机械中基轴制孔系零件数控加工与应用研究

蒋超

摘 要：在我国现代农业的发展过程中，农业機械的作用可谓不可或缺。对此，为了让农业机械的作用得到最大限度的发挥，使其能高度配合农业作业开展，便需要优化农业机械中基轴制孔系零件数控加工与应用，保障农业作业在高精度下开展，这样便能够最大限度提升农业机械中基轴制孔系零件数控加工与应用的实效性。本文通过阐述农业机械配合基准值的合理选择，提出基轴制孔系的数控加工工艺，并根据实际情况提出农业机械中基轴制孔系零件数控加工与应用途径，这样有利于提升农业机械设备的安装质量，以此推动我国现代农业领域稳定健康发展。

关键词：农业机械 孔系零件 数控加工

Abstract：The role of agricultural machinery is indispensable to the development of our modern agriculture. In this regard， in order to maximize the role of the agricultural machinery and make it highly compatible with agricultural operations， it is necessary to optimize the NC machining and application of the hole-making components of the base shaft in agricultural machinery， to ensure that agricultural operations in high-precision， so as to maximize the base shaft of agricultural machinery parts CNC machining and application effectiveness. This paper describes the rational selection of agricultural machinery matching reference values， proposes the NC machining process for the base shaft hole system， and proposes the NC machining and application approaches for the base shaft hole system parts in agricultural machinery according to the actual situation， this will help to improve the quality of agricultural machinery installations and thus promote the stable and healthy development of our modern agricultural sector.

Key words：agricultural machinery， hole series parts， CNC machining

基轴制孔系零件数控加工技术是产品设计与生产的重要环节，也是加工系统中非常重要的环节，直接影响着农机产品的质量和生产成本。通过数控加工完成孔系零件的加工制作，可保证各结构部分加工的精确性，数控加工孔系零件还具有以下优势：能够确保较高的精度定位；可在不同的加工阶段自动完成刀具的更换，保证加工效率；可借助程序来校准中心孔加工，同时还能根据余量设定孔的精度标准让刀具的使用寿命得以延长；可同步完成孔加工的铣削作业的顺利进行[1]。此外，各个结构部件都可以顺利进行。通过连接计算机软件，再借助软件编码将可为加工的精度及效率提供保障。要降低数控孔加工零件系列的误差，关键是要做好精密数控机床零件系列的设计。做好精度设计的关键是做好精度预测，解决精度综合问题。其中，精度预估的具体作用确定代加工工件的制造公差。通过制作以相应精度等级为依据的闭链约束误差模型，再基于对刀具于相应工作间位姿方差的预估，这样变更得出具体的加工工艺参数，从而为实现预期的精度目标提供保障；而精度综合问题则主要包含了零件制造公差的计算、差值均衡的控制以及最大位姿体积误差的计算[2]。具体而言，精密综合的本质是计算一系列零件的生产公差。在此过程中，将最大目标作为误差灵敏度矩阵上的加权欧几里德标准，然后使用具有相同精度水平的公差进行平衡和限制。当然，限制自然是基于线性规划的平方问题。有效控制其精度，可以保证数控机床孔系列零件的直径和深度误差在合理范围内。继而在满足相关标准要求同时也能提升农业机械的基准值孔系零件加工水平。本文在研究的过程中通过选取基轴制孔系零件数控加工与应用进行分析，从而有效保证农业机械的生产加工质量，为后期进行基轴制孔系零件数控加工技术优化提供重要的思路。

1 农业机械配合基准值的合理选择

1.1 孔轴配合的性质

根据孔与轴不同的尺寸，可对两者的配合关系划分为如下三类，分别是间隙配合、过盈配合以及过渡配合。而以上三类配合关系分别适用于不同的情形。如过盈配合的主要作用便是能让两个配合件之间的联结变得更加紧固；而合理的间隙配合则能让两个配件在一定的范围内相互运动；至于过渡配合这主要运用于配合件间的相互定位[3]。当然，实际的运用过程尚要结合现实需求来合理选择配合类型。同时，为方便选用及生产，国家也专门针对配合性质拟定了一套固定化的配合性质标准，这也为进一步提高孔轴配合的契合度提供了保障。

针对精度尺寸的表达往往要依托于三项要素，分别为公称尺寸、基本偏差以及公差等级。其中，公差等级作为对精度指标的重要反馈，不仅与孔和轴的自身精度有着极为密切的关联，且在配合尺寸中也能作为对配合件精度的丈量标准；而基本偏差这主要是对孔及轴尺寸与共称尺寸间差距的反馈，而基于对孔轴组合偏差状况的了解，也便为后续选用怎样的配合性质提供了参考依据。如当了解到孔轴组合主要呈现出孔大轴小的状况时，在选择孔轴配合性质时便应以间隙配合为主，反之则需采取过盈配合。至于过渡配合则与以下两项条件密切相关，分别是“批量的孔”以及“批量的轴”，虽从单一的配合上看，任何一个具体的配合通常只会具有间隙或过盈配合其中一种性质，但因过渡配合所指为一批孔及一批轴的随机配合。因此，任何单一配合的配合效果均有可能是间隙配合与过盈配合其中一种。

针对孔轴配合相关类型进行分析，发现基轴和按孔的相互尺寸包含3种，间隙配合、过渡配合、过盈配合。在具体的制造中，选择配合方式至关重要，而如何选择一般需 要结合配合的实际用途来进行。如果用途是发挥紧固联结效果，最好选择过盈配合;如果用途是实现配合件之间的相对定位，应该选择过渡配合。孔轴之间的基本偏差组合对于配合性质也会产生较大影响，在完成组合后，如果出现孔大轴小的情况，属于间隙配合范畴，相反则代表是过盈配合。这里的过渡配合主要指众多的轴和众多对应的孔在随机配合的情况下，单个配合的效果中包含间隙配合或过盈配合，可见过渡配合的条件必须要众多的孔和众多的轴，对于孔轴数量有一定要求。

1.2 孔轴配合的选择

通常情况下，针对孔轴配合的具体选用会因孔轴的偏差不同，加之配合过程也是采取了随机组合的方式，也便导致了诸多配合情况的产生，这不仅让用户面临了更为复杂的选择，也让生产制造的难度大幅提升。因此，针对孔轴配合的实际选用应首先对孔或轴其中一者的尺寸予以固定，而另一者则根据固定尺寸配合件及现实需求来做出相应的调整，这样才能确保所选用的孔轴均契合具体生产加工过程所需的配合性质。不仅如此，此种处理方式还将具有以下几大优势：一是固定其中一种配合件尺寸将会让因随机配合而产生的配合种类大大降低，从而为生产人员选择提供便利；二是固定了任意一方尺寸，则生产加工过程也能根据现实需求随时对配合件的规格做出相应调整，从而扩大了配合件的应用范围[4]。以上加工处理的方法便是所谓的基准制，而以此为基准，若固定对象为孔则细称为基孔制；而若固定对象为轴，则被称作基轴制。

由于诸多农业机械所面临的作业环境及性质均有显著差异，也因此导致了农业机械的设计往往是将关注点放在了机械本身的经济性与实用性之上，至于美观度及配合度则为其次。然而，因削减加工成本仍涉及到孔轴配合。因此，在不重视配合度的情况下，虽无需为孔轴加工步骤购买相关的加工工具，但也因配合度的问题容易导致诸多故障的发生，后因机械维修反而会导致生产成本的增高。故而在对农业机械进行加工时，基轴制仍是不可忽视的重点。

1.3 基面的选择

基面作为整个孔系零件加工过程均不容忽视的重要工作，也是保证孔系零件加工质量的重要前提。因此，必须慎选适宜的加工基面并以模锻的方式进行毛坯加工，在提升毛坯精准度的同时将外圆表面作为加工时的粗基准，这样便能对辅助工序予以简化，从而为车削的精准度提供保障。

2 农业机械中基轴制孔系零件数控加工分析

数控机床中心作为机械领域中必不可少的重要加工设备，不仅综合性能强，而且能够满足复杂工况下零件加工的要求。因此，它也应引起机械领域的广泛关注。然而，在农业机械方面，加工中心的应用比例仍然很低，需要不断改进。对于带有用于加工零件的CNC机床的农业机器的主轴孔，专用机床的精度决定了该机床是否可以引入生产和加工市场。从加工孔系零件的数控机床控制误差的种类来看，主要有静态误差和动态误差两种。其中，静态误差主要由机床本身的影响引起。由于机床本身在生产过程中会造成热变形、过大的切削负荷和较大的铰链空间，因此也会导致机床误差；动态误差是由机床刀具结构的影响引起的。这主要是由于机床本身的刀具结构的动态特性，这将不可避免地在切削过程中引起振动。振动是机床加工误差的主要原因[5]。从上述两种误差类型各自的产生原因中我们不难看出，静态误差无疑是导致数控机床加工孔系零件时产生误差的主要原因。

2.1 孔系数控加工

农业机械的诸多零件均具有孔系的特征，且农业机械对不同零件之间孔与孔的定位精度也有着严格要求。倘若农业机械不要求孔的直径精度及孔深，则利用普通机床加工孔系零件的过程便容易出现以下问题：①孔间距的定位尺寸无法得到有效保障；②一旦孔系的深度呈现出不一致的状况，便容易导致加工出现深度尺寸错误的问题；③当存在孔径尺寸不一致的孔系时，需要针对不同孔径尺寸的孔系选用适宜的刀具，而频繁更换刀具的过程便会降低加工效率；④不易掌握孔加工时的深度尺寸，致使后续加工出现差池；⑤对加工过程的控制主要依靠人力，且孔加工本身需要多名工人，進而也导致了加工效率偏低[6]。

总之，普通钻床加工农机孔系并不利于掌控加工工艺，且因过程主要依靠人工来完成，故也很难保障加工质量，尤其是在加工复杂孔系需要多名工人共同操作时，更是无法保障加工质量，继而也将对后续的生产产生严重影响。

2.2 孔系零件数控加工

CNC机床模具中心是加工一系列孔零件时的强大力量。它在加工一系列孔时具有很大的优势，主要表现在：（1）与普通钻头相比，定位精度高；（2）可以完成自动换刀。当孔系统由不同孔组成时，可通过编程实现刀具的自动更换，在一定程度上可有效提高加工效率，避免刀具安装不当造成的浪费；（3）通过编程控制每个孔的深度，以提供其自身的深度尺寸；（4）机床中心具有丰富的圆孔加工功能，也可以加工不同种类的孔，如导孔；（5）在钻孔过程中，通过编程控制进给速度和其他相关参数，冷却和切屑去除促进了刀具寿命的提高；（6）除了孔加工，它还具有成型功能，可用于形成盒、槽等。对于CNC机械设备，巨大的机械功能使其受到欢迎。对于智能和灵活的生产系统，它取决于机械中心。随着农机制造业的现状，加工中心在生产过程中逐年增加，但其在整个农机装备制造业加工设备中的份额仍然很低，尚未达到制造业的整体水平[7]。

3 农业机械中基轴制孔系零件数控加工的应用路径

目前，大多数农机制造公司对数控加工技术的使用并没有表现出太大的热情。造成这种现象的主要原因是，使用数控加工技术生产农机是不可避免的。由于农业机械在整个机械生产领域中不属于生产技术要求较高的产品，而数控加工属于高精度加工技术的范畴，因此将其用于农业机械生产是不经济的，甚至会造成一些资源浪费。然而，随着中国科技的不断进步，经济型数控机床中心的价格也大幅下降。加之如今的数控加工中心也更多的偏向于孔系零件加工中的孔加工以及轮廓铣削等内容。因此，成本方面已然十分亲民。不仅如此，随着技术的不大提升，数控加工的质量仍在不断上涨。加之数控加工还将涉及到后续的保护及维护，故在阿金少了其他设备与人员使用的情况下，整体机床加工的成本也是机械制造企业可以承受的。因此，从长远角度来看，数控机床在孔系零件加工中的运用可以达到更为理想的应用效果。

农业机械中基轴制孔系零件数控加工技术的优势非常突出，但数控加工技术的精度较差，很多复杂的零部件并不能够被有效的应用到农业机械基轴制空系零件加工中，这样便会严重影响到农业机械的应用效益。同时，在现代社会快速发展的背景下，农业机械中基轴制孔系零件数控加工技术在应用过程中对精度的要求不断提升，数控领域的发展速度较快，从而大幅度推动了农业机械中基轴制孔系零件数控加工技术的应用[8]。

当前国产加工中心的质量呈现出稳步上升的趋势，其基轴制孔系零件数控加工技术在应用过程中的可靠性能够满足多种加工领域的需求，且后续的维护和保养成本较低，有效提升了农业机械中基轴制孔系零件数控加工应用的便利性。其中，非常关键的一点是当前农业机械中基轴制孔系零件数控加工的性能得到了大幅度提升，所以通过合理选择数控加工中心，能够有效减少加工人员的配置数量，大幅度降低基轴制孔系零件数控加工人员的成本，最大限度提升农业机械中基轴制孔系零件数控加工的效率。

4 结语

总之，随着我国农业科技的不断发展，农业机械现代化也已成为我国农业发展的大势所趋。因此，作为与农业机械生产制造密切相关的孔系零件加工自然也要引起农业机械制造企业的高度关注。而鉴于数控机床不仅能替代过往普通机床的基轴制孔系零件加工工作，且能达到节约成本的目的，更也更需引起相关企业的高度重视，继而积极引进当代、先进的数控机床来控制好基轴制孔系零件的加工质量，以此方能为农业机械的生产质量提供保障，继而在维护农业生产工作的有序开展同时也促进我国农业产业的进一步发展。

参考文献：

[1]杨学智， 绘弘. 农业机械中基轴制孔系零件数控加工的研究[J]. 湖北农机化， 2018（4）：26-27.

[2]郭军利.农业机械中基轴制孔系零件数控加工的研究[J].河南農业，2021（05）：53-54.

[3]王鹏.农业机械中基轴制孔系零件数控加工论述[J].广东蚕业，2020，54（03）：82-83.

[4]孔晓军，申承均，于一灏.黑龙江省农业机械化发展制约因素分析及展望[J].农机化研究，2008（02）：218-221.

[5]马春新.农业机械中基轴制孔系零件数控加工研究[J].机械管理开发，2022，37（11）：295-297.

[6]宋惠珍.农业机械中基轴制孔系零件数控加工与应用研究[J].南方农机，2021，52（21）：42-43.

[7]刘晴云，张飞飞，陈雪娇.激光加工技术在农业机械制造中的发展和应用分析[J].农业技术与装备，2020（10）：65-66.

[8]张浩.农业机械化在现代农业发展中的应用与优化研究[J].河北农机，2022（17）：28-30.