基于柔性生产线的数控加工过程研究

信连志 付广东 王雪峰 巩远志 侯青华

摘  要：在现代制造业迅猛发展的时代背景下，智能化技术被越来越广泛的应用在生产制造中。建立柔性生产线能够将少则数台、多则数十台相同类型或不同类型的数控设备整合在一起，结合信息控制系统、数字加工系统等，在脱离人工操作的前提下完成自动生产、自动监测等工作。本文基于柔性生产线，对数控加工的过程开展研究，希望能够为促进现代制造业的有序发展积累更加丰富的经验。

关键词：柔性生产线;数控加工;智能化

一、引言

建立柔性生产线能够有效提升数控加工的质量和数控加工的效率，促进数控加工的智能化、自动化发展。柔性生产线的最显著优势在于能够将数台甚至是数十台各式各样的或相同类型的数控设备集合在一起，利用较短的时间集中开展加工工作，且无需过多的依赖于人力的支持，一方面减轻了相关人员承担的劳动压力，另一方面也提高了数控加工工作的开展效率。在下文中，基于柔性生产线探讨数控加工的过程，旨在为更好的带动数控加工领域综合水平的进步贡献一份力量。

二、基于柔性生产线的组成结构及数控工艺要求

（一）基于柔性生产线的组成结构

柔性生产线通常由系统层、硬件层以及应用层三个层级共同构成。我们可以将系统层比作人类的大脑，其在柔性生产线中发挥的作用至关重要，包括资源的优化配置、生产过程的有机调控、运行过程的监督管理、异常状态的排查和临时处理等。硬件层的构成情况相对复杂，包括储存单元、机床单元以及装夹单元等，借助转运单元实现控制与衔接。应用层在柔性生产线中发挥着对于零件进行加工控制的作用，为柔性生产线提供了坚实的工艺支撑。

（二）基于柔性生产线的数控工艺要求

结合柔性生产线的实际生产情况，能够看出此类生产线最显著的优势在于能够满足机床持续加工的要求，加工的效率较高，此类生产线能够满足前期准备、中期加工、转运处理三个环节的联合运行和独立运行要求有着直接的关系。柔性生产线通常具备着及时获取异常信息，在较短的时间内进行信息判断，并有针对性地给出处理方法的能力，与传统数控加工中的人工操控较为类似。基于柔性生产线的数控加工通常具备着以下几种特点：其一，能够满足工装以及零件的自定位需求;其二，能够在脱离人工的情况下实现零部件的及时找正以及状态检查;其三，能够实时进行在线监测、判断和调整;其四，能够及时进行零部件在线符合性的检查。

三、基于柔性生产线的数控加工过程

柔性生产线的数控加工过程实际上就是多个功能模块紧密配合、有机衔接的生产过程，为了充分保障柔性生产线运行安全性和稳定性，各分区的功能模块需要再满足独立运行要求的基础之上，进行密切协作。柔性生产线的数控加工过程大体可以分为加工前期的准备环节、加工过程中的调配环节以及加工后续的处理环节三个阶段。

首先，在加工前期的准备阶段，需要先进行生产排产，明确零件的图号，然后准备与生产加工相关的物资和零件资料，相关负责人员结合这些文件资料对现有的零件和物资加以确认，然后依照生产工作的开展要求建立完备的零件单元，创造有利的生产加工条件。根据以往的经验，传统的数控加工体系会过多的依赖于人工装夹的方式，效率较低。而现如今则可以运用底线外装夹技术为代表的现代化技术，独立形成零件装夹单元，将零部件安装在确定的位置之上。在顺利完成安装工作之后，工作台上的托盘、工装和零件能够有机结合为一个整体，借助输送机构与加工设备单元连接。

其次，在加工调配阶段，零件单元与转运单元的密切配合能够将零件运送到存储单元中进行暂时存储，并由控制系统结合各机床单元现阶段的加工情况，参考排产顺序将存储于存储单元中的零部件分配到各个加工机床中。再由机床转换平台将零部件运往机床内部，机床在自动化程序的辅助下即可独立完成零部件的加工，而在这一过程中也会运用到许多现代化技术。柔性生产线上的数控加工脱离了人工操作，这意味着没有操作人员能够随时对于零件的装夹位置进行调整，借助零件自定位技术能够在满足零件加工的精度要求的前提下，以高精度、高速度、精准定位的方式，将工装和零件的预定位控制在一定的误差范围内，更好的满足生产需求。自动找正技术可以借助机床系统集成基础探头传达指令，对定位面的平面度进行检查，如果发现定位面的平面度无法满足要求，则会及时予以报警提示，如果确定期能够满足要则向原点方面进行找正，形成与零件坐标系相对应的机床坐标系偏移值，并将其存储在机床系统当中，接下来检查定位孔与加工坐标的平行度，确保每一个检查环节均能够满足判断要求，再进行下一环节的加工。

最后，在加工完成后的处理阶段，机床会将完成加工的零部件由转运单元输送到存储单元中，在有控制系统结合线外装夹平台的实际情况，将存储单元中的零部件转运到各个线外装夹平台中，再由相关负责人员进行后续处理。

对比基于柔性生产线的数控加工过程与传统的数控加工过程，可以发现传统的数控加工程序通常是依照刀具和装夹状态加以区分的，相关程序各自独立运行，并不存在上下关联的关系，程序内部主要由辅助指令和刀轨坐标等共同构成，因此通常情况下只能满足单一的生产要求。反观基于柔性生产线的控加工，一方面能够满足零部件的加工要求，另一方面也能够实时进行找正、监管、检查等处理，这就要求加工系统能够实现功能上的细分，各功能模块可以大致分为主程序、找正程序、加工程序以及检测程序等，分别满足调度和控制、状态的检查、零件的加工、性能的评估等一系列要求。柔性生产线能够在特定的模拟环境下开展仿真分析，判断生产流程的科学性、可靠性和合理性，确保装夹状态、逻辑控制、检查程序均能满足生产要求。其中，针对装夹状态的检查需要重点关注工装与工作台之间的相对位置、工装与零件的相对位置、与工装匹配的附件的位置等方面的精确性;针对逻辑控制的检查需要重点关注主程序的管控作用的发挥、生产过程的有机调整、加工程序的实时反馈等情况，确保数控生产加工能够满足要求;针对程序的检查，则需要全面关注找正程序、加工程序以及检测程序等方面的可靠性。

四、總结

综上所述，在现代制造业迅猛发展的时代背景下，智能化生产已经成为了数控加工领域发展的趋势。不同于传统数控机床完全依赖于单机加工模式，基于柔性生产线的数控机床加工能够同时加工不同种类、数量较多的数控设备，并在不完全依赖人工操作的情况下，实现对组织生产环节的自主控制。为了更大程度上提高数控加工工作的开展效率和开展质量，积极促进数控加工的自动化和智能化发展是十分必要的。在未来的发展进程中，建议能够给予柔性生产线与传统数控加工的有机融合更高的重视，借助柔性生产线的优势提高生产加工质量，降低人工操作误差出现的可能性，提高数控加工工艺方法的科学性、合理性、有效性，为现代制造业的发展奠定更加坚实的技术基础，同时也为未来无人工厂的建立创造更加有利的条件。

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