郭瑩瑩

摘要：近些年機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)取得了很大的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用到機(jī)械制造加工過(guò)程中，極大地提高了加工的精度和加工質(zhì)量。新工藝和新技術(shù)的應(yīng)用不僅縮短了機(jī)械產(chǎn)品加工周期，也提高機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量。但是在發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化過(guò)程中還存在著一些問(wèn)題，比如加工精度、加工誤差等。本文就機(jī)械加工工藝以及機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中應(yīng)用的相關(guān)問(wèn)題做了一些探索，從而更好的促進(jìn)我國(guó)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：機(jī)械自動(dòng)化技術(shù);機(jī)械制造;加工誤差;應(yīng)用

0 ?背景

近些年我國(guó)加工制造行業(yè)取得了很大的發(fā)展，工業(yè)化生產(chǎn)水平顯著提高。提出了智能制造2025，旨在更好地促進(jìn)我國(guó)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展。在發(fā)展過(guò)程中要加強(qiáng)信息化技術(shù)的利用，促進(jìn)機(jī)械制造自動(dòng)化和信息化發(fā)展[1]，在保障機(jī)械產(chǎn)品加工質(zhì)量和加工精度的基礎(chǔ)上，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到顯著提高。但是，目前我國(guó)在一些加工技術(shù)方面和國(guó)外還存在著一定的差距，尤其是高精尖技術(shù)方面的差距。這就需要在發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)過(guò)程中要注重技術(shù)創(chuàng)新，加強(qiáng)對(duì)于基礎(chǔ)工藝的研究和發(fā)展，保障加工技術(shù)能夠滿足不同的應(yīng)用需求，更好地縮小和西方國(guó)家之間的差距，促進(jìn)我國(guó)機(jī)械行業(yè)健康發(fā)展。

1 ?機(jī)械加工工藝存在的誤差

在機(jī)械加工過(guò)程中，由于加工工藝的限制使得加工過(guò)程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)誤差。這種誤差是無(wú)法避免的，只能盡量減少誤差，提高加工精度。導(dǎo)致加工工藝出現(xiàn)誤差的原因有多種，比如：第一種是加工過(guò)程中存在的定位誤差問(wèn)題，由于設(shè)備自身精度的限制以及加工工藝使用集中定位的方式，使得在加工過(guò)程中實(shí)際定位位置和基準(zhǔn)定位存在著一定的偏差，這樣加工出的零件就會(huì)存在著一定的誤差[3]。另外，由于定位算法和定位精度的限制，使得零件在定位過(guò)程中就存在著一定的誤差，這樣設(shè)計(jì)制造出來(lái)的零件會(huì)和圖紙要求的零件尺寸參數(shù)存在著的一定的誤差，需要判斷這種誤差是否在可接受范圍之內(nèi)。第二種誤差產(chǎn)生的原因就是加工機(jī)床存在的誤差。機(jī)床在加工制造過(guò)程中，各個(gè)執(zhí)行結(jié)構(gòu)和齒輪之間不可避免地會(huì)出現(xiàn)各種誤差，主要包括了主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差這兩種誤差。產(chǎn)生這種問(wèn)題的原因是因?yàn)闄C(jī)床在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，各個(gè)軸承之間的動(dòng)量和轉(zhuǎn)速存在著很大的差異，進(jìn)而使得主軸回轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生一定的誤差。而且機(jī)床在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中，各個(gè)軸承和零件會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損，這樣軸承和零件之間容易出現(xiàn)各種誤差，進(jìn)而導(dǎo)致導(dǎo)軌出現(xiàn)誤差。

2 ?機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用情況分析

現(xiàn)代機(jī)械制造工藝和傳統(tǒng)制造工藝相比，在各方面設(shè)計(jì)指標(biāo)都有了質(zhì)的飛躍。這些性能的提升一方面是工藝和材料的提升，另外一方面是加工技術(shù)的發(fā)展。各種控制技術(shù)被應(yīng)用到機(jī)械制造行業(yè)當(dāng)中，極大地提高了機(jī)械產(chǎn)品加工的質(zhì)量和精度。通過(guò)將傳感器技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)以及仿真技術(shù)等應(yīng)用在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、檢測(cè)、管理等環(huán)節(jié)，對(duì)于各環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)管，保障各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，從而有效提高最終的加工質(zhì)量，同時(shí)縮短了加工周期。在發(fā)展過(guò)程中要強(qiáng)調(diào)資源的利用效率，將綠色化、低能耗作為機(jī)械制造發(fā)展的指標(biāo)，更好促進(jìn)機(jī)械制造的健康發(fā)展。

2.1 加強(qiáng)對(duì)于系統(tǒng)的監(jiān)視

自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和診斷，實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中可能存在的安全隱患，更好促進(jìn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行。另外通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用能夠保障系統(tǒng)始終運(yùn)行在穩(wěn)定狀態(tài)下，更好地提高生產(chǎn)效益。安全監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)主要依賴于傳感器技術(shù)、通信技術(shù)以及控制技術(shù)的發(fā)展，能夠通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò)收集系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的各種參數(shù)，包括了轉(zhuǎn)速、穩(wěn)定、角速度等物理參數(shù)，通過(guò)對(duì)于這些參數(shù)的實(shí)時(shí)分析，從而了解到各種工藝的生產(chǎn)狀態(tài)，根據(jù)狀態(tài)及時(shí)作出生產(chǎn)調(diào)整保障整個(gè)生產(chǎn)工藝安全穩(wěn)定運(yùn)行，能夠從源頭上提高機(jī)械加工的質(zhì)量[2]。

2.2 故障診斷技術(shù)

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備和加工過(guò)程主要依靠人工進(jìn)行維護(hù)和管理。但是隨著信息技術(shù)和智能診斷技術(shù)的發(fā)展，檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)υO(shè)備運(yùn)行和管理進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)診斷，發(fā)現(xiàn)加工過(guò)程中存在的一些異常，及時(shí)中斷相關(guān)動(dòng)作，減少進(jìn)一步對(duì)于設(shè)備的破壞。另外很多智能傳感器被應(yīng)用于機(jī)械加工系統(tǒng)，能夠?qū)τ诩庸み^(guò)程中相關(guān)參數(shù)進(jìn)行搜集和分析，包括速度、轉(zhuǎn)速、角速度以及加速度，根據(jù)參數(shù)的判斷來(lái)分析系統(tǒng)是否工作正常，從而將相關(guān)狀態(tài)反饋給系統(tǒng)端，及時(shí)了解到機(jī)械加工工作狀態(tài)，從而更好地反饋給管理人員，及時(shí)掌握機(jī)械加工的相關(guān)狀態(tài)。故障診斷技術(shù)是未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì)，能夠更好地提高系統(tǒng)運(yùn)行效率和運(yùn)行周期，減少系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率。

3 ?機(jī)械加工工藝對(duì)零件加工精度的影響

3.1 外部因素的影響

外部因素主要是受力問(wèn)題。零件在加工過(guò)程中一旦零件在各個(gè)方向受力存在著異常，很容易使加工出來(lái)的零件出現(xiàn)變形等問(wèn)題，使得加工零件的尺寸參數(shù)和設(shè)計(jì)圖紙存在著一定的誤差，從而影響著最終的精度。但是這種受力問(wèn)題是一種普遍存在的問(wèn)題，是因?yàn)榧庸み^(guò)程中需要刀具和夾具的相互配合和固定，但是隨著機(jī)床長(zhǎng)期運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致刀具和夾具不可避免地出現(xiàn)磨損和位移，使刀具在加工過(guò)程中容易出現(xiàn)偏移，導(dǎo)致零件最終加工出來(lái)的產(chǎn)品和實(shí)際要求的精度存在一定的差距。另外在加工過(guò)程中，還需要對(duì)于刀具的物理參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行合適的設(shè)置，主要包括型號(hào)、進(jìn)給量、切削速度等，不同零件需要合理設(shè)置，一旦參數(shù)出現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)于加工精度影響很大。另一方面，在加工過(guò)程中各個(gè)軸承、刀具以及零件之間都會(huì)存在著很大的摩擦，導(dǎo)致零件表面受到不同程度的影響，從而產(chǎn)生一定的形變[3]。

3.2 內(nèi)部因素對(duì)于加工精度的影響

內(nèi)部因素主要是人為因素造成的誤差問(wèn)題。雖然現(xiàn)在機(jī)床的智能化水平很高，減少了對(duì)于人為經(jīng)驗(yàn)的依賴，但是在一些參數(shù)的設(shè)置方面還是需要操作人員的經(jīng)驗(yàn)。這就對(duì)于操作人員的能力提出了一定的要求，各種物理參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的設(shè)置直接影響著最終機(jī)械零件加工的質(zhì)量和精度問(wèn)題[4]。另外加工設(shè)備自身精度的限制問(wèn)題，不同廠家不同價(jià)格的加工設(shè)備使用的控制算法和加工精度程度不同，這樣加工精度就存在著很大的差異。往往性能越優(yōu)，價(jià)格更貴的設(shè)備誤差更低，能夠滿足更高精度的要求。但是設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間使用之后都會(huì)出現(xiàn)各種機(jī)械磨損等問(wèn)題，需要做好機(jī)械設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)工作。

4 ?機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)及其機(jī)械制造發(fā)展的幾大趨勢(shì)

4.1 機(jī)械制造自動(dòng)化和信息化

隨著人工智能技術(shù)以及智能制造技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)機(jī)械制造逐漸朝著信息化、智能化以及集成化的方向發(fā)展。機(jī)械加工的模式和技術(shù)將打破傳統(tǒng)機(jī)械加工的概念，通過(guò)將工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和加工技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，使得機(jī)械加工的效率得到顯著提升。通過(guò)建立完善的工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)⒐I(yè)制造分為不同的系統(tǒng)層級(jí)，不同層級(jí)賦予不同的功能和任務(wù)，像通信網(wǎng)絡(luò)一樣，未來(lái)很多應(yīng)用可以通過(guò)移動(dòng)終端或者云端來(lái)完成，加工現(xiàn)場(chǎng)和設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)能夠完成相應(yīng)的分離，更好地為用戶提供個(gè)性化的加工服務(wù)。但是不可否認(rèn)，信息技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)基礎(chǔ)設(shè)施和基礎(chǔ)設(shè)備的完善，加工精度不僅取決于加工算法，而且跟加工設(shè)備的精度也有很大關(guān)系。在發(fā)展機(jī)械制造過(guò)程中，不僅要提高系統(tǒng)和算法的創(chuàng)新，還需要加強(qiáng)對(duì)于基礎(chǔ)技術(shù)的研究，例如如何解決加工設(shè)備自身的誤差，如何更好地提高加工精度問(wèn)題。信息技術(shù)和信息化技術(shù)在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中還需要考慮到工業(yè)信息安全問(wèn)題。工業(yè)信息在傳輸過(guò)程中出現(xiàn)容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)泄露以及數(shù)據(jù)丟失。為了更好保障工業(yè)信息系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，需要建立可靠的安全防護(hù)系統(tǒng)，能夠更好地保障工業(yè)系統(tǒng)運(yùn)行在一個(gè)安全的環(huán)境當(dāng)中，從而更好地開(kāi)展機(jī)械加工任務(wù)。

4.2 綠色化方向發(fā)展

機(jī)械加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的能量消耗，還會(huì)對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)造成不同程度的破壞。我國(guó)不斷進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，逐漸淘汰高能耗和高污染的一些加工行業(yè)。為了更好的促進(jìn)機(jī)械行業(yè)的健康發(fā)展，需要不斷進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，通過(guò)應(yīng)用更加先進(jìn)的工藝和先進(jìn)的材料技術(shù)來(lái)提高加工的效率，減少不必要的能源消耗。綠色化方向是機(jī)械加工發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。在發(fā)展過(guò)程中要重點(diǎn)探究綠色材料、綠色工藝、綠色技術(shù)的應(yīng)用，從根本上提升機(jī)械加工的效率，減少不必要的能源消耗。未來(lái)隨著EDA技術(shù)和加工技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期顯著縮短，通過(guò)智能仿真技術(shù)進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的仿真和設(shè)計(jì)，大大提高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少了能源消耗，更有利于產(chǎn)品的綠色發(fā)展。

4.3 減小加工誤差

為了更好地減少機(jī)械加工工藝存在的誤差問(wèn)題?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面著手。第一，需要加強(qiáng)對(duì)于加工工藝的控制，保障加工流程的科學(xué)性和合理性。在零件加工前，需要重點(diǎn)檢查刀具和夾具的可靠性和穩(wěn)定性，對(duì)于相關(guān)設(shè)備以及要使用的刀具進(jìn)行相應(yīng)的檢查和調(diào)試，減少機(jī)械自身對(duì)于加工精度的影響，減少外部因素對(duì)于零件的影響。第二要加強(qiáng)對(duì)于整個(gè)加工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，發(fā)現(xiàn)哪些環(huán)節(jié)存在問(wèn)題就進(jìn)行相應(yīng)的糾正，從而保障整個(gè)加工過(guò)程的質(zhì)量和精度。在零件加工完成之后，檢測(cè)人員要做好零件的檢測(cè)工作，發(fā)現(xiàn)精度不合格的產(chǎn)品，及時(shí)進(jìn)行分析，找出原因，然后調(diào)整相應(yīng)的工序，從而保障最終的加工質(zhì)量滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)[5]。第三，在機(jī)械加工過(guò)程中，表面質(zhì)量是機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中最容易出現(xiàn)問(wèn)題和誤差的部分，在微觀檢測(cè)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)表面凹凸不平的現(xiàn)象發(fā)生。機(jī)械表面的平整度質(zhì)量直接關(guān)系到產(chǎn)品的物理化學(xué)性能。因此，對(duì)于產(chǎn)品的表面平整度應(yīng)特別注意，在加工和生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格選擇工具的使用[6]。這些工具一定結(jié)合實(shí)際的情況進(jìn)行選擇。其中最重要的就是刀具的選擇，刀具主要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)篩選負(fù)偏角小的修光刀、精車刀等，在實(shí)際的加工過(guò)程中，通過(guò)減少供給量的方式達(dá)到完美削切，降低機(jī)械的表面變形。

5 ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在不斷朝著智能化和技術(shù)化的方向發(fā)展。但是在發(fā)展過(guò)程中需要提高加工精度，減少機(jī)械誤差帶來(lái)的影響，從而更好地使機(jī)械產(chǎn)品能夠滿足不同的應(yīng)用需求。

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