅鷹學(xué)院
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1數(shù)控技術(shù)的原理
數(shù)控機(jī)床使用計算機(jī)嵌入式系統(tǒng),能夠在計算機(jī)上遠(yuǎn)程控制和定位工作臺,還具備了和數(shù)控機(jī)床匹配的功能模塊結(jié)構(gòu),很大程度上提高了工作的效率。對固定工件進(jìn)行位置處理,能夠保證程序正常運(yùn)行。使用數(shù)控機(jī)床的時候,把每個坐標(biāo)軸移動分量傳送到驅(qū)動光源中,這樣機(jī)床的切削運(yùn)動就可以按照編制的路線進(jìn)行。使用裝置中的插補(bǔ)功能進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄,控制系統(tǒng)把數(shù)據(jù)信號傳送到控制裝置中從而進(jìn)行管理。中央處理器分析數(shù)據(jù)信息,讓每個部件都可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),對零件進(jìn)行精密加工處理。數(shù)控機(jī)床使用的是數(shù)字信息控制運(yùn)動過程和機(jī)械加工。設(shè)定編程程序,讓編輯好的程序控制設(shè)備。所以數(shù)控技術(shù)極大的提高了機(jī)械加工的設(shè)備的靈活性,促進(jìn)了加工機(jī)床的發(fā)展。在制造行業(yè)中,數(shù)控技術(shù)已經(jīng)是加工的主體,數(shù)控技術(shù)的高低直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量。
2數(shù)控技術(shù)在制造行業(yè)應(yīng)用
2.1在機(jī)床設(shè)備中應(yīng)用
數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)電的重要組成,能夠有效的提高制造業(yè)的工作效率。數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用改變了原來的零件加工方式,能夠使用數(shù)字化技術(shù)處理零件的加工工藝,使用編程指令,讓人工操作得到了取代,提高了加工效率。在機(jī)床設(shè)備中應(yīng)用數(shù)控技術(shù),能夠讓生產(chǎn)工序和各項設(shè)備有機(jī)配合,不再調(diào)整機(jī)床工作臺的位置,能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜零件的加工。
2.2在工業(yè)中應(yīng)用
在工業(yè)中,主要是將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)線上。采用編程方法,把需要的指令輸入到了計算機(jī)中,然后通過控制計算機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程自動化控制技術(shù),不再使用人工控制。數(shù)控技術(shù)具有很高的精確度,在保證了加工質(zhì)量的同時,還能夠提高生產(chǎn)效率,人工工作的環(huán)境也得到了改善。在工業(yè)中應(yīng)用數(shù)控機(jī)床能夠完成復(fù)雜的加工任務(wù),在精度方面也有很好的精確度,在工作效率方面更是比人工操作快速。一旦出現(xiàn)了故障,數(shù)控機(jī)床的相關(guān)傳感和檢測系統(tǒng),就能夠把故障的相關(guān)信息傳輸?shù)接嬎阒校嬎銠C(jī)就會停止機(jī)床的工作,能夠很好的保護(hù)數(shù)控機(jī)床設(shè)備。這樣能夠很大的節(jié)省人力資源,讓企業(yè)的成本降低。
2.3在機(jī)械加工中應(yīng)用
我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展非常迅速,不進(jìn)行數(shù)控車床技術(shù)的更新就不能跟上時展的步伐。很多的機(jī)械制造商已經(jīng)意識到了先進(jìn)技術(shù)的潛力,不斷地引進(jìn)先進(jìn)的焊件。數(shù)控氣割技術(shù)輕松的解決了單件下料難的問題,在工作的時候,只要保證壓縮接觸面積均勻,就能夠?qū)崿F(xiàn)很好的密封功能,對于產(chǎn)品的內(nèi)外環(huán)凹凸面加工提供了保證,實(shí)現(xiàn)毛坯到成品持續(xù)加工。數(shù)控技術(shù)在機(jī)械浮動油封中也得到了很大的應(yīng)用,能夠?qū)?shù)控鏜銑床編程和現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備進(jìn)行結(jié)合,通過提前編制好齒形子程序,調(diào)整結(jié)合角度就可以滿足質(zhì)量的要求。在機(jī)械加工中,使用數(shù)控車床技術(shù),還能夠提高零件焊接的精度,進(jìn)行密封,能夠從毛坯到成品持續(xù)加工,很大程度上提高了加工效率。
3數(shù)控機(jī)床增效措施
數(shù)控機(jī)床加工工藝和加工設(shè)備中有一些問題,缺乏數(shù)控機(jī)床加工工藝的知識庫和數(shù)據(jù)庫,缺乏加工切削參數(shù),缺乏數(shù)字化管理系統(tǒng)和制造系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床在加工的時候,需要很長的準(zhǔn)備時間和等待時間,發(fā)生故障之后調(diào)試的時間也很長,這些都降低了數(shù)控機(jī)床的效率。對我國數(shù)控機(jī)床加工工藝現(xiàn)狀進(jìn)行認(rèn)真分析之后,研究出了一些增加數(shù)控機(jī)床效率的方法。
3.1提高自動化程度
數(shù)控技術(shù)在發(fā)展過程中,會逐漸的提高自動化程度,這是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的趨勢,也是制造領(lǐng)域的要求。自動化程度加快之后,能夠減少加工的時間,提高加工的效率。經(jīng)過柔性生產(chǎn)線和柔性制造單元以及復(fù)合加工技術(shù),能夠提高數(shù)控技術(shù)的自動化和連續(xù)性,這樣可以有效的降低加工所需要的輔助時間,提高了生產(chǎn)效率。
3.2優(yōu)化加工過程
數(shù)控車床加工過程還存在一定的缺陷,通過優(yōu)化生產(chǎn)加工過程,能夠減少加工準(zhǔn)備時間。在加工中,使用先進(jìn)配套的管理方式、生產(chǎn)技術(shù)、機(jī)械零件制造執(zhí)行系統(tǒng)、刀具自動配送、機(jī)械設(shè)備管理等,能夠增強(qiáng)設(shè)備的開動率和完整性,對于數(shù)控機(jī)床的持續(xù)運(yùn)行和高效管理具有很好的作用。
3.3優(yōu)化加工設(shè)計和工藝
數(shù)控機(jī)床加工工藝需要優(yōu)化,在保證零件質(zhì)量的前提下,通過減少加工的時間,提高加工的效率。數(shù)控機(jī)床使用先進(jìn)的刀具或者是高性能的數(shù)控機(jī)械機(jī)床等,能夠仿真模擬數(shù)控機(jī)床的加工,從而優(yōu)化控制數(shù)控機(jī)床程序。優(yōu)化加工工藝和加工設(shè)計,能夠提高加工的性能,提高切削效率和主軸的加工效率。
4總結(jié)
關(guān)鍵詞:機(jī)械加工數(shù)控技術(shù)原理發(fā)展趨勢應(yīng)用
中圖分類號:TG659文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2017)11(a)-0009-02
在機(jī)械加工行業(yè)當(dāng)中,數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步以及市場日益競爭,傳統(tǒng)的機(jī)械加工技術(shù)無法有效滿足產(chǎn)品多元化以及更新?lián)Q代的要求。小批量多品種產(chǎn)品的比例越來越高,同時產(chǎn)品交貨成本以及質(zhì)量方面的要求也日益嚴(yán)格,需要機(jī)械加工技術(shù)有著相匹配的柔性[1]。要想進(jìn)一步提高機(jī)械加工行業(yè)產(chǎn)品適應(yīng)外界變化的能力,需要我們最大限度挖掘數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用價值,從而將機(jī)械設(shè)備的效率、功能、產(chǎn)品質(zhì)量以及可靠程度提高到新的層面,滿足市場競爭的要求。
1數(shù)控技術(shù)概述
數(shù)控技術(shù)指的是將機(jī)械加工技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合,來有效控制機(jī)械加工的過程,其中主要的控制內(nèi)容包括位置、速度、角度等機(jī)械量以及同機(jī)械能量存在聯(lián)系的開關(guān)量。數(shù)控技術(shù)可以說是一門新興技術(shù),有著高精度、高效率以及柔性自動化等方面的優(yōu)點(diǎn),是機(jī)械加工自動化的前提條件,屬于現(xiàn)代集成系統(tǒng)必不可少的重要內(nèi)容[2]。
現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)中綜合應(yīng)用電氣傳動技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、精密測算技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)以及自動控制技術(shù),組成部分主要是數(shù)控系統(tǒng)(CNC系統(tǒng))。數(shù)控系統(tǒng)借助于存儲程序來控制不同的機(jī)床,包括CNC裝置、軟件、輸出裝置、輸入裝置以及速度控制單元,CNC裝置可以說是數(shù)控系統(tǒng)的核心部分。CNC裝置作為特殊化的計算機(jī),應(yīng)用過程是確保硬件在軟件控制下進(jìn)行工作。數(shù)控技術(shù)涉及測量技術(shù)、信息處理技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)以及自動化技術(shù),能夠滿足機(jī)械加工行業(yè)對于安全性、精度以及速度的要求,可以說是實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工數(shù)字化以及集成化的前提條件,有著廣闊發(fā)展前景[3]。
2數(shù)控技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢
數(shù)控技術(shù)經(jīng)歷半個多世紀(jì)的持續(xù)發(fā)展,從最初的封閉數(shù)控系統(tǒng)逐漸發(fā)展到計算機(jī)控制系統(tǒng)。計算機(jī)數(shù)控的性能優(yōu)越,一方面可以應(yīng)用于不同平臺,從而實(shí)現(xiàn)方便快捷的管理與操作,另一方面性價比也越來越高。不過需要注意的是,在數(shù)控技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步的過程當(dāng)中,仍然存在著一些細(xì)節(jié)問題,例如多品種加工。與此同時,在航天工業(yè)以及航空工業(yè)當(dāng)中,加工的大多數(shù)零部件屬于薄筋零件以及薄壁零件,使用的材料為鋁合金,因此剛度比較低。在加工的過程當(dāng)中,需要確保切削速度快同時切削力度低[4]。當(dāng)前情況下,這些要求在很多航天航空零件的加工當(dāng)中都無法順利實(shí)現(xiàn)。數(shù)控技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是其他的機(jī)械加工技術(shù)難以匹敵的,因此在可以遇見的未來,數(shù)控技術(shù)仍然會持續(xù)發(fā)展改進(jìn),不斷提高性價比,提高自動化水平以及智能化水平,并在此基礎(chǔ)上改進(jìn)加工效率以及加工質(zhì)量,增強(qiáng)自身的市場競爭力,從而適應(yīng)機(jī)械加工行業(yè)發(fā)展的需求。除此之外,數(shù)控加工技術(shù)還需要改進(jìn)控制系統(tǒng)以及處理系統(tǒng),完善機(jī)床結(jié)構(gòu),降低機(jī)床的質(zhì)量以及體積,提高傳動精度以及剛度,延長機(jī)床的使用壽命,這也是數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工行業(yè)當(dāng)中應(yīng)用需要進(jìn)一步改進(jìn)的領(lǐng)域[5]。
3數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用
第一,工業(yè)產(chǎn)品加工當(dāng)中的應(yīng)用。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步,現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的競爭日益激烈,同時加工難度也越來越高。對現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備來說,通常情況下都需要在惡劣復(fù)雜的環(huán)境當(dāng)中工作,完成工作人員無法勝任的工作。當(dāng)前情況下,數(shù)控技術(shù)的自動化控制作用可以滿足這方面的要求。在工業(yè)產(chǎn)品加工的過程當(dāng)中,計算機(jī)組成控制單元,指揮機(jī)械手根據(jù)要求把程序?qū)懭氲较到y(tǒng)當(dāng)中,然后向驅(qū)動單元發(fā)送指令,執(zhí)行程序要求的操作步驟,并且實(shí)時進(jìn)行檢測。要是發(fā)現(xiàn)不合格的動作或者是操作,傳感裝置就會在第一時間反饋消息,控制單元采取相應(yīng)的措施做好保護(hù),保護(hù)措施執(zhí)行方面是機(jī)械元件以及伺服系統(tǒng)共同負(fù)責(zé)的。在工業(yè)產(chǎn)品加工過程當(dāng)中應(yīng)用數(shù)控技術(shù),能夠有效提高生產(chǎn)的效率,并且減少人力資源消耗,在此基礎(chǔ)上提高產(chǎn)品質(zhì)量以及安全性能[6]。
第二,汽車加工當(dāng)中的應(yīng)用。隨著我國交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展,人們對汽車的要求也日益提高,一方面表現(xiàn)在對汽車數(shù)量的要求增加,另一方面體現(xiàn)在對汽車性能,例如環(huán)保以及速度方面要求的日益嚴(yán)格。所以汽車加工生產(chǎn)的過程當(dāng)中,日益重視復(fù)雜關(guān)鍵部件的研制以及加工。通過應(yīng)用數(shù)控技術(shù),顯著推動汽車工業(yè)的發(fā)展,并且能夠在短時間內(nèi)加工制造復(fù)雜零部件。除此之外,汽車工業(yè)迅速改進(jìn),但是受汽車產(chǎn)品特性的影響,對配件的要求也越來越嚴(yán)格。數(shù)控技術(shù)需要隨之發(fā)展改進(jìn),滿足高速生產(chǎn)線以及柔性生產(chǎn)線的要求,從而高效經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)汽車產(chǎn)品以及零部件。
第三,機(jī)械設(shè)備加工當(dāng)中的應(yīng)用。機(jī)械設(shè)備可以說是機(jī)械制造的重要前提條件,在機(jī)械制造當(dāng)中有著無法取代的重要地位。數(shù)控技術(shù)能夠?yàn)闄C(jī)床加工的控制提供理想的控制途徑,數(shù)控機(jī)床加工的過程是將各類零件的幾何信息以及工藝信息實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的處理,通過程序的方式來達(dá)到一體化管理的目的,并且應(yīng)用計算機(jī)來操作數(shù)控機(jī)床。這樣一來就能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、自動化以及高效率的加工操作。這一過程當(dāng)中,最顯著的優(yōu)點(diǎn)是在加工零部件的時候,不需要像傳統(tǒng)的操作那樣從事多步驟的操作,僅僅需要輸入設(shè)定好的程序。這樣一來一方面改進(jìn)機(jī)械設(shè)備加工制造的效率,另一方面也顯著簡化加工制造的過程,從而在確保機(jī)械設(shè)備可控的基礎(chǔ)上,加工得到想要的設(shè)備。
第四,煤礦機(jī)械加工當(dāng)中的應(yīng)用。當(dāng)前使用的采煤機(jī)有著品種多以及采煤速度快等方面的優(yōu)點(diǎn),批量比較少,所以需要使用焊件生產(chǎn)。傳統(tǒng)上的機(jī)械加工技術(shù)無法有效滿足煤礦機(jī)械加工過程當(dāng)中的焊件下料,因此應(yīng)當(dāng)選擇使用數(shù)控氣割技術(shù),替代傳統(tǒng)上使用的仿型法,使用龍骨板程序來完成滾筒下料。通過應(yīng)用數(shù)控氣割技術(shù),可以發(fā)揮切割質(zhì)量高以及切割速度快等方面的優(yōu)點(diǎn)。某些特殊零件焊接的坡口能夠直接進(jìn)行切割,從而顯著改進(jìn)生產(chǎn)的效率。數(shù)控氣割另一個典型的優(yōu)點(diǎn)是安裝使用可以調(diào)節(jié)的補(bǔ)償裝置,原理同數(shù)控機(jī)床的銑刀補(bǔ)償比較類似,這一裝置可以借助于調(diào)節(jié)切縫來更加準(zhǔn)確地加工毛坯件。
綜上所述,在機(jī)械加工過程當(dāng)中數(shù)控技術(shù)有著重要的應(yīng)用價值,一方面推動機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展,另一方面也為經(jīng)濟(jì)社會的進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。數(shù)控技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)成為機(jī)械加工的重要象征,隨著數(shù)控技術(shù)持續(xù)發(fā)展,我國需要進(jìn)一步提高自主創(chuàng)新能力,從而為數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造條件,實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工行業(yè)的穩(wěn)定進(jìn)步。
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關(guān)鍵詞:機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ);科學(xué)研究;學(xué)術(shù)探討;教學(xué)模式
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)是機(jī)械類專業(yè)的一門重要的專業(yè)課,課程的主要內(nèi)容包含了切削加工的基本要素、切削過程的基本規(guī)律、機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定、典型零件的機(jī)械加工、機(jī)械加工精度、機(jī)械加工表面質(zhì)量、裝配工藝規(guī)程的制定、機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展[1]。該課程內(nèi)容豐富、邏輯性差、理論性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)[2-3]。目前的機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)模式仍然以傳統(tǒng)的課堂講授的灌輸式教學(xué)方式為主,雖然能夠快速地傳授給學(xué)生大量的理論知識,鞏固學(xué)生的基本知識,但是學(xué)生不能意識到所學(xué)知識的實(shí)用性,降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,更不能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和獨(dú)立解決問題的能力[4]。以科學(xué)研究為基礎(chǔ)的學(xué)術(shù)探討教學(xué)模式的實(shí)施不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,更能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和獨(dú)立思考能力,為社會培養(yǎng)創(chuàng)新性人才。本文對機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程的學(xué)術(shù)探討教學(xué)模式進(jìn)行了探索。
1機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)的教學(xué)現(xiàn)狀
1.1教學(xué)特征與效果
隨著時代的發(fā)展,對于學(xué)生的培養(yǎng)不但要提高其利用理論知識解決實(shí)際問題的能力,更加應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、獨(dú)立思考的能力和一定的科研精神,為學(xué)生進(jìn)一步的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。目前機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)的教學(xué)目標(biāo)是要求學(xué)生掌握機(jī)械制造方面的基本理論、基本知識和基本技能,為從事機(jī)械制造的現(xiàn)場技術(shù)工作及科學(xué)研究工作打下堅實(shí)基礎(chǔ)。機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)內(nèi)容豐富、邏輯性差、理論性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)、綜合性強(qiáng),教材中的很多知識需要在實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)和貫通。長期以來,“填鴨式”課堂講授的方法雖然使學(xué)生具有較為扎實(shí)的基礎(chǔ)知識,但是學(xué)生產(chǎn)生了較強(qiáng)的依賴心理,缺乏獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力,阻礙了學(xué)生的進(jìn)一步學(xué)習(xí)深造[5]。機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程內(nèi)容理論性較強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)。比如刀具角度的功用,這部分需要學(xué)生掌握刀具角度的概念和對切削加工的影響規(guī)律,能夠真正運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中,并能夠利用辯證法去分析實(shí)際加工過程中的切削性能隨著刀具角度的變化規(guī)律。然而,由于學(xué)生缺乏實(shí)際的切削加工經(jīng)驗(yàn),并不能夠真切地感受和理解刀具角度的功用,學(xué)生從心理上不能接受和理解這部分內(nèi)容,導(dǎo)致學(xué)生只是機(jī)械化地記憶所學(xué)內(nèi)容,缺乏對所學(xué)知識必要的思考和綜合分析。雖然很多高校教師提出產(chǎn)學(xué)研協(xié)同模式、授課+實(shí)踐模式、先實(shí)踐后理論模式等來提高學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),但是對于大多數(shù)的地方高校來說,受到課時、經(jīng)費(fèi)和硬件設(shè)施等方面的限制,實(shí)施起來有一定的困難,而且培養(yǎng)出來的學(xué)生不能夠接觸到現(xiàn)在的前沿科技和科學(xué)研究工作,缺乏一定的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新精神,不利于學(xué)生的進(jìn)一步深造[6]。
1.2學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程以閉卷考試的考核形式為主,平時成績和實(shí)驗(yàn)成績占30%,卷面成績占70%。隨著時代的發(fā)展,學(xué)生的自主能力得到發(fā)展,其學(xué)習(xí)興趣來源于以實(shí)踐為基礎(chǔ)的應(yīng)用型知識的獲得,機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程較強(qiáng)的實(shí)踐性和課堂灌輸式教學(xué)模式的局限性使得學(xué)生不能夠真正認(rèn)識到該課程相關(guān)知識的實(shí)用性,學(xué)生的學(xué)習(xí)動力主要來源于學(xué)分的獲得,大部分學(xué)生以考試前的突擊學(xué)習(xí)、機(jī)械記憶等方式來應(yīng)付考試,使得機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)的整體教學(xué)效果欠佳,學(xué)生的學(xué)習(xí)效果差,不能夠達(dá)到教學(xué)大綱的要求。金工實(shí)習(xí)作為機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程的前置課程,能夠提高學(xué)生的實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐知識,但是地方高校出于學(xué)生的安全、課時量和硬件設(shè)施等角度的考慮,學(xué)生動手操作的機(jī)會較少。機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展歷史源遠(yuǎn)流長,機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程所講述知識點(diǎn)較為傳統(tǒng),但是機(jī)械制造業(yè)作為制造業(yè)的最主要的組成部分,機(jī)械制造基礎(chǔ)技術(shù)、超精密及細(xì)微加工技術(shù)、自動化制造技術(shù)、綠色制造技術(shù)等前言科技和科學(xué)研究工作的發(fā)展均屬于機(jī)械制造技術(shù)的內(nèi)容。然而機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程相關(guān)的前沿技術(shù)較為隱蔽,對于缺乏專業(yè)數(shù)據(jù)庫查閱和文獻(xiàn)檢索能力的本科生來說,利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和學(xué)校購買的專業(yè)數(shù)據(jù)庫學(xué)習(xí)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)的前言知識具有一定的困難,特別是對于自主學(xué)習(xí)能力差的學(xué)生來說,面對誘惑較大的大學(xué)環(huán)境,學(xué)生的自控能力和管理時間的能力欠缺。綜合機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程特點(diǎn)和學(xué)生的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀,探討適合于地方高校的機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)模式具有一定的必要性。
2學(xué)術(shù)探討教學(xué)模式的理論背景
大學(xué)是進(jìn)行學(xué)問研究的機(jī)構(gòu),科學(xué)研究作為大學(xué)教師必須要進(jìn)行的主要任務(wù)之一,導(dǎo)致大學(xué)中教師與學(xué)生的關(guān)系和中小學(xué)教師與學(xué)生的關(guān)系有較大差異,大學(xué)的教師并不僅是因?qū)W生的存在而存在的,教師和學(xué)生還是因?qū)W(xué)問的研究工作而存在的[7]。大學(xué)中的科學(xué)研究工作又導(dǎo)致大學(xué)區(qū)別于一般職業(yè)培訓(xùn)學(xué)校,大學(xué)中的科學(xué)研究以基礎(chǔ)理論性研究為基礎(chǔ),以創(chuàng)新性知識的生產(chǎn)、傳播和應(yīng)用為中心,以產(chǎn)出高水平的科研成果和培養(yǎng)高層次的精英人才為目標(biāo),在社會發(fā)展、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科學(xué)進(jìn)步等方面發(fā)揮著重要的作用[8]。人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和服務(wù)社會成為當(dāng)代高等學(xué)校的三大職能,高校教師的主要工作除了教書育人之外,科學(xué)研究成為高校教師重要的工作。以傳統(tǒng)課堂講授的灌輸式教學(xué)方式主要發(fā)揮了教師的主導(dǎo)作用和對課堂教學(xué)的組織、管理,但是忽視了對學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性的開發(fā)。機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)教材的內(nèi)容較多、邏輯性差,只是編寫了機(jī)械領(lǐng)域最基本的內(nèi)容,很少涉及機(jī)械領(lǐng)域前沿的研究進(jìn)展,內(nèi)容更為古板。例如切削過程中切削力隨著切削參數(shù)的變化規(guī)律,教材上僅指出其變化規(guī)律的單調(diào)遞增或遞減性,但是在新型材料加工過程中切削力隨著切削參數(shù)的變化規(guī)律較為復(fù)雜,需要教師根據(jù)新型材料的切削加工的實(shí)際情況給學(xué)生分析其變化規(guī)律及機(jī)理。因此科學(xué)研究不僅能夠推動學(xué)科理論研究的深入進(jìn)行,取得原創(chuàng)性的研究成果,服務(wù)于社會,也能夠使教學(xué)更有廣度,提高教學(xué)質(zhì)量,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和獨(dú)立解決問題的能力[9]。為了適應(yīng)現(xiàn)代社會對機(jī)械專業(yè)技術(shù)人才創(chuàng)新能力的新要求,培養(yǎng)學(xué)生既有解決生產(chǎn)實(shí)際問題的能力,又有創(chuàng)新能力和一定的理論深度素養(yǎng),科研型大學(xué)成為各個高等學(xué)校發(fā)展的主要方向,也是一流高水平高校的重要標(biāo)志[10]。
3學(xué)術(shù)探討教學(xué)模式探索
3.1學(xué)術(shù)探討教學(xué)內(nèi)容準(zhǔn)備
基于學(xué)術(shù)探討教學(xué)模式的課堂教學(xué)除了講授知識,最重要的是根據(jù)最新科研成果講述所學(xué)知識的重要性和實(shí)用性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)和提高學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力,為實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究作準(zhǔn)備。在新的教學(xué)模式下,教材中很難理解、重點(diǎn)的內(nèi)容,在基本知識講解的基礎(chǔ)上,可以通過學(xué)術(shù)探討的方式,增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生課后閱讀相關(guān)學(xué)術(shù)論文,讓學(xué)生理解所學(xué)知識的實(shí)用性和科學(xué)性;對于教材中較簡單的闡述較全面的知識點(diǎn),可以安排學(xué)生自學(xué)。教學(xué)手段改革的關(guān)鍵要求教師必須對刀具、零件加工和裝備等內(nèi)容十分熟悉,機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)是從事材料精密加工研究的教師必須精通的一門課程[11]。切削加工的基本要素、切削過程的基本規(guī)律和機(jī)械加工表面質(zhì)量是從事材料切削加工機(jī)理研究的教師必須進(jìn)行的研究內(nèi)容,機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定和典型零件的機(jī)械加工是從事綠色制造領(lǐng)域的研究者必須熟知的知識點(diǎn),這幾部分與高效精密加工研究密切相關(guān)的知識點(diǎn)恰好正是機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程的難點(diǎn)與重點(diǎn)內(nèi)容。對于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的本科生來說,理解和掌握這些內(nèi)容十分困難,為了應(yīng)付考試學(xué)生只能死記硬背所學(xué)知識點(diǎn),降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,更不用說提高其獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新精神。對于從事機(jī)械加工研究的高校教師來說,在教學(xué)準(zhǔn)備階段,應(yīng)大量閱讀與課程內(nèi)容相關(guān)的科學(xué)論文,特別是較為前沿的文獻(xiàn)資料,結(jié)合自己的科研成果,以相關(guān)科研結(jié)論來講述相關(guān)知識點(diǎn)的重要性及實(shí)用性,以問題的形式啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考相關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬結(jié)論的合理性及可行性,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力,并使其具有一定的科研素養(yǎng)。
3.2學(xué)術(shù)探討課程教學(xué)方法和手段
現(xiàn)代教育提倡多樣式的教學(xué)方法,如討論式、啟發(fā)式、問題引導(dǎo)式、案例式等來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[12]。機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課堂教學(xué)在每次講授知識點(diǎn)時,先引用相關(guān)的科研論文或者自己的科研成果來詮釋知識點(diǎn)的實(shí)用性和重要性,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,然后進(jìn)行教材基本知識點(diǎn)的講述,最后為了能夠提高學(xué)生的獨(dú)立思考能力、創(chuàng)新能力和綜合分析問題的能力,可以相關(guān)的科研論文或科研成果為基礎(chǔ)提出問題,引導(dǎo)學(xué)生以教材的基本知識點(diǎn)為基礎(chǔ)探討相關(guān)的科研成果,從而提高學(xué)生的科研素養(yǎng)。合理布置課后作業(yè)對鞏固課堂理論知識和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣具有一定的幫助作用。學(xué)術(shù)探討教學(xué)模式的課后作業(yè)要追求一定的豐富性、多樣性,改變傳統(tǒng)的練習(xí)題模式,避免學(xué)生的抄襲現(xiàn)象,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。教師可以尋找與課堂內(nèi)容相關(guān)的科研論文或者讓學(xué)生自己檢索相關(guān)的科研論文,對科研論文進(jìn)行閱讀,結(jié)合教材基本知識寫出大概100~200字的思考體會。
3.3學(xué)術(shù)探討課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計
課程設(shè)計是機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中重要的實(shí)踐環(huán)節(jié),可以加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解能力。目前機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計的選題常為機(jī)械典型零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計。在明確設(shè)計任務(wù)的前提下,可以要求學(xué)生選用多種工藝方案和工藝路線,引導(dǎo)學(xué)生利用綠色制造等前言科技來分析多種工藝方案和工藝路線的利弊,讓學(xué)生更為直觀地體會合理選擇零件工藝方案和工藝路線的重要性以及了解綠色制造技術(shù)前沿科技的概念及實(shí)用性[13]。畢業(yè)設(shè)計是普通高等院校各專業(yè)教學(xué)計劃中的重要組成部分,是對學(xué)生本科階段所學(xué)專業(yè)知識的綜合、深化和升華,著重鍛煉學(xué)生利用各種資源來檢索所需知識并解決實(shí)際問題的綜合能力[14-15]。目前大多數(shù)地方高校的畢業(yè)設(shè)計選題多為機(jī)械典型零件的加工工藝及夾具設(shè)計、數(shù)控機(jī)床部件的設(shè)計、機(jī)械加工模具的設(shè)計等,其中機(jī)械典型零件的加工工藝及夾具設(shè)計與機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計、機(jī)械設(shè)計制造及自動化綜合課程設(shè)計的內(nèi)容有較多重復(fù)的地方。為了能夠進(jìn)一步提高本科生的創(chuàng)新精神、獨(dú)立思考能力和科研能力,地方高校應(yīng)該打破機(jī)械設(shè)計制造及自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計題目的限制,高校教師依據(jù)自己的研究方向給學(xué)生擬定畢業(yè)設(shè)計題目,讓學(xué)生進(jìn)行新材料或傳統(tǒng)金屬材料的切削加工試驗(yàn)研究、基于綠色制造合理工藝路線的選擇和有限元仿真切削加工性能研究,使得學(xué)生能夠?qū)C(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)中相關(guān)理論知識有更深層次的認(rèn)識,也提高了他們的科學(xué)研究能力、從事工程試驗(yàn)和對試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理解釋的能力。
4結(jié)語
【關(guān)鍵詞】薄壁零件 銑削加工 裝夾
經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,加工制造業(yè)機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存,提高機(jī)械加工制造的技術(shù)水平、提升生產(chǎn)效率、降低成本是現(xiàn)今我國加工制造業(yè)發(fā)展的主題。薄壁零件是典型的輕量化結(jié)構(gòu),不但具有輕重量、高強(qiáng)度的特點(diǎn),而且造型美觀,廣泛應(yīng)用與汽車、航空、航天、工業(yè)等領(lǐng)域。但是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜,受力形式多樣,使其在加工制造的過程中很容易發(fā)生變形,工藝難度高。本文以鋁合金薄壁零件的銑削加工為例,重點(diǎn)對數(shù)控機(jī)床在薄壁零件加工過程中工件的裝夾和夾具的設(shè)計進(jìn)行研究和探討。
1 薄壁零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工藝特點(diǎn)
薄壁零件相對于其它普通零件不僅重量很輕而且具有很高的強(qiáng)度和剛度,也正因?yàn)楸”诹慵@些優(yōu)勢,使其在各大領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。特別是是在航空領(lǐng)域,薄壁零件能夠很好的滿足航空產(chǎn)品對零件重量和強(qiáng)度的要求。薄壁零件值得是壁厚在3mm以下的零件。薄壁零件常用的材料為鋁合金,這主要是由于鋁合金材料具有密度小、耐腐蝕能力強(qiáng)、有良好的塑性而且容易加工、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)。薄壁零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜,相對體積較大,在應(yīng)用中,不僅要滿足零件設(shè)計性能的基本要求,同時還要在重量上滿足要求。不同領(lǐng)域?qū)Σ煌谋”诹慵诮Y(jié)構(gòu)上也有所不同。
鑒于薄壁零件特有的結(jié)構(gòu)點(diǎn),在加工工藝上與其它普通機(jī)加工零件也有所不同。薄壁零件整體體積較大,具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu),加上在壁厚上比其它普通零件要薄得多,應(yīng)用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行銑削加工的過程中很容易產(chǎn)生變形,控制零件變形并對變形進(jìn)行矯正是薄壁零件在加工過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。薄壁零件截面積小,外廓尺寸卻相對較大,隨著零件加工的進(jìn)行,剛性降低,受銑削振動的作用,零件的加工精度受到影響。在精度方面,除了對薄壁零件的尺寸精度要求很高外,對協(xié)調(diào)精度也有很高的要求。特別是槽口、結(jié)合孔、接頭等部分必須保證很高的位置精度,要使零件滿足裝機(jī)的使用要求,必須保證裝配表明的加工合乎要求,與協(xié)調(diào)依據(jù)相符合。
2 工件的裝夾
工件在數(shù)控機(jī)床加工,裝夾是最基礎(chǔ)的步驟,裝夾主要包括工件的定位和夾緊兩個步驟。這兩個步驟相互關(guān)聯(lián),兩者同樣重要,對工件的加工都起著基礎(chǔ)作用。這兩個步驟的順序不是固定的,有的工件在機(jī)床上進(jìn)行裝夾時,先定位再夾緊,而有的工件在機(jī)床上裝夾時,是定位和加緊同時進(jìn)行的,根據(jù)具體的工件加工要求來確定。
薄壁零件在多個領(lǐng)域中應(yīng)用,其中以航空航天制造領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛,是飛機(jī)制造中不可或缺的結(jié)構(gòu)件。這些結(jié)構(gòu)件普遍體積較大,而且壁很薄,在剛度上較弱,在加工過程中容易產(chǎn)生變形。在數(shù)控機(jī)床切削加工的過程中往往有很大的余量,加工周期長,在精度控制上有很大的難度。可以說,裝夾方式是否科學(xué)正確對于加工精度和加工效率都影響巨大。現(xiàn)今對于薄壁零件的裝夾方式多采用機(jī)械、液壓可調(diào)夾具以及真空吸附裝夾等方法。其中液壓可調(diào)夾具的特點(diǎn)在于可利用液壓可調(diào)夾具對壓緊進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,也就是說在對薄壁零件切削加工的過程中可以將夾具松開,在加工區(qū)將刀具移出,能夠保證刀具對于工件的切削保持連續(xù)的軌跡。當(dāng)?shù)毒咔羞^壓緊的位置后,在將壓板重新回到原來設(shè)定的壓緊位置。所謂結(jié)構(gòu)的調(diào)整指的是將夾具的部分組件進(jìn)行更換或者修改,用以對不同零件不同的加工要求需要的不同裝夾方式加以適應(yīng),必然對基礎(chǔ)墊板的更換、對夾具的重新組合等等。真空吸附夾具的優(yōu)勢在于既能夠?qū)⒐ぜ椒€(wěn)可靠的夾緊,有能夠保證工件表面的完整性。真空吸附夾具以的動力源為真空壓力,這尤其適合表面光滑工件的裝夾加工,能夠很好的解決不適合夾取的工件的裝夾要求,完成各種機(jī)械加工任務(wù)。
3 工件的夾具設(shè)計方案要求
數(shù)控機(jī)床的夾具是工藝系統(tǒng)的重要組成部分,執(zhí)行重要的切削加工任務(wù)。對于薄壁零件的銑削一般會采用高速切削的方法,這對于工件的夾具和具體的裝夾也提出了更高的要求,主要體現(xiàn)在:第一,薄壁零件在夾緊時一定要保證裝夾位置的高度精確性;第二,在夾緊后,盡可能的保證工件不發(fā)生變形或者微量變形;第三,在進(jìn)行銑削的過程中,在以發(fā)生變形的方向上要盡量減小切削力;第四,裝夾要穩(wěn)定可靠,便于拆卸;第五,夾具要具有良好的可改造性,以滿足不同工件加工的裝夾要求。
在對薄壁零件進(jìn)行機(jī)械加工的過程中,對于工件的定位和加緊要重視二者之間的密切關(guān)聯(lián)。在工件安裝時首先要在夾具的定位機(jī)構(gòu)中將工件正確放置,確保工件在預(yù)定的正確位置上。然后對工件壓緊夾牢,保證其在進(jìn)行銑削加工的過程中不會因?yàn)楦鞣N力的作用和振動的影響發(fā)生位置改變。工件在夾具中加緊有多種方式,在實(shí)際操作過程中,為了保證加工精度和加工質(zhì)量,一定要注意夾緊力方向要正確,確定夾緊力的大小和作用點(diǎn)。變形是影響工件精度的最主要因素,要減小工件變形,可通過以下方法來解決:第一,調(diào)整夾緊力的樹木,將集中夾緊改為分布加緊,這樣可有效避免局部加緊集中造成局部發(fā)生過大變形;第二,調(diào)整夾緊力的位置,將位置設(shè)定在剛性好的表面上,將支撐力作用于剛性差的表面上;第三,調(diào)整夾緊力的大小,在滿足穩(wěn)定性要求的前提下,盡量采用小的裝夾力。
4 結(jié)語
綜上所述,薄壁零件因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,工件壁薄,對其進(jìn)行數(shù)控銑削加工比其它普遍零件的機(jī)械加工難度要高,工藝也更加復(fù)雜。薄壁零件的加工精度受多方面因素的影響,夾具是機(jī)床加工系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成部分,也是工件銑削加工的最基本的環(huán)節(jié),因此,夾具設(shè)計是否合理,裝夾是否正確對于薄壁零件的加工精度有重要的影響。我們在實(shí)際的工作中,要對此環(huán)節(jié)加以充分的重視,在工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),不斷完善夾具設(shè)計,使其能夠滿足多種類型薄壁零件的加工需求。
參考文獻(xiàn):
[1]田姜濤.鋁合金薄壁零件精密加工[D].上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文,2012.
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