数控铣床金属构件加工工艺应用分析

徐伊岑

（无锡商业职业技术学院机电技术学院，江苏 无锡 214153）

数控铣床金属构件加工工艺应用分析

Application analysis of CNC milling processing of metal components

徐伊岑

（无锡商业职业技术学院机电技术学院，江苏 无锡 214153）

金属构件加工是机械化生产方式之一，借助现代数控技术可全面提高加工质量与效率水平。结合铣削加工及其工艺特点，本文分析了数控铣床加工工艺形式及应用方法，指导数控加工生产模式改造与升级。

数控铣床；铣削；加工工艺；应用

数控技术是利用电脑程序控制器的操控方式，在工业自动化生产中得到普及应用，成为现代机械加工与制造行业的新方向。为了进一步提升数控技术的应用价值，对普通铣床进行数字化改造，实现了铣削加工一体化发展，为各种金属构件加工改良提供技术支撑。因此，生产企业必须建立全新的加工工艺方案，灵活应用数控技术辅助生产调配。

1 数控铣削工艺特点

我国机械行业正处于发展阶段，从事金属构件加工企业必须依赖于先进技术，引入数控加工设备及工艺方案，才能为机械自动化创造有利条件。数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的一种自动加工设备，铣削加工是机械加工中最常用的加工方法之一，它主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰、镗、锪加工及螺纹加工等。

(1)灵活性。铣削加工是现代机械自动化的常见工艺，基于数控铣床设备执行加工方案具有多方面优势。例如，数控铣削加工可适用与多种金属构件加工处理，尺寸、弧度、曲面等控制的灵活性较强；铣削加工可根据不同金属材质设定个性化加工方式，借助数学模型选定多样式曲线加工方式；相比普通铣床，数控铣床加工精度更高，可将铣削精度控制在±0.001 mm，符合国际机械加工精度标准。

(2)技术性。数控机床是在普通机床结构上进行改造，设定了自动化控制程序的新方式，是机械行业技术创新研发的新成果。现阶段，数控铣床融合了电子技术、通信技术、监控技术、远程技术等平台，可设置平面、曲面、综合面等诸多模式，满足了不同类型金属构件加工与审查需求。此外，数控铣削加工系统设计之后，能够与切割、焊接、抛光等诸多工艺共同参与机械自动化，为实际生产控制创造技术平台。

2 数控铣床金属加工工艺及应用

机械生产自动化是科技创新成果，利用高端技术辅助机械生产操作流程，全面提升了企业生产效率与质量水平。数控铣削技术是机械自动化重点内容，设计数控系统可实时传输铣削程序指令，为铣床生产与控制提供准确的程序信号。按照金属构件加工表面层分布情况，可以对构件毛坯料采取多样式的加工方式。结合工作经验，数控铣床金属构件加工主要工艺及应用方法如下。

2.1 平面加工工艺

传统机械模式处于粗放型经济状态，由于设备、技术、材料等条件不足，企业从事生产加工活动达不到预定标准，产品质量与市场需求也存在较大差异。平面工艺是指加工面平行或垂直于水平面，以及加工面与水平面的夹角为一定值的零件，这类加工面可展开为平面。图1中，所示的三个零件均为平面类零件。其中，曲线轮廓面A垂直于水平面，可采用圆柱立铣刀加工；凸台侧面B与水平面成一定角度，这类加工面可以采用专用的角度成型铣刀来加工。

图1 平面类零件

2.2 直纹曲面加工工艺

自机械化改革以来，以自动化为中心的生产系统得到推广，企业均根据自身经营需要设定了自动化控制平台。直纹曲面类零件是指由直线依某种规律移动所产生的曲面类零件。例如，把金属构件分为a、b、c、d等4个加工面，直纹曲面从a-d进行加工转换时，其与水平面之间的夹角大小也在变化，呈递减状态；假设由截面a-截面b的夹角为4°10′，那么截面b-截面c的夹角则减小为2°30′，以此类推，截面c-截面d时则为0°。此时，直纹曲面加工变为平面加工，铣床按照机器程序执行数控加工方式即可。

2.3 立体曲面加工工艺

（1）行切加工法。数控加工技术是自动化运行的支撑，重视铣削加工技术应用与调配，可全面提升机械生产工作效率。机械自动化标志着产业经济转型趋势，以自动化平台为基础实现一体化控制，带动了机械生产效益。采用三坐标数控铣床进行二轴半坐标控制加工，即行切加工法。如图2所示，球头铣刀沿XY平面的曲线进行直线插补加工，当一段曲线加工完后，沿X方向进给ΔX再加工相邻的另一曲线，如此依次用平面曲线来逼近整个曲面。

（2）三坐标联动加工。数控铣床技术是自动化生产的基本保障，需根据实际生产要求设定信号处理系统，按照预定生产操控标准执行操作，从而满足了机械经济长远规划之需求。采用三坐标数控铣床三轴联动加工，即进行空间直线插补。如半球形，可用行切加工法加工，也可用三坐标联动的方法加工。这时，数控铣床用X、Y、Z三坐标联动的空间直线插补，实现球面加工。

图2 行切加工法

3 数控铣削加工工艺管理

铣床装置是数控铣床自动化监控元件，可持续对机电设备进行多元化调控，实现生产操作与设备控制的一体化建设。铣床是现代机械生产不可缺少的装置，对机电一体化、生产自动化、监控智能化等均有辅助功能作用。

（1）检定管理。检定台是各种铣床装置工作的平台，通过专业检定可掌握铣床运行状态，及时提出切实可行的改造处理方式。针对传统铣床结构存在的不足，引入自动化控制技术也是必然要求，利用自动控制系统取代人工操控铣床，体现了先进技术在机械自动化中的利用价值。因此，企业再利用铣床过程中，要重点考虑检定台设置与控制方法。

（2）技术管理。铣削模型中采用三维测控技术具有先进性特点，应当以动态测控、仪器测控、电子测控等为主要模式，把数控理论与信息技术相结合，设置更具操控性的测控操作体系。设置三维测控控制平台之后，要根据工艺标准执行每一步操作，以获取更为可靠的工程数据资料，从而推动机械铣床自动化操控运行与发展。

4 结论

总之，随着机械化生产规模逐渐扩大，数控技术将成为机械产业技术转型方向，以数控设备为平台执行加工方案，可提高金属构件加工的产量、质量、精度等标准。平面加工、曲面加工、立体面加工是数控铣床的主要工艺方式，产品研发设计阶段要根据指标要求拟定工艺方案，确保金属构件产品加工质量达到预定标准。此外，对于后期工艺操作流程，要采取切实可行的工艺管理方式，以免决策性失误造成的不利影响。

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10.13520/j.cnki.rpte.2015.24.052

徐伊岑（1982-）， 女， 研究方向为机械原理、机械设计、机械工艺。

2015-11-11