数控铣床金属构件加工工艺机械自动化控制技术研究

种永刚，李 荣

（1.航空工业西安飞机工业集团公司，陕西 西安 710089；2.西安航空学院飞行器学院，陕西 西安 710077）

数控铣床与传统的铣床在本质上的区别为在数字化的改造上。在数控技术未应用到机械自动化技术之前，传统的铣床需要人工进行控制操作，严重制约了金属构件的生产数量，产品质量也无法保证。而随着我国工业领域不断发展，金属构架加工企业自身也对工艺特点、技术水平提升等越来越重视，在发展过程中不断地探究与分析，其中就包括机械自动化控制技术应用，为我国工业创新发展提供基础条件，明确发展方向，重视产品加工，既为工业企业创造良好经济效益，还促进我国现代化社会稳定发展。

1 金属构件生产中采用机械自动化控制技术特点

机械自动化控制技术特点较多，并且在金属构件过程中应用较为广泛。随着我国工业领域创新发展，使机械自动化控制技术对金属构件加工、工业发展等产生积极影响，并引起各领域关注。而对机械自动化控制技术特点分析，我们主要从集成化特点、精细化特点、数字化特点三个方面进行分析。

1.1 集成化特点

集成化的数控铣床加工工艺目前被运用于加工很多种类的金属结构件。具体应用时要明确金属构件加工具体流程、加工要求等，使整个加工过程都能自动化完成，借助计算机系统对其全程控制与管理[1]。同时，机械自动化控制技术中的集成化技术主要是借助计算机系统，能够对金属构件加工制造过程全面分析，以具体理论为基础，使加工流程被优化与完善。既减轻工作人员任务量，又提高整体工作质量与效率，在金属构件加工过程中对生产材料有效控制，避免大量浪费生产材料，确保企业的经济利益。

1.2 精细化特点

机械自动化控制技术中的精细化特点，是在机械制造工艺过程中，对自动化技术应用，选择一种新颖的制造方式，能够严控工艺质量。并且，因受到工业生产标准及规格等因素影响，传统化加工方式会在工艺精确度方面存在误差。而机械自动化技术最大特点与优势就是对其精确度控制，借助机械设备明确各工艺生产尺寸、质量等，使特殊形状金属构件加工尺寸更加精准，满足特金属构件加工的工艺要求。再加上纳米科技不断发展，也会应用到金属构件加工领域中，再次提升整体精确度，也使我国工业领域逐渐向纳米技术方向创新发展，从而对我国整体发展产生积极影响。

例如：关于数控铣床上“微联接”工艺，首先，考虑到各构件规格、结构、类型、缺口等不同因素，还需在加工前对金属构件件几何元素详细发分析，全面统计金属构件加工材料总体数量[2]。然后，分析数控铣床上“微联接”工艺不同情况，一方面，是各元素基本相同零件进行相联；另一方面，是选择单个零件与余料进行相联。最后，整个工艺加工完成后，要选择“抖动”、“木锤”等方式使金属构件边缘联接方式解除，最终获得预期要加工完成的金属构件。

2 金属构件加工工艺机床本体分析

众所周知，机械自动化控制技术在数控铣床金属构件加工过程中的应用，对工业领域创新发展、技术水平提升、工艺流程完善等都会产生巨大影响。对此，也逐渐引起工业企业重视，注重金属构件制造工艺机床本体结构与应用特点分析。一般情况下，在金属构件加工过程中借助计算机对生产工艺进行严格计算，以有限元算法为主，可对其进行动态、静态综合试验，既然是试验，还需反复地验证，并且把每次试验信息数据详细记录，结合多次实验信息数据对比分析，能够选择刚性较强铣床本体，既满足了金属构件加工要求，又能够使数控铣床金属加工工艺的加工误差控制在合理范围内。

此外，铣床本体安装过程极为简单，以冲孔力大小为节点，如果选择的是冲孔力小于200KN，只需要采用螺钉调整方式即可，使其与地面直接连接，就可满足金属构件加工要求。相反，如果冲孔利大于200KN，还需要在地基内埋设二次件，然后把数控铣床与二次件连接固定在地基中，才能确保整体稳定性，使其在金属构件生产过程中，不会因其稳定性不足而造成工艺进度缓慢。采用机械制造自动化技术，制定完善管理方案，完善工艺流程。除此之外，还可借助微处理器技术、传感器技术、新型器具技术等，注重机械设备功能、结构创新，以提升技术水平与生产效率为主，使数控铣床金属构件加工流程更加完善。

另外，在本体结构中还包括自动换位夹钳，而对其类别、大小等选择，还需结合金属构件加工应用需求全面分析，要求在功能与性能方面都满足加工要求，也属于一种便捷加工方式，在整个内部结构中发挥着巨大作用。

例如：依然选择数控铣床金属构件加工中的“微联接”工艺进行分析，其中，为对冲模与板料运动轨迹有效控制，主要是由NC发出指令，工作人员只需进行冲裁板料即可，关于金属构件加工及加工完成的处理，只需要工作人员对微联接方式进行解除即可。

3 数控铣床金属构件加工的专用模具

由于对数控铣床金属构件加工工艺准确度要求较高，在工艺加工前，相关工作人员会结合工艺生产尺寸明确工艺数据误差范围，然后选择适合的工艺模具。而数控铣床金属构件加工工艺专用模具内部结构较为简单，内部组成结构每位工作人员都会全面了解与掌握，在实际生产与加工过程中，只需要根据金属构件加工尺寸、外形特点合理选择模具即可。因为数控铣床金属构件加工尺寸、外形等存在差异性，还需结合具体要求对其旋转工位明确。再考虑旋转工位较多，为使工作人员对其明确划分，可设置成不同编号。如：1、2、3、4、5……。工作人员只需要在实际操作过程中根据金属构件实际加工要求与流程操作即可，整个操作过程多需要花费的时间多少，以成手工作人员为分析基础，短短的3min～4min就可完成。

如果在金属构件加工过程中，因生产工艺尺寸、外形等存在差异性，还需要工作人员及时更换模具。在更换前需要对其调整成换模状态，把压圈取下-拿出上膜-取出凹模-拆除安装螺钉-取出冲头。在模具安装内部结构中会有明确的安装方向，只需要工作人员根据具体方向安装相应模具即可，就可对新模具进行正常使用。因为模具被更换，所以设置编号会发生相应变化，需要把更换前与更换后模具编号及时处理。避免对后续加工工作造成影响。

例如：对数控铣床金属构件加工工艺质量控制，在加工前，还需对模具合理选择，目前最常用的选择方法就是模具微联结法，并且是解决特殊性零件模具选择、工艺加工质量等相关问题有效措施之一。通常情况下，圆弧过渡段、无边角状轮廓段等，选择普通模具无法完成工艺加工，而模具微联结法能够通过对特殊模具合理选择，顺利完成零件加工工作，整体加工难度降低，工艺质量与效率提升。

4 数控铣床金属构件加工中特殊模具的安装

关于殊模具安装工作的开展，还需要考虑到工艺特殊性，结合金属构件尺寸及加工特点综合分析，选择与其相符的特殊模具。而模具特殊性在于模具更换、数控铣床金属构件加工一体化发展，既可以减少模具更换时间，又能提升整体工作效率。关于特殊性模具安装，对相关工作人员提出较高技术性要求，要在实际生产过程中考虑到圆台、方台、翻边高度。而对于其高度调整，最常见方法是加装垫片法，结合金属构件加工实际情况，加装垫片方法既可以对其高度合理调整，又能确保特殊性模具加工质量。而加装垫片法最大优势，重点考虑模具外形大小，选择一些薄板对其模具大小剪切，然后装在上模与模具之间位置，在调整圆台、方台、翻边高度的同时，还能使其保持一致，无论是其深度还是高度，都能够满足特殊模具更换要求，整体效果极其良好。除此之外，在数控铣床金属构件加工中特殊模具安装过程中对机械自动化控制技术应用，要考虑的影响因素较多，还需引起企业及工作人员重视。第一，是机械自动化控制技术实用性，在金属构件设计阶段就对机械自动化控制技术实用性全面分析，“兼顾”是必要基础条件，才能高效率、高质量地完成数控铣床金属构件加工中特殊模具安装工作，凸显机械自动化控制技术经济效益。第二，从金属构件产品加工角度分析，在整个生产过程中需要消耗大量能源，为控制成本费用，还需对机械自动化控制技术加大应用力度，简化金属构件加工流程，减少资源消耗量，对整体成本费用合理控制。

5 结语

机械自动化控制技术是促进工业领域创新发展基础条件之一，尤其是对数控铣床金属构件的生产及加工，要求工业企业引起重视，加大投资力度，对自动化控制技术应用，提高产品质量及生产效率，为工业企业创造巨大经济效益。