试论新型数控机械加工进刀工艺的改进措施
张炽荣
摘要：新型数控机械加工水平的提升主要在于进刀工艺的改进。本研究首先分析了该项技术的应用背景，获得该项技术得到广泛应用的原因，进而又对当前该工艺加工应用的现状进行介绍，并论述了对其进行改进的必要性。针对当前工艺技术的不足，最终提出从硬件、软件、管理体系及人才的聘用等方面进行改善的策略，旨在提升该工艺的應用水平。
关键字：新型数控;机械加工;进刀工艺;改进措施;数控机床
Discussion on the Improvement Measures of the New Type NC Machining Feeding Process
ZHANG Chirong
（Guangdong Southern Technician College， Shaoguan， Guangdong Province， 512023 China）
Abstract：
The improvement of the new CNC machining level mainly lies in the improvement of the feed process. This research first analyzes the application background of this technology， obtains the reasons for the widespread application of this technology， and then introduces the current status of the processing and application of this technology， and discusses the necessity of improving it. In view of the shortcomings of the current process technology， finally proposed strategies to improve the hardware， software， management system， and talent recruitment， aiming to improve the application level of the process.
Key Words：
New type of numerical control; Machining; Feeding technology; Improvement measures; CNC machine tools
前言
近年来，信息化设备为工业技术的改革提供了极为有利的条件，成为提升工作效率的重要途径。使用数控机械加工工艺对数控机床进行信息化控制成为一项具有革新意义的技术。利用程序对机械内部的刀具进行控制，能够精准的完成设定好的动作流程，实现设定的工作步骤。同人工操作相比，更大限度的提升了工作效率，缩短工期，实现技术进步。但在更高的要求上，通过完善进刀工艺能够再次提升工艺的健壮性。
1.新型数控机械加工应用现状分析
1.1研究背景分析
我国对于技术性人才的培养是相当重视的，在众多的大专院校等都开设了对于数控机床机械加工相关专业，为我国的工业制造业输送了大量的人才。[1]这使我国新型数控机械加工技术有了人才支持和技术支撑，也正如此，该项技术能够在加工制造业应用的相当广泛，使用也十分成熟。此项技术的优势也显露于行业内部，得到行业内部的认可。该项技术是采用了数字信息控制原理，通过信息化平台对机床上的众多零部件进行合理调配，共同协作，完成对产品的加工制造。同人工加工相比，此项技术展现出明显的优势。基于数字控制，该项技术具有极高的精准度，拥有较快的工作速度，同时质量的控制也十分的严格。当然这一切都是基于人工操作规范。只有在正确的操作程序、正确的操作流程和机床设备正常工作的情况下，产品的质量和形状才能达到预期的标准。基于计算机运算速度快，适合于完成重复性任务的特点，在新产品的生产中，只需要编写数字控制程序就可以将生产过程标准化和集成化。这样，人们就可以在今后的生产中得到极大的解放。此外，该程序还具有良好的可移植性。对于生产工艺和条件相似的产品，只针对工艺上的区别进行改进即可实现代码的大量重用，从而大大提高了技术的适应效率。[2] 与传统机床相比，数控机床具有明显的优势。低效的传统机床制造方法已不能满足社会日益增长的需求。依托我国雄厚的人才基础和工业生产能力，数控机床应用于各生产线，并能够根据生产方式改进新技术，以适应实际生产。
1.2新型数控机械加工应用现状
当前信息化技术在工业加工领域已经占有极高的地位，甚至说已经改变了传统的制造加工产业，这是依托于计算机的运算速度和可重复性好的优势。在机床的生产加工中，新型数控机床展现了传统机床所不具备的优势。通过使用数控车床，车床加工开始向智能化、高效化、精密化方向发展。这就是数字信息技术在加工制造业表现出的强大先进性。我国当前的新型数控机械加工应用所表现出来的特点就是能够完成技术水平较低的生产加工，在复杂、精密的产品加工方面还存在着不足，其次是技术普及水平还不够充分，不同地区仍然使用陈旧的加工工艺。通过行业内的各类报道可知，我国在车床加工方面的工艺技术能够基本满足国内的需求。这是针对于性能一般的车床加工来说的，而对于标准较高的车床加工来说，我国的工业尚不能满足需求。比如卧式车削，其生产要求十分严格，我国生产难于达到合格的标准，所以仅能够依靠进口国外产品来补充国内的技术空缺。而对于要求较低的立式车削，依靠于我国现有的技术水准，已经完全能够实现国内自给自足，甚至能够向一些技术水平较低的国家出口产品。针对我国技术水平低、只能生产技术水平较低的机床的现状，必须有针对性的解决高技术领域存在的主要问题，增强我国的自主知识产权。在数控机床领域，我国也十分重视人才培养，有众多在专业学校专门从事数控机床的研究，为机床加工行业培养了雄厚的人才基础，并且学生就业率普遍很高。这是基于中国数控机床巨大的人才缺口和人才培养对中国技术创新的贡献。与传统机床生产相比，数控机床可以利用计算机控制技术对刀具运动等操作进行精确控制，大大提高了生产效率和加工效率。同时在产品的质量控制方面也具有天然的优势。但从行业报道来看，一些技术水平低、落后的地区仍然采用传统车床的加工方式，导致生产成本高、生产速度慢且质量得不到保障。
1.3对进刀工艺改进的必要性分析
数控机械是一种通过数字技术控制机械的运作的生产技术，对于机床的生产加工，最终要的就是通过数字技术对刀具进行操控，使之能够生产出所需要的产品。在控制刀具的过程中，进刀工艺对生产水平的高低影响十分显著，该项工艺对于刀具的精准性、高效性、加工质量和工藝水平都有着很大的关系。当前的生产过程中，众多的数控机械加工企业都意识到了这点，并在这一方面下足功夫，花费较大的研究成本，虽然在某些应用场景下能够小幅提升技术的应用水平，但并未取得一种可移植性强、能有效提升进刀工艺的方法。通过对比过去在该方面的研究文献获得[3]，目前针对于进刀速度的研究十分热门，针对于不同的生产产品、不同的生产材料，对于进刀速度的控制也是不同的。依靠于进刀速度的控制，一般来说能够将生产速度提升至原来的7至8倍左右。提升进刀速度就要保证刀具的性能符合生产要求，加工过程中的流程化加工要进行优化并且要求系统具有更迅速的响应时间，合理的人工操作也是极为关键的。多方面综合优化才能够保证有效提升进刀速度，对进刀工艺进行合理改进。
2.进刀工艺的改进措施
2.1选择合适的刀具
要生产不同的产品就需要使用不同性能的材料，这些材料的硬度和韧性都不同，这就对刀具的性能要求十分苛刻。在针对于不同性能的刀具时，加工电路也需要做出相应改进。不同的进刀次序和方法是改进进刀工艺的常用方法。螺纹线条要与竖直方向平行的。在生产过程中，采用交替切割的进刀方法更为合理。在制造过程中，需要用一条小线段来设定合理的偏置距离，使其逐渐向齿源弧的左右两侧移动。在切割过程中，必须保证产品的精度。这需要非常精确的数字控制，所以驱动程序硬件功能的代码优化十分重要。水平切割的优化主要在于设定好刀具的起始点和进刀次数及时间。通过大量的实验，得到了合适的切割起点和切割时间，保证了切割的精度。水平轴可通过分层输送的方式，以控制输送深度。刀的方向必须与直径平行。连续实验结果表明，该刀具的切削深度约为1cm。这样可以保证切割速度，并且不会影响其他加工步骤。无论是垂直还是水平，最大的难题是吞吐量数值的求解。纵向吞吐量应根据横向进刀的起始点和吞吐量计算。左右两边的吞吐量的总和是垂直方向上的吞吐量。而齿高的最终加工量、批量进给时间等参数是计算横向进给初始位置和剩余进给量的关键。通过文献[4]的研究，得到了横向吞吐量的计算方法。在生产过程中，应注意输送速度的增速和减速环节。这是因为在螺杆制造过程中，速度的提升和降低都会产生不规则的齿痕，所以设置加减速环节很重要。通过实验测试，可以减少线程的严重错误。反馈的深度也会影响线程处理。生产参数，如初始进刀位置和进刀次数，都需要根据所选的刀具进行定义[5]。准备好后，进行进到作业的试验工作。在具体的调试过程中，首先确定螺杆参数[6]，然后根据产品的特点，估算加工时间、齿廓高度和最终材料成本的初值。然后，开始重复对进刀次数进行迭代计数。直到能够确定刀具的起点和终点。当设备运行条件准备好后，开始进到工作。根据产品加工情况判断交货数量是否符合要求。如果没有，重新启动并确定开始和结束位置。到达最终进料后，确定位置和吞吐量，然后结束循环。
2.2建立健全生产的管理体系
在过去的研究中，表明进刀工艺在通过针对于某一特定生产产品进行适配优化后能够大幅提升生产的精准度及生产效率。所以，在流程化生产线十分成熟的今天，可以针对特定产品进行特定的适配优化，达到生产某一零部件的最优解，以降低设备的包容性为牺牲，从而换取较高的生产效率。利用数控机械进行加工生产出某一零部件，各个生产线相互协调互相补充，处理好各种零件之间的生产速度，降低不同零件之间的产能差别，从而达到生产成本最优，生产效率最优。实现该种流程化施工需要对生产进行严密的管理，需要建立健全生产的管理体系，对于不同产品不同对待，只有因地制宜的进行设备适配和生产调配才能够实现设备效率的最大化。
2.3完善软件设施及规范工人操作
对于刀具的选择属于工艺的硬件支持，能够保证设备的运转性能，但是刀具的运作模式需要使用系统的合理调度，所以对于数字控制系统的编写和优化是极其重要的。针对于进刀的起始位置、进刀的速度或者进刀次数都要进行精准设置。如果进刀的时间和位置不同，将会造成产品质量就下降，生产效率和成本也就无法保证。计算机的操作比传统方法更精确，但需要不断改进，以提高技术水平。在数控管理系统的建设过程中，技术人员应该与系统设计人员充分沟通，提出了清晰的解决方案，经过多次测验后的系统才能够投入实际的生产使用。在确认系统可规范化使用并能够实现预期效果后，系统仍要以长期保守的方式实施，保证系统运行正常。数控管理系统的应用和使用也需要高素质的人才。在提高硬件和软件性能后，仅仅是保证了技术水平的上限，合格人员才能充分发挥设备的最大性能。因此，相关企业必须严格人才选拔管理。注册入职后学习也是一项不容忽视的工作。进刀工艺项目的设计者和系统构建者应该解释设备运行的原理及过程。虽然操作过程不涉及复杂的原理，但工作人员对于系统的理解是非常有必要的。一旦设备发生故障，能够有利于工作人员独立做出判断，及时避免更大的损失。
3.结语
通过上文论述，对于数控机械加工工艺水平的提升主要难点在于进刀工艺的优化上。通过分析可知，进刀工艺的优化不仅仅在于设备的本身，还同产品的生产策略、设备的数字控制系统以及操作人员的自身素质有关，针对于硬件、软件、管理及人才进行各个方面的优化，才能够真正的提升我国数控机械加工水平，实现质的飞跃。
参考文献：
[1]何安军.数控机械加工效率优化措施分析[J].南方农机，2019，50（14）：150.
[2]郭世尊.数控机械加工效率优化措施探究[J].南方农机，2019，50（12）：167.
[3]陈南.快速成型技术在集成制造及数控机械制造中的应用[J].南方农机，2018，49（15）：128.
[4]李鹏.解析新型数控机械加工进刀工艺的改进措施[J].现代盐化工，2018，45（4）：80-81.
[5]郑苇.新型数控机械加工进刀工艺的改进措施[J].科技经济导刊，2017（36）：77.
[6]马骢.新型数控机械加工进刀工艺的改进措施[J].民营科技，2017（7）：42.
[7]陈行政. 面向广义能效的机械加工系统工艺规划技术研究[D].重庆大学，2018.
[8]于兴达. 机械加工工序尺寸及公差优化与生产线平衡研究[D].山东大学，2017.
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