论模具加工中数控机床的利用与发展

　　数控机床的利用越来越广泛，数控机床技巧方面文章本也很多，但对如何正确应用数控机床、如何对其进行有效的掩护等方面的论述不是很多。本文是为答复这些问题所写，虽然文章中的一些观点有些泛，但很全面、很实用。
科学技巧的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的请求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的请求，而且也对其提出了通用性和机动性的请求。数控机床就是针对这种请求而产生的一种新型主动化机床。数控机床集微电子技巧、盘算机技巧、主动把持技巧及伺服驱动技巧、精密机械技巧于一体，是高度机电一体化的范例产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技巧程度的重要标记。数控机床体现了当前世界机床技巧前进的主流，是权衡机械制作工艺程度的重要指标，在柔性生产和盘算机集成制作等先进制作技巧中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的应用数控机床是一个很重要的问题。由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其掩护更是不容疏忽。

　　数控机床应用中应注意的事项

　　应用数控机床之前，应仔细浏览机床应用阐明书以及其他有关材料，以便正确操作应用机床，并注意以下几点：

　　(1) 机床操作、维修人员必须是控制相应机床专业知识的专业人员或经过技巧培训的人员，且必须按安全操作规程及安全操作规定操作机床；

　　(2) 非专业人员不得打开电柜门，打开电柜门前必须确认已经关掉了机床总电源开关。只有专业维修人员才容许打开电柜门，进行通电检修；

　　(3) 除一些供用户应用并可以修正的参数外，其它系统参数、主轴参数、伺服参数等，用户不能私自修正，否则将给操作者带来设备、工件、人身等伤害；

　　(4) 修正参数后，进行第一次加工时，机床在不装刀具和工件的情形下用机床锁住、单程序段等方法进行试运行，确认机床正常后再应用机床；

　　(5) 机床的PLC程序是机床制作商按机床需要设计的，不需要修正。不正确的修正，操作机床可能造成机床的损坏，甚至伤害操作者；

　　(6) 建议机床持续运行最多24小时，如果持续运行时间太长会影响电气系统和部分机械器件的寿命，从而会影响机床的精度；

　　(7) 机床全数连接器、接头等，不容许带电拔、插操作，否则将引起严重的成果。

　　数控机床的现状    

　　目前，中国机床工业厂多人众。2000年，金切机床制作厂约358家(20.6万人)，成形机床制作厂191家(约6.5万人)，共计549家(27.1万人)。其中生产数控金切机床的约150家，生产数控成形机床的约30家，共计约180家，占厂家总数的1/3。2001年金切机床产量19.2万台，内数控金切机床17,521台，约占9%。 

　　总的来说：数控机床产量不断增长，2001年为1991年的3.6倍；进口量增长较快，达29倍，出口量有所增长，但数目较小，为4.8倍；数控机床消费量增长较快，达7.9倍。产量满足不了社会发展的需求。 

　　从金额上看，2001年数控机床进口17,679台，计14.1亿美元，出口2,509台，计0.44亿美元，进口额为出口额之32倍。进口大、出口小。

　　一  中国发展数控机床存在的重要问题 

　　中国于1958年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在1958~1979年间为第一阶段，从1979年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展前提缺乏认识，在人员素质差、基础单薄、配套件不过关的情形下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、终因表现欠佳，无法用于生产而停顿。重要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精力。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技巧，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国(区域)引进数控机床先进技巧和合作、合资生产，解决了可靠性、稳固性问题，数控机床开端正式生产和应用，并逐步向前发展。

　　在20余年间，数控机床的设计和制作技巧有较大前进，重要表现在三慷慨面：培训一批设计、制作、应用和掩护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制作、应用程度大大前进，缩小了与世界先进技巧的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开端能自行设计及制作高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供给国内市场的需求，但对要害技巧的实验、消化、控制及创新却较差。至今许多重要功效部件、主动化刀具、数控系统依附国外技巧支撑，不能独立发展，基础上处于从仿造走向自行开发阶段，与日本数控机床的程度差距很大。存在的重要问题包含：缺乏象日本“机电法”、“机信法”那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技巧工人；缺乏深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基础上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。

　　1．中国加速数控机床产业发展之路 

　　中国今后要加速发展数控机床产业，既要深入总结过往的经验教训，切实改良存在的问题，又要认真学习国外的先进经验，沿正确的道路前进。建议切实做好以下几点： 

　　中国厂多人众，极需正确的方针、政策对数控机床的发展进行有力的指引。应学习美、德、日经验，政府高度器重、正确决策、大力扶植。在方针政策上，应讲究科学精力、经济实效，以切实前进生产率、劳动生产率为原则。在方法上，深入用户，精通工艺，低中高级并举，学习日本，起首解决量大而广的中档数控机床，批量生产，占领市场，减少进口，扩大出口。在步骤措施上，必须使国产数控系统先进、可靠，狠抓产品德量与配套件过关，打好技巧基础。近期重在打基础，确立信用，扩大国产数控机床的国内市场份额，远期谋求赶超世界先进程度，大步走向世界市场； 

　　必须狠抓根本，保持“以人为本”，加速前进人员素质、造就各种专家人才，从根本上转变目前低效、落后的状态。人是一切事业成败的根本，层层都要器重“培才、选才、用才”，确立学习型企业，确立企业文化，加速造就新人，培训在职人员，确立师徒相传制度，举办各种技巧讲座、训练班和专题讨论会，甚至聘请外国专家、顾问等，起劲前进数控。300家机械厂技巧改良 数控机床需求高 《中经BP社( 日期：2005-06-13 09:52)

　　根国家计委投资研究所预测：“十五”期间，我国固定资产总投资额达到22万亿元，年平均增长幅度为37%。按以往固定资产投资与机械市场消费之间的互动关系推断，“十五”期间，我国机械市场合孕育的商机高达320~400亿元。

　　根据中国机床工具工业协会组织用户调查表明，航天航空、国防军工制作业需要大型、高速、精密、多轴、高效数控机床；汽车、摩托车、家电制作业需求高效、高可靠性、高主动化的数控机床和成套柔性生产线；电站设备、造船、冶金石化设备、轨道交通设备制作业需求高精度、重型为特点的数控机床；IT业、生物工程等高技巧产业需求纳米级亚微米级超精密加工数控机床；工程机械、农业机械等传统制作行业的产业升级，特别是民营企业的蓬勃发展，需要大批数控机床进行设备。

　　目前我国数控机床的数量和品种，尚不能完整满足国内市场需求。据中国机床工具工业协会总干事长吴柏林(右图)近日流露，《国家数控机床产业发展专项方案》草案已经制定完成，目前正由国家发改委修正，修正完成后，将报国务院领导审阅批准，然后正式施行。据懂得，《方案》施行以后，困扰我国机床工具业发展的数控机床产业化和自主开发能力偏低的问题将得到必定程度的解决，国产数控机床国内市场占领率连年下滑的局面将被扭转。

　　2．国家政策扶持数控机床产业化基地建设

　　 按照《方案》，未来5年机床工具行业将营造20个数控机床产业化基地和为之配套的10个基础功效零部件产业基地，基地企业将享受国家政策和资金上的支撑。《方案》中明确指出，数控机床产业化基地企业所开产生产的新产品和高级数控机床产品履行增值税返还政策。当问及在东北老工业基地改革中已经履行了消费型增值税的大连和沈阳的企业是否会因此享受双重税收优惠时，吴柏林给予了确定的答复。东北区域增值税改革以后，全国其他区域，尤其是中西部区域增值税转型的呼声很高。《方案》实行后，东北以外区域的数控机床产业化基地企业很可能率先履行消费型增值税，从而也得到双重税收优惠。

　　事实上，国家已经对机床工具行业的部分企业给予了增值税返还政策，只是力度太小，新政策有望加大力度。然吴柏林认为，应当按照企业生产新产品和高级数控机床产品销售额的比例进行返还，并且返还比例在3%~5%。

　　吴柏林还谈到了进口关税问题。“做功效部件，需要进口一些零件和散件，目前零件和散件的进口关税还是很高，这就增长了企业的生产成本。然另一方面，整机进口关税却可以大幅度地往降落，甚至可以免税。”他说，“在若干关税政策方面还有待调剂。” 另据懂得，《方案》还将对进入产业化基地的企业给予国债项目资金的支撑。对企业技巧开发中心和技巧工程研究中心的初期建设，以及首台、首套新产品，也将给予必定的风险补贴。

　　3．调剂产业结构 加强功效部件开发制作能力

　　中档数控机床产业化程度低是《方案》要解决的问题之一。“中档数控机床我们能做，然我们做出来的器材，从质量、交货期，到售后服务，都缺乏市场竞争力。”吴柏林说，“不要说跟欧美比，就连中国台湾我们现在都比不过。他以中档数控机床中范例的普通立式加工中心作例子：2004年内地约耗费了1万台，然大陆所有企业加起来共生产2000台左右，而只有八九个生产加工中心工厂的台湾竟向大陆销售了3300台。这阐明我们的竞争能力差，产业化程度低。”

　　在发展专业化生产方面，吴柏林认为，前进产业化程度，从政府导向来说，还是要大力提倡专业化生产。“搞机床，尤其是普及型或经济型机床，大而全、小而全的生产方法是不行的。” 他还特别提到我国机床产业结构中的一个问题，就是主机厂多，要害功效部件专业生产厂少且弱。以数控系统来说，我们的数控系统80%以上是进口的。不仅价格高，进口周期也不能满足主机厂的请求。而且，应用进口的器材组装起来的机床，可靠性和质量也会受到影响。

　　吴柏林因此认为，前进产业化程度，起首要调剂产业结构，加强功效部件的开发和制作能力。其次，企业的技巧改革也要加强，而这方面过去企业欠账太多。“制作高精度的机床，用低精度的普通机床去做，难度是很大的。”

　　4．提升高级数控机床开发能力

　　如果说中档数控机床我们还能做，只是产业化程度低的话，那么在高级数控机床方面，开发能力不足的问题就显得尤为突出。《方案》明确了以企业为主体前进开发能力的方针。吴柏林提到有祈望进入国家数控机床产业化基地的企业，像大连、沈阳、北京、上海、济南、秦川、齐齐哈尔的几家企业，都具备必定的程度，而且这几年发展势头很好。“如果国家再扶持一下，它们可能很快就能上来。”

　　前进开发能力并不是一件容易的事情。就拿数控系统来说，现在西方大的公司对我们采用封锁加倾销的市场战略。起首是封锁，封锁不成绩倾销。其数控系统在中国市场以十分昂贵的价格出售，获取了高额利润。一但中国企业开发出同样产品，他们就立即大幅降价，甚至降到中国企业的成本价以下。在这种情形下，国家就更要给国内企业以扶持，就像当初美、德、日等扶持本国企业那样。

　　另一方面，吴柏林提示企业也要从主观上器重开发的投入。“前几年国内机床企业多数处于亏损状态，无力进行科研和技巧开发，现在过上了红红火火的好日子。然你不能只顾生产那些万元一台的小机床。那样的话，几百万美元、几百万欧元一台的机床你永远都开发不出来。”

　　专家指出，机床企业如欲进入产业化基地，其技巧开发投入不得低于产品销售收入的5%。如果达到了这个指标，将可每年享受国家给予的必定程度的补贴。按照《方案》的目标，到“十一五”末期，国产数控机床以销售额计的国内市场占领率将前进到50%以上，同时，国产全数机床产品的国内市场占领率也将前进到60%以上。

　　数控技巧作为未来先进制作技巧的核心内容之一，正在朝着开放化，网络化，柔性化和智能化方向发展，数控设备产品的设计制作和利用开发都日益显示出基于开放接口标准的模块形态。基于模块和组件的系统构建策略更能体现产品设计制作过程中的人性化思想，每一个模块都是一个有针对性利用领域的技巧产品情势，是该领域技巧原理，利用方案和实现情势的综合体现，是其在数控加工情形下的具体利用，其设计理念和性能指标都体现数控加工技巧的请乞降市场利用的需求，这些充分体现设计者个性化的产品组件通过开放的标准接口情势有机的联合，组成了功效丰富性能完善的数控设备产品。 

　　二    数控机床加工工艺实例分析 

　　完成如图1所示零件的加工。毛坯尺寸ф50×114。

图1 车削加工实例

　　1、图纸分析

　　（1）加工内容：此零件加工包含车端面，外圆，倒角，圆弧，螺纹，槽等。（2）工件坐标系：该零件加工需调头，从图纸上尺寸标注分析应设置2个坐标系，2个工件零点均定于装夹后的右端面（精加工面）·装夹ф50外圆，平端面，对刀，设置第1个工件原点。此端面做精加工面，以后不再加工。

　　（2）调头装夹ф48外圆，平端面，测量总长度，设置第2个工件原点（设在精加工端面上）

　　（3）换刀点：（120，200）

　　（4）公差处理：尺寸公差取中值。

　　2、工艺处理

　　（1）工步和走刀路线的断定，按加工过程断定走刀路线如下：·装夹ф50外圆表面，探出65mm,粗加工零件左侧外轮廓：2×45°倒角，ф48外圆，R20，R16，R10圆弧。

　　·精加工上述轮廓。

　　·手工钻孔，孔深至尺寸请求。

　　·粗加工孔内轮廓。

　　·精加工孔内轮廓。

　　·调头装夹ф48外圆，粗加工零件右侧外轮廓：2×45°倒角，螺纹外圆，ф36端面，锥面，ф48外圆到圆弧面。

　　·精加工上述轮廓。

　　·切槽。

　　·螺纹加工。

　　（2）刀具的选择和切削用量的断定，根据加工内容断定所用刀具如图2所示：

图2 刀具选择图

　　T0101——外轮廓粗加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深2mm，主轴转速800r/min,进给速度150mm/min。

　　T0202——外轮廓精加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深0.5mm，主轴转速1500r/min,进给速度80mm/min。

　　——切槽：刀宽4mm，主轴转速450r/min,进给速度20mm/min。

　　6[ m Bg g0T0404——加工螺纹：刀尖角60°，主轴转速400r/min,进给速度2mm/r（螺距）。

　　——钻孔：钻头直径16mm，主轴转速450r/min。

　　5l3u \/h S L0T0606——内轮廓粗加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深1mm，主轴转速500r/min,进给速度100mm/min。

　　J"I5t5{ ]-F o0T0707——内轮廓精加工：刀尖圆弧半径0.8mm,切深0.4mm，主轴转速800r/min,进给速度60mm/min。

　　数值盘算未知点坐标盘算：P1(40.7,-33.52),P2(42.95,-53.36)螺纹尺寸盘算：螺纹外圆＝32-0.2=31.84、编程

　　设经对刀后刀尖点位于（120，200），加工前各把刀已经完成对刀。装夹ф50外圆，探出65mm，手动平端面。（程序略）

　　三   数腔机床涌现的各种故障及维修

　　数控技巧及数控机床的利用，成功地解决了某些形状复杂，一致性请求高的中、小批零件的主动化问题，这不仅大大前进了生产效率和加工精度，还减轻了工人的劳动强度，缩短了生产筹备周期。然，在数控车床应用过程中，数控车床难免会涌现各种故障，所以故障的维修就成了数控车床应用者最要害的问题。一方面销售公司售后服务不能得到及时保证，另一方面控制一些维修技巧可以快速断定故障所在，缩短维修时间，让设备尽快运转起来。在日常故障中，我们经常遇见的是刀架类、主轴类、螺纹加工类、系统显示类、驱动类、通信类等故障。而刀架故障在其中占领很大比例。在这里，分类介绍一下日常工作中遇见的四工位电动刀架各类故障及相应地解决方法，祈望能给大家供给一些有益的借鉴。所用数控系统是广州数控设备有限公司所生产的GSK系列车床数控系统。

　　故障现象一：电动刀架锁不紧

　　故障原因 处理方法

　　①发信盘地位没对正 :拆开刀架的顶盖，旋动并调剂发信盘地位，使刀架的霍尔元件对准磁钢，使刀位停在正确地位。

　　②系统反锁时间不够长:调剂系统反锁时间参数即可（新刀架反锁时间ｔ＝１.2ｓ即可）。

　　③机械锁紧机构故障 :拆开刀架，调剂机械，并检查定位销是否折断.

　　故障现象二：电动刀架某一位刀号转不停，其余刀位可以迁移转变

　　故障原因 处理方法

　　①此位刀的霍尔元件损坏:确认是哪个刀位使刀架转不停，在系统上输入指令迁移转变该刀位，用万用表量该刀位信号触点对+24V触点是否有电压变更，若无变更，可判定为该位刀霍尔元件损坏，调换发信盘或霍尔元件。

　　②此刀位信号线断路，造成系统无法检测到位信号:检查该刀位信号与系统的连线是否存在断路，正确连接即可。

　　③系统的刀位信号吸收电路有问题:当断定该刀位霍尔元件没问题，以及该刀位信号与系统的连线也没问题的情形下调换主板。

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