1 數(shù)控加工工藝簡介及其優(yōu)勢

1.1 數(shù)控技術(shù)定義

數(shù)控技術(shù)是與機床控制密切結(jié)合而發(fā)展起來的一種自動控制技術(shù)，是用數(shù)字化信息實現(xiàn)機床控制。

1.2 數(shù)控機床與傳統(tǒng)機床的比較

數(shù)控機床由數(shù)控裝置、機床本體為核心附加信息輸入、伺服、驅(qū)動等裝置組成。數(shù)控機床的優(yōu)勢體現(xiàn)在：(1)廣泛的適應(yīng)性、靈活性，可加工不同種類批次的零部件;(2)按照預(yù)先編制的程序自動加工零件，加工過程不需要人工干預(yù)，加工零件的一致性好，重復(fù)精度高;(3)機床本身剛度好，精度高且保持性好，更加有利于加工質(zhì)量長期穩(wěn)定;(4)自動化、高效率，適合加工數(shù)量大的零部件。

與數(shù)控機床相比傳統(tǒng)機床的劣勢就凸顯出來：(1)適應(yīng)性差，需根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計不用的工裝;(2)手動控制方式依靠手工搖動把手帶動機床部件進(jìn)行運動和停止，機動控制方式依靠按鈕或者行程開關(guān)控制電路控制機床，無論是加工精度和控制水平抖較差，重復(fù)精度更低;(3)長時間大量工作造成工人疲勞度高。

深孔鉆，深孔鉆床，深孔鉆機床

2 數(shù)控加工工藝與傳統(tǒng)工藝經(jīng)濟性分析

甲醇合成塔管板組件直徑達(dá)到3.8米，表面均布直徑44.4的管孔，管孔數(shù)量高達(dá)4 310個。

根據(jù)筆者公司設(shè)備能力與產(chǎn)品出產(chǎn)車間，隔板、管板加工安排在數(shù)控落地銑鏜床。該設(shè)備行程為X軸16米、Y軸4米、Z軸1.2米，完全滿足隔板、管板3.8米直徑的加工范圍;且該設(shè)備最高給速度為3 000 mm/min，主軸最高轉(zhuǎn)速為800rpm。遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于搖臂鉆床。

通過對兩種工藝的工序工時、經(jīng)濟性分析可以得出，采用數(shù)控加工比搖臂鉆床加工生產(chǎn)周期減少約兩個月。

3 數(shù)控加工工藝流程

3.1 工藝流程

數(shù)控加工流程設(shè)計與傳統(tǒng)機床加工流程設(shè)計的主要區(qū)別是不指從毛坯到成品的整個工藝過程，而僅僅是幾道數(shù)控加工流程的具體描述。因此在工藝路線中數(shù)控加工的工序穿插在零部件加工的整個過程中，要與其他工藝銜接好。隔板、管板的工藝流程如圖1所示。

工藝流程示意圖

圖1工藝流程示意圖

3.2 軟件選擇

由于管孔數(shù)量巨大，采用手工編程方式就存在編程時間長、錯誤率高的缺點。而產(chǎn)品本身不允許任何錯誤出現(xiàn)，所以軟件自動編程就成為了必然選擇。

在當(dāng)前商業(yè)實用中的軟件有很多種，其中UGS PLM Solution公司的核心產(chǎn)品UG NX是當(dāng)前世界上最先進(jìn)和緊密集成CAD/CAD/CA彬CAE的系統(tǒng)解決方案，它的功能覆蓋產(chǎn)品的整個生產(chǎn)過程，而其中CAM模塊即下文中主要應(yīng)用與編程。因此筆者選擇了UGS作為編程軟件。

3.3 編程流程

(1)結(jié)合管板、隔板自身特點及軟件編程方法首先將設(shè)計部門提供的CAD圖紙整理后轉(zhuǎn)化為UG可識別的文件格式，并利用其CAD模塊建立管板模型。

(2)對于UG鉆孔屬于點位加工，利用軟件可直接獲取每個孔位的坐標(biāo)而無須計算。

(3)將零部件轉(zhuǎn)化為組件并且分別設(shè)置程序、刀具、模型范圍、點位加工。

(4)設(shè)定零部件加工參數(shù)，由于加工設(shè)備為落地數(shù)控銑鏜床，從便于加工、觀察的角度選擇自下而上的逐行加工，加工刀具軌跡如圖所示。

(5)生成刀具軌跡，經(jīng)過后處理后轉(zhuǎn)化為筆者公司設(shè)備可識別的程序。

4 加工情況及結(jié)果分析

4.1 工件裝卡

經(jīng)過前期準(zhǔn)備后，刀具、程序、設(shè)備、工裝卡具準(zhǔn)備完畢后開始正式加工。由于工件直徑為3.8米在實際加工中將工件裝卡在兩塊彎板上進(jìn)行加工。甲醇管板直徑達(dá)到4米，重量超過7噸，裝夾必須嚴(yán)格限制各自由度并保證人員、機床安全。管板上下孔間距最大值3 533 mm，接近機床Y軸0—4 000 mm加工范圍，裝卡后必須可加工整個孔區(qū)。

4.2 加工過程及加工參數(shù)選用

(1)工件裝卡完畢后按照十字線進(jìn)行找正，工件圓心為機床X軸Y原點，中間表面為z軸原點。

(2)然后將程序輸入并進(jìn)行模擬，確認(rèn)無誤。

(3)操作機床空走，目測程序基本無誤。

(4)低參數(shù)試運行，平衡加工效率與機床能力最終確定加工參數(shù)：轉(zhuǎn)速為360 rpm，進(jìn)給速度為50 mm/min。

5 結(jié)束語

在管板加工中正確地選用超大型數(shù)控鉆床，是提高加工精度、生產(chǎn)效率的必由之路。及早投人使用超大型數(shù)控機床，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加產(chǎn)品科技含量、提高企業(yè)的競爭力、培養(yǎng)數(shù)控應(yīng)用人才具有積極的意義。