提高机械数控加工技术水平的有效对策探析

段尧

摘 要：先进机械数控加工技术，已经发展为高精密加工技术、高速加工技术、多轴加工技术、复合加工技术、自动化加工技术等制造新技术，满足了复杂零件的加工工艺要求，并大幅提高了机械加工效率;制造企业合理运用数控加工技术，可以促进加工效率和质量的提高，保证制造企业的持续健康发展。因此，本文提出了相应的对策，以提升机械数控加工技术水平，为机械数控加工的发展提供积极的帮助。

关键词：机械;数控;加工技术;对策

引言

随着社会经济水平的提高和科学技术的发展，原有的数控加工技术已不能满足制造业的发展需要，科学技术的发展使数控加工技术在制造业中广泛应用，以及制造业新技术的发展。因此笔者提出了相应的对策，以提高机械数控加工技术水平，为制造企业的健康发展贡献力量。

一、 什么是数控加工技术

数控加工是指由控制系统发出指令使刀具作符合要求的各种运动进行的加工，以数字和字母形式表示工件的形状和尺寸等技术要求和加工工艺要求，它泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。用来控制机床运动的计算机，称为数控系统;数控系统根据程序指令向伺服装置和其它功能部件发出运行或诊断信息来控制机床的各种运动。

1952年，美国麻省理工学院研制出三坐标数控铣床，开始了数控加工技术翻天覆地的发展历程。随着电子技术的发展，数控系统也经历了电子管数控系统、晶体管数控系统、小规模集成电路数控系统、直接数控系统、小型计算机数控系统、微型机数控系统，并于90年代发展为计算机数控系统（CNC）。

强大的数控系统，拥有高计算精度，动态伺服控制功能，NURBS直线和圆弧程序段压缩等功能，结合高精密的数控机床、先进的刀具技术、先进的制造软件（CAD/CAM）技术，使数控加工技术发展为高精密加工技术、高速加工技术、多轴加工技术、复合加工技术等。

IT技术和网络技术的应用，数控加工发展为数控机床柔性化加工、自动化加工，并集成到数字化管理系统中。数控系统接收数字化管理系统的生产指令进行生产，并应用数据采集技术实时反馈自动化加工单元的加工数据，完成生产流程的闭环管理，保证生产效率的最大化;

二、影响机械数控加工效率的主要因素分析

（一）常规的制造软件影响刀具路径效率

制造软件的合理应用，直接影响数控加工中刀具的运动轨迹和切削效率和精度。CAD软件、CAM软件的模型精度、数据转换精度、曲面精度、点分布精度、特征精度直接影响着刀具路径计算精度。常用CAM软件主要依赖编程工程师根据个人工作经验设定工艺参数，因此，个人经验直接影响着整个切削过程。CAM软件动态仿真功能能否有效真实反馈加工过程的程序异常，直接影响车间加工的稳定性。CAM软件产生的刀具路径是否最优化，直接影响数控加工效率;

（二）刀具及刀具涂层技术不成熟，引起高速切削的不稳定

切削刀具的精度、耐磨性是数控加工的加工精度的关键因素之一。刀具的基体材质、刀具的刃口结构，刀具的涂层技术、合理的切削参数是保证高效率切削的前提条件。刀具涂层技术的应用，让数控加工进入了高速加工阶段。现在的普通刀具涂层化学稳定性差及高温抗氧化性差，引起了高速切削的不稳定，从而影响数控加工效率。

1. 普通数控机床数控系统影响机床运动效率

数控系统对数控加工的影响主要体现在控制能力上，并体现在定位精度、重复定位精度、加工精度、切削进给、快速移动进给、多轴控制、多轴插补、多通道控制、高速高精控制等，直接影响着数控加工的加工效率、加工精度;

2. 单一功能的数控机床，需要多工序组合加工，加工效率低

单一功能的数控机床，如斜床身数控车床、立式车床、三轴加工中心等，已经日渐成熟。但是面对复杂零件，工程师只能通过划分多种不同工艺工序，应用多种单一功能数控机床来完成零件的加工，但频繁的机床切换导致加工效率低下;

三、提高机械数控加工技术水平的有效对策

（一）先进制造软件的应用

先进的制造软件，集成了产品设计、工程和制造的高性能产品数字化解决方案，其应用领域贯穿着产品全生命周期。其中CAM拥有零件建模、工装设计、模具设计、CNC加工编程、EDCAM编程、WEDM编程、CMM测量编程、后处理系统、集成仿真系统等功能。面对复杂零件的加工，为了保证机床的高效率切削、工业机器人的高效率动作，CAM工具通过应用自动刀具倾斜、交互式碰撞避让、自动方向矢量控制等功能，实现连续5轴加工、3+2轴加工、旋风铣粗加工、摆线加工等，并使用虚拟数控机床动态仿真NC代码，输出安全高效的程序;

CAM工具还集成了专业制造工艺模块。为了沉淀工厂制造标准，经验丰富的工程师和软件应用工程师一起编制了专业制造工艺模块，沉淀了行业的先进加工工艺和工厂最先进的经验工艺参数，比如轮毂和叶轮加工、涡轮叶片、引擎端口和歧管等制造工艺模块，从而高标准、高效率的完成高精度复杂零件的加工。

（二）先进的刀具涂层技术的应用

高效铣削刀具是保证先进加工技术的关键因素之一。先进的涂层技术，同刀具基体材质、刃边处理和后处理工艺，共同保证了铣削刀具的高精度、高切削效率、长切削寿命。

先进涂层技术赋予了刀片强大的耐磨能力和更长的寿命，更持久的刀具寿命，有利于降低零件制造成本，提高生产效率，和良好的质量。传统的CVD氧化铝涂层中，晶体的生长方向是随机的。新一代的CVD涂层技术，通过控制晶体的成长方向，以确保所有的晶体都沿着相同的方向排列，并使最坚固的部分朝向顶面，从而获得致密有序的晶体组织;

紧密排列的单向晶体在切削区域和铁屑间构造了一个坚固的屏障，改进了抗月牙洼磨损和抗后刀面磨損特性，并且使切削区域能够更快散热，从而有助于切削刃在更长时间的连续切削期间保持不变形。

（三）先进的数控系统的应用

先进数控系统拥有强大的硬件架构以及智能的控制算法，辅助以出色的驱动和电机技术，使加工过程拥有极高的动态性能及精度。同步配置IT 集成方案，大大提高的数控机床的生产能力及生产效率。

先进的数控系统采用最先进多核处理器技术、基于驱动的高性能NCU（数控单元），具有优秀的性能潜力。高性能代表着高度模块化的数控机床配备了数量极多的数控轴，例如传输线或多面回转工作台式组合机床;高性能还代表着5 轴模具加工中心进行高速切削时的超高精度和动态加工性能。

（四）复合加工数控机床的应用

先进的数控机床已经在单一功能的数控机床上，加装动力铣头、动力刀架、五轴转台等，实现更加复杂的复合加工要求。新一代复合加工机床，集传统车铣复合与齿轮加工功能于一身，除传统的车铣、5轴加工，还嵌入了铣齿、滚齿、刮齿加工，最大限度地实现了工序集中，减少人员设备，缩短生产周期。

四、结束语

综上所述，随着IT技术、网络技术的快速发展，数控加工也在不断的革新应用软件、工具技术、数控系统、数控机床等关键技术。制造企业需要导入先进的制造软件、先进的刀具技术和涂层技术、先进的数控机床及数控铣系统等技术，开发和应用全自动复合加工数控机床、自动化加工单元，并以先进技术推进制造企业的自动化、数字化转型升级，提高制造企业的生产效率和市场竞争力。

参考文献：

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