陳振國(guó)
(天津職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程實(shí)訓(xùn)中心,天津 300410)
數(shù)控加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化的研究
陳振國(guó)
(天津職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程實(shí)訓(xùn)中心,天津 300410)
數(shù)控加工工藝是社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的產(chǎn)物,建立在科學(xué)技術(shù)水平不斷提升的基礎(chǔ)上。標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)一直是社會(huì)各行業(yè)追求的目標(biāo),標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)不僅可以提升企業(yè)的生產(chǎn)效率,還可以增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,保證企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)占據(jù)有利位置。本文首先闡述了數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)和流程,然后分析了數(shù)控加工工藝存在的問(wèn)題,最后重點(diǎn)探討了數(shù)控加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。
數(shù)控加工;加工工藝;標(biāo)準(zhǔn)化
企業(yè)要想在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有一席之地,必須要從自身實(shí)際出發(fā),提升綜合實(shí)力。新時(shí)期以來(lái),數(shù)控加工工藝企業(yè)的發(fā)展異常迅猛,在科學(xué)技術(shù)的帶動(dòng)下,數(shù)控機(jī)床在現(xiàn)代制造業(yè)中扮演的角色越來(lái)越重要,這就催生了一大批現(xiàn)代制造企業(yè),使得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇。標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)控加工工藝作為現(xiàn)代企業(yè)追求的目標(biāo),制造業(yè)應(yīng)當(dāng)意識(shí)到數(shù)控加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)自身發(fā)展的意義,通過(guò)各種合理手段實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工工藝的標(biāo)準(zhǔn)化。
現(xiàn)代制造業(yè)中,數(shù)控加工工藝技術(shù)的應(yīng)用,可以最大限度地減少工裝數(shù)量,提高生產(chǎn)的效率。比如在對(duì)復(fù)雜零件修改的時(shí)候,數(shù)控加工工藝處理方法的應(yīng)用,只需要修改其零件的加工程序,不需要“傷筋動(dòng)骨”。在進(jìn)行加工處理的時(shí)候,加工的質(zhì)量必須要得到保證,通過(guò)數(shù)控加工工藝處理方法的應(yīng)用不僅可以保證加工的質(zhì)量,還可以提高加工的精準(zhǔn)度。在解決機(jī)床型面,數(shù)控加工工藝處理方法除了能夠解決常規(guī)型面之外,還能夠解決一些非常規(guī)型面,提高了生產(chǎn)效率,適用性非常廣泛。
數(shù)控加工工藝的應(yīng)用離不開(kāi)編程的應(yīng)用。現(xiàn)階段,絕大部分企業(yè)在數(shù)控加工工藝過(guò)程中采用的是計(jì)算機(jī)編程。在數(shù)控加工工藝處理方法的應(yīng)用中,計(jì)算機(jī)編程的意義重大,是數(shù)控加工工藝的重要一環(huán)。當(dāng)然,數(shù)控加工工藝中,計(jì)算機(jī)編程的作用巨大,但除了計(jì)算機(jī)編程之外,還需要做好編程之前的準(zhǔn)備工作以及編程后的后續(xù)工作。也就是說(shuō),數(shù)控加工工藝的流程具有系統(tǒng)性、程序性的特點(diǎn),在實(shí)際的操作過(guò)程對(duì)技術(shù)人員的技術(shù)要求非常高,這也從側(cè)面反映了數(shù)據(jù)加工工藝的重要性。
數(shù)控加工工藝制定流程沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)作為參照,數(shù)控編程受到技術(shù)人員的主觀因素影響較大,由于不同的技術(shù)人員其認(rèn)為的工藝標(biāo)準(zhǔn)不一樣,這就使得數(shù)控工藝產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中存在不同的規(guī)格,質(zhì)量各不相同,容易出現(xiàn)不合格產(chǎn)品。最為關(guān)鍵的是,沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)可依,容易造成工藝文件的堆積,造成材料浪費(fèi),還增加了加工的成本。以電極、鑲件等零部件為例,這些零部件存在著相似的加工工藝,要求在數(shù)控加工工藝上注重方案的相似性,沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)可循,相似性也就無(wú)從談起。
縱觀當(dāng)前數(shù)控加工工藝的實(shí)施,90%以上都是沿用獨(dú)立分散的方法進(jìn)行:模具加工過(guò)程中,技術(shù)操作人員修改加工程序時(shí),依靠的是自身的主觀經(jīng)驗(yàn)自行修改,在模具加工過(guò)程中,為了保證模具的質(zhì)量,必須要不斷地修改加工程序。獨(dú)立分散的方法應(yīng)用在程序修改過(guò)程中,無(wú)法保證產(chǎn)品的精確度,容易因操作人員的因素造成誤差的出現(xiàn)。以數(shù)控加工的刀具、參數(shù)為例,這些因素的準(zhǔn)確度必須要高,特別是在當(dāng)前精密性要求越來(lái)越嚴(yán)的情況下,而不規(guī)范的制造流程顯然不符合現(xiàn)階段要求。
數(shù)控加工工藝中,標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn),需要全面分析,從加工定位的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、加工刀具的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、加工策略的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)4個(gè)方面著手。
對(duì)數(shù)控加工工藝標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行加工定位具有必要性。關(guān)于加工定位的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),需要做好以下兩個(gè)方面。第一,零件加工的基準(zhǔn)要確定下來(lái)。所謂基準(zhǔn)指的是零件加工過(guò)程中,為確定零件點(diǎn)線面的位置,需要參照物,被稱之為基準(zhǔn)?;鶞?zhǔn)在零件加工過(guò)程中的影響很大,會(huì)影響加工工序的規(guī)劃與實(shí)施,間接地影響質(zhì)量。在具體定位過(guò)程中,通常先在毛坯表面進(jìn)行定位。第二,合理規(guī)劃零件加工的區(qū)域?,F(xiàn)實(shí)情況中,零件曲面的類型多種多樣,復(fù)雜度很高,這就要求在進(jìn)行加工之前,技術(shù)操作人員應(yīng)當(dāng)合理地規(guī)劃所要加工的區(qū)域,之后再確定要使用到的加工工藝。
數(shù)控加工工藝過(guò)程中,刀具非常關(guān)鍵,刀具的選擇會(huì)直接影響到數(shù)控加工工藝的質(zhì)量。所以,數(shù)控加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn),刀具材料、類型及參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化必不可少。在刀具材料的選擇上,常見(jiàn)的材料有硬質(zhì)合金鋼、高速鋼、涂層硬質(zhì)合金鋼等,能夠準(zhǔn)確對(duì)堅(jiān)硬零件的層切。在刀具類型的選擇方面,球頭刀和端銑刀是最常見(jiàn)的兩種刀具類型,它們自身結(jié)構(gòu)比較規(guī)范,應(yīng)用在數(shù)控加工工藝中有利于標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)現(xiàn)。在刀具參數(shù)的設(shè)置方面,主要包括走刀路線、走刀區(qū)域、顏色選擇等,在進(jìn)行不同零件數(shù)控加工時(shí),應(yīng)當(dāng)具體情況具體分析,根據(jù)零件的不同,針對(duì)性地設(shè)置刀具的相關(guān)參數(shù)。
數(shù)控加工工藝中,參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是其標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵部分。通常情況下,數(shù)控加工工藝中的參數(shù)包括速度、深度、程度等內(nèi)容。工藝參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)具體可以從以下幾個(gè)方面著手。(1)速度方面,零件加工的切削速度受到刀具材料的影響,一般材質(zhì)較硬的刀具可以對(duì)質(zhì)地較硬的零件進(jìn)行深加工;零件加工過(guò)程中,如果零件硬度不高,則可以加快切削的速度。(2)深度方面,深度會(huì)受到精度要求產(chǎn)生不同的影響。(3)程度方面,也就是給量,要求合理設(shè)置給量的工藝參數(shù)。在實(shí)際的數(shù)控加工工藝過(guò)程中,經(jīng)驗(yàn)非常重要,很多時(shí)候可以根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置,為工藝參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)現(xiàn)提供寶貴的參考依據(jù)。
結(jié)合當(dāng)前數(shù)控加工工藝的實(shí)際情況,標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)現(xiàn)任重道遠(yuǎn),要想加快數(shù)控加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)現(xiàn)速度,對(duì)加工策略的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)必不可少。一般而言,加工策略標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)需要注意兩個(gè)方面,一方面是加工工序的選擇,另一方面是擬定合理的加工策略。首先,技術(shù)操作人員應(yīng)當(dāng)選擇合理的加工工序。當(dāng)前,工序有粗加工和精加工兩種情況,數(shù)控加工工藝過(guò)程中應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持“從粗至精”的原則。其次,技術(shù)操作人員應(yīng)當(dāng)擬定合理的加工策略。數(shù)控加工工藝中,走刀路線的選擇十分關(guān)鍵,加工策略的擬定會(huì)對(duì)走刀路線的選擇造成重大影響,要想確保走刀路線合理,就必須擬定科學(xué)的加工策略。
上述提及到的是數(shù)控加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容設(shè)計(jì),接下來(lái)在參考相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,結(jié)合自身的工作經(jīng)驗(yàn),從整體設(shè)計(jì)和操作流程兩個(gè)層面探討數(shù)控加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)。
對(duì)于整體設(shè)計(jì)而言,具體包括兩個(gè)方面:功能設(shè)計(jì)和框架設(shè)計(jì)。首先,功能設(shè)計(jì)。功能設(shè)計(jì)涉及到的內(nèi)容諸多,如零件曲面的自動(dòng)識(shí)別、工藝選擇、工藝參數(shù)修改等。在具體的操作過(guò)程中,技術(shù)人員要對(duì)加工零件進(jìn)行識(shí)別和管理,然后選擇合理的加工工藝,緊接著再對(duì)不滿足加工要求的工藝參數(shù)進(jìn)行修改,之后存儲(chǔ)已經(jīng)加工完成的零件的信息,作為后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的依據(jù),最后形成文件并輸出。其次,框架設(shè)計(jì)。框架設(shè)計(jì)可以分為三層,分別為顯示層、邏輯層和數(shù)據(jù)庫(kù)層。顯示層顯示加工處理過(guò)程中的信息,邏輯層處理用戶的相關(guān)請(qǐng)求,數(shù)據(jù)層存儲(chǔ)加工處理中的全部數(shù)據(jù)信息。
數(shù)控加工工藝操作流程的系統(tǒng),主要包括5個(gè)步驟。步驟一:進(jìn)入主界面,導(dǎo)入模型。步驟二:系統(tǒng)識(shí)別已導(dǎo)入的模型,進(jìn)入下一環(huán)節(jié),未識(shí)別再次重復(fù)此操作。步驟三:判斷模型類型,已判斷進(jìn)入下一階段,未判斷則返回上一級(jí)。步驟四:錄入標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)控加工工藝,若要修改,形成數(shù)據(jù),如果不要修改,則再進(jìn)行是否修改工藝信息的判斷。步驟五:進(jìn)行前面四個(gè)步驟之后,處理關(guān)鍵數(shù)據(jù),完成操作流程。
典型工藝法上個(gè)世紀(jì)30年代末期索克洛夫提出的,其著眼點(diǎn)是工藝過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化,也就是將零件根據(jù)結(jié)構(gòu)、形狀相似性和工藝過(guò)程相似性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類,同類零件采用相同的典型工藝。從目前來(lái)看,數(shù)控加工過(guò)程中,應(yīng)用典型工藝法有利有弊,利的地方是將其應(yīng)用在齒輪、標(biāo)準(zhǔn)件等結(jié)構(gòu)形狀穩(wěn)定性、批量相對(duì)較大的零件中更加適合,弊端在于面對(duì)批量不大或者非標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的零件該種工藝法不太適合。因而,在形狀結(jié)構(gòu)差別大、批量小的生產(chǎn)場(chǎng)合,典型工藝法無(wú)法充分發(fā)揮出其功能作用,但是可以作為零件工藝設(shè)計(jì)的參考資料。據(jù)有關(guān)研究顯示,在當(dāng)前的數(shù)控加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化的過(guò)程中,典型工藝法的使用率約為1/5,但是這1/5使用典型工藝法的零件加工獲取的效果并不是非常令人滿意,典型工藝法需要隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展而改進(jìn),以便符合現(xiàn)代化的數(shù)控加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化要求。
成組工藝法是20世紀(jì)50年代特洛范諾夫提出來(lái)的,該工藝法的著眼點(diǎn)在與工序的標(biāo)準(zhǔn)化。也就是,成組工藝法更多關(guān)注的是零件加工過(guò)程中的全部或者一部分相似加工工序的零件劃分為一組,在此基礎(chǔ)上針對(duì)每一組的具體情況制定最為合適的成組加工工藝。在典型工藝法無(wú)法滿足數(shù)控加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)要求情況下,成組工藝法的出現(xiàn)和應(yīng)用,有效彌補(bǔ)了典型工藝法的不足。成組工藝法在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中,在加工零件時(shí),只需要根據(jù)該零件的需要,利用成組工藝法作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整或者補(bǔ)充,即可完成對(duì)該零件加工工藝的設(shè)計(jì)。相關(guān)研究表明,成組工藝法的應(yīng)用率高達(dá)4/5,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于典型工藝法,并且其應(yīng)用效果非常顯著,對(duì)數(shù)控加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。
總而言之,數(shù)控加工工藝的水平也有了顯著的提升,加快了數(shù)控加工工藝標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于制造加工行業(yè)來(lái)說(shuō),應(yīng)當(dāng)緊跟時(shí)代發(fā)展,做到與時(shí)俱進(jìn),認(rèn)真分析數(shù)控加工工藝過(guò)程中的存在的問(wèn)題,根據(jù)出現(xiàn)的問(wèn)題,結(jié)合數(shù)控工藝加工的特點(diǎn),從加工定位的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、加工刀具的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、加工策略的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)等方面完善標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容,利用典型工藝法、成組工藝法實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控加工工藝的整體設(shè)計(jì),完善數(shù)控加工工藝的操作流程,促進(jìn)我國(guó)制造行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
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