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本文從數控機床維修的常見問題出發,明確維修過程中的重點項目。提出了維修要遵循“先易后難、先里后外”的維修原則,以最為合理的維修方式提高維修質量。
2數控機床維修改造中存在的問題
2.1數控機床的故障分類
在機床所產生的故障中,根據實際問題劃分為機械故障和電氣問題,所以在維修中要先確定故障類型,檢查電器系統的運行情況,尤其對設備報警現象、設備過流、運行異常等進行確定。其次在設備維修和升級過程中,會因添加或升級設備添加或更換元件,這會使新原件和設備產生排斥并且提高設備的返修率。
2.2滾珠絲桿的問題
滾珠絲桿在長期工作的狀態下,其中的油會逐步被消耗,一旦油不能祈禱作用就會為整個設備體系帶來運動誤差,所以在設備保養的上要將絲杠的性作為主要的保養內容。絲桿在注油中要避免新舊由重復添加。并對絲桿的支承軸承的運行狀態進行更換,避免設備電源在使用上行成的安全隱患。
2.3漏保制動問題
機床的電機部分會因為電機熱積累和短路等問題造成電路燒毀,根據相關技術標準規定,所有連續工作超過0.5kW的電機必須裝配電動機熱保設備,一旦電機在運行中出現過載和短路的現象,熱保護中的金屬片會出現彎曲,形成機械連接中的短路點,但是有的部件在維修中忽略這一問題,使用廉價的配件,這使電機的熱保護能力下降。同時電動機的電阻反應時間和電流保護器相互矛盾,保護器常常出現時間和常數上的巨大差異,使電路的熱保性能大大降低。
3數控機床維修改造中的要點
3.1堅持“先易后難、先里后外”的維修原則
數控機床在維修過程中必須堅持“先易后難、先里后外”的維修原則。數控機床使用一定時間后自身的故障會逐漸增多,所以數控機床在維修和檢修上要先針對簡單問題進行處理,然后在排除復雜故障。
3.2數控機床結構復雜
數控機床作為一體化設備,在結構上十分復雜。電器件的損壞和連接設備出現的接觸不良都可能直接導致數控機床出現故障,同時在外部環境發生變化的過程中,會引發數控機床的多種問題,所以數控機床在維修和改造中要根據開關、元件、液壓閥等進行仔細研究,注意電控設備的插座和端子位置、以及線路板的插頭座等問題,同時對濕度、油污、粉塵等常規性檢修必不可少,通過對數控機床的日常檢修能夠避免出現大修的狀況,另外還能夠避免機床設備精度受到影響的問題。
3.3進行具體的問題分析
數控機床在維修前不僅要研究好設備的結構圖和電路圖,還要根據實際設備拆裝后進行具體的問題分析,要根據設備所發生的原因和故障進行詳細調查,保證故障出現的原因和解決方法,針對設備故障的針對性和故障性進行合理診斷。在對設備的通電性的控制上,要以數控機床的動態故障查找為基礎,進行故障檢測。
4數控機床維修改造需要注意的技術要點
4.1大型專用數控設備的技術要點
①對于大中型的數控機床的主軸一般都是采用齒輪變速的傳動方式,以擴大恒功率區域的變速范圍,保證低速時可傳遞較大的轉矩。由于齒輪的變速存有“掛檔”的問題,為了預防掛檔時出現頂齒的現象需要采用電動瞬動來完成。因此,在進行大慣量部件的延時時需要采用時間繼電器來進行檢測。②所有的掛檔纖維開關都要與計算機設備相互結合,在進行掛檔順點的控制時,要根據接口輸出確定短向運行命令,但是由于操作程序需要多個元件聯合調試,一旦有一個元件出現問題,PAL系統就不能對電機的運動問題進行處理。③在數控機床的設備中需要特別注意在面板上保留手動掛檔的按鈕開關。④在專有機床的數控改造中,需要進行參數宏調用的方式以實現PLC程序和零件加工程序之間信息的傳遞,最終實現特殊的功能要求。⑤所有的大型數控設備都要注意結構部件的放松和夾緊問題,尤其在坐標軸運動的狀態下要放松設備結構,但部件達到合理位置后必須夾緊。⑥將坐標軸分成高夾、低夾兩個程度,以避免夾緊時出現抖動的現象。
4.2絲杠的維修重點
絲杠維修情況比較復雜。設備在進行數控機床改造和維修的過程中,要根據原操作系統重新設置相關參數,在調整合適的位帶與夾緊帶。振蕩軸的位置固定不能以臨時性作為基準,要保證一次維修就能解決問題。
4.3數控機床設備的導軌
在數控機床的設置程序上來看,機床導軌是主要的機床外界裝置,車床導軌的工藝性和精度性是維修的重點,導軌的替換材料要保證足夠的耐磨性,并且數直。以此避免數控機床導軌在運行過程中出現變形額度情況,具體的設備導軌還要根據導軌性進行防護。另外,一般的機床齒輪都集中在變速箱和主軸箱中,這就要求稅控機床的齒輪精確要高于普通機床,以此保證數控機床的傳動精度,要保證維修后的機床整體結構能滿足間隙傳動的要求。
4.4數控機床維修改造完成后的驗收
數控設備在完成相關調試后要設備的出場檢測標準進行驗收,例如在數控機床的維修中從線路改版、到設備組裝,都要嚴格執行出場檢測,此外在數控機床的調試過程中,要由專人對設備的機械、液壓等操作進行合理調試,所有調試程序都要按照從簡到繁、從內到外的程序來控制,此外,所有的設備維修要根據設備的既有原則進行,不得擅自變更和轉換設備線路布置。
5結語
【關鍵詞】數控機床;檢查裝置;故障分析;維修方法
近年來,我國制造業得到大力發展,我國正從制造大國向制造強國奮進。世界各國工業廣泛采用數控技術,以提高制造能力和水平。數控技術含蓋了機械制造技術、自動控制技術、傳感檢測技術、網絡通信技術、計算機技術等多方面,這些都直接關系到數控機床本身的質量水平。檢測裝置檢測各軸的位移和速度,是數控機床伺服系統的重要組成部分,影響著數控機床的加工精度。本文著重論述數控機床中檢測技術的幾種常見問題和解決方法。
一、伺服反饋斷線報警故障分析
1、故障產生的檢測原理。若數控機床采用半閉環控制或全閉環控制,當檢測反饋異常時,系統就會發出該報警。系統伺服反饋斷線報警分為硬斷線和軟斷線報警。發生硬件斷線報警時,若使用分離型脈沖編碼器,該故障信息是由斷線檢查電路進行檢測的。發生軟件斷線報警時,系統通過伺服軟件進行判別,當指令脈沖與伺服電機反饋脈沖或伺服電動機反饋脈沖與分離型檢測裝置反饋脈沖超過標準設定值時,可判定為軟件斷線。
2、伺服反饋斷線故障診斷方法。主要通過系統的自診斷功能來判斷,看伺服調整畫面中的ALM1和ALM2顯示的數據。
典型案例:一臺配置為FANUC-0TD數控車床,移動X軸發生416號斷線報警。該機床X軸采用光柵尺作為位置檢測元件。診斷方法:首先利用內部位置檢測元件來判斷是否是控制板故障。方法是將37號機床參數的第0位的“1”改為“0”(0表示采用內部位置檢測元件編碼器,1表示采用分離型位置檢測元件)。如果采用內部位置檢測元件編碼器,移動X軸不發生報警,則故障可以確定在光柵尺和電纜上;如還發生報警,則故障可能在控制板。經采用內部位置檢測元件移動X軸,不發生報警,因此將故障確定在光柵尺和電纜上。這時檢查光柵尺和電纜,發現光柵尺頭的連接螺釘松動,將其緊固后故障排除,該故障是硬斷線故障。
二、伺服系統位置檢測裝置故障分析
1、串行編碼器報警代碼分析
在全閉環控制系統中,伺服電動機內裝編碼器的反饋信號是速度反饋,而分離型位置檢測裝置的反饋信號是系統的位置反饋信號。目前編碼器數據傳輸采用串行數據傳輸,但編碼器傳輸出錯或異常時,系統出現相應報警信號及相關報警信息。FANUC-16i/18i/21i/oic系統出現報警時,可以通過系統診斷號或在伺服調整畫面的ALM3、ALM4進行故障原因判斷。串行脈沖編碼器報警的詳細內容,顯示在診斷號NO.202、NO.203上。
2、絕對脈沖編碼器(APC)的報警
案例:一臺FANUC-0MC立式加工中心,由于保存絕對位置編碼器位置信息的電池失效,導致X.Y.Z軸參考點丟失。排除故障方法如下:(1)將PWE改為“1”,修改參數76.1為1,系統參數21#0~2設定為“0”,參數022全部為00000000。此時CRT顯示“000”和“300”報警,即必須關機,并且手動設置參考點。(2)關機再開機,利用手輪手動方式先將X、Y軸移動到參考點位置,這時把參數022改為00000011。表示X、Y軸已經建立好參考點。(3)將Z軸移動到參考點附近,在主軸上安裝一刀柄,然后手動機械手臂,手動調節直至完全夾緊主軸刀柄。這時把參數022改為00000111,表示Z軸已經建立好參考點。修改參數21#0~2設定為1。(4)把PWE改為“0”。關機再開機,核對機床參考點。
三、數控機床主軸的位置和速度控制裝置故障分析
1、主軸編碼器常見故障
(1)主軸不能定向,出現超時報警。故障現象:主軸定向不停止,出現超時報警。原因分析:主軸單元沒有收到編碼器信號或CNC系統沒有收到定向完成信號。處理方法:用手轉動主軸或主軸以一定速度旋轉,在主軸診斷畫面上觀察主軸速度是否正常,如果沒有顯示,更換位置編碼器或編碼器反饋線。
(2)螺紋加工出現“亂扣”故障。故障原因:當系統得到的一轉信號不穩定時,就會出現“亂扣”的故障。原因是主軸編碼器的連接不良、主軸編碼器的一轉信號或信號電纜不良。主軸編碼器內部有臟東西或編碼器本身不良。如果以上故障排除后系統還亂扣,則需要檢查系統或主軸放大器。
(3)加工中心換刀過程掉刀。加工換刀時,為了使機械手對準刀柄實現準確換刀,主軸必須停止在固定的徑向位置。產生該故障的可能原因是主軸位置編碼器一轉信號不良、主軸機械調整不當。
2、典型案例:一臺采用FANUC 0TC系統的數控車床,在執行自動加工程序時,程序無法執行。觀察在程序執行到G01Z-7.5F0.5時,程序就不往下運行了,機床無任何報警。
診斷和處理過程:
(1)觀察G00是否正常,如果工作正常說明伺服系統應該沒有問題。
(2)G01執行的程序是每轉進給(G99),如果改為每分鐘進給(G98),如果還不自動執行程序,檢測系統診斷畫面(FANUC 0系統是700號診斷),可能是沒有接收到主軸速度到達信號或進給倍率為0。
(3)如果每分鐘進給(G98)正常,而每轉進給不執行,則是主軸編碼器壞,編碼器反饋線或接口電路壞,更換相應部分。
(4)處理方法,首先觀察G00程序是否能執行。用MDI功能測試,G00快速移動沒有問題。用G98指令自動執行G01加工程序正常,而用G99指令無法自動執行G01程序。這樣可判斷數控系統沒有接收到編碼器一轉信號。用手轉動主軸,在CRT畫面上觀察主軸速度是否有數字變化,這時發現主軸轉動過程中主軸“S”的數值始終為“0”,可確認沒有主軸速度反饋。打開機箱,檢查主軸編碼器時發現主軸與編碼器連接的同步齒形帶斷開,主軸旋轉時編碼器不旋轉,更換新的齒形帶后故障排除。
四、結語
檢測裝置是一種非常精密和容易受損的器件,使用過程中要避免受到強烈振動和摩擦并保持清潔,以免影響正常信號的輸出;不能超過額定的工作溫度;要滿足額定電源電壓,防止外部電源和噪聲干擾,保證屏蔽良好,以免影響反饋信號;安裝方式要正確等。一般來講,對于數控機床檢測裝置故障,先通過系統開機自診斷功能和系統報警診斷號來分析故障原因。再對故障深入分析,注意總結,平時正確使用并經常維護保養,就一定能降低故障率。
參考文獻
[1]劉永久.數控機床故障診斷與維修技術《FANUC系統》[M].機械工業出版社.2009.6.
【關鍵詞】加工中心;主軸;故障;維修
1 前言
20世紀40年代,美國最先開始研究數控機床,第一臺數控機床在1952年誕生于美國麻省理工學院的伺服機構實驗室,在5年后正式投入使用。1958年,美國的一家機械制造公司將這種數控銑床添加上自動換刀裝置,成為了今天我們常見的加工中心的鼻祖。這種數控中心的一大特點——也可稱為優勢是可以一次裝卡,多次加工,通過自動換到裝置,將各個步驟一次完成,避免了再反復裝卡的過程中對加工精度的影響。這一發明的誕生對于機械制造業而言具有劃時代的意義,因此,世界上眾多工業較為發達的國家都對加工中心和數控機床的研究投入了大量的人力、物力。
加工中心的優點在于一次裝卡,多次加工,切屑時間占工序總時間的80%,是普通機床的4到5倍,大大提高了機加工的速度和精度,同時也降低了搬運、周轉、存放的成本,使加工效率有了質的飛躍,因此,加工中心在現代機械加工領域的應用越發廣泛。但其缺點也是顯而易見的,數控加工中心要求機床的數控系統的高精確性和與機加工系統的緊密配合,為了能達到加工需要,數控中心通常在三軸以上,高級的加工中心通常有5軸,其機構的復雜性是普通機床難以比擬的,其故障的發生和解決也更加棘手,主軸是加工中心產生問題最為頻繁的部分之一,文本將對主軸的主要問題進行詳細的描述。
2 加工中心主軸的主要問題和解決辦法
加工中心的結構復雜,大部分問題可以通過對軟件的調試和重新編寫合適的加工路徑、加工方案來解決。但機加工部分的故障則必須對加工中心進行拆解維修,工作的難易程度迥然不同,在加工中心的故障中,主軸的問題尤為常見和難以處理,其主要故障包括:換刀故障、準停故障、定向故障等三類。
2.1換刀故障
換刀故障占加工中心故障的80%以上,其主要問題為信號不良和執行元件不良,盡管由于加工中心的型號不同,換刀機構的結構各異,但只要認真分析PLC梯形圖,檢查信號流程,這類問題還是比較好解決的。以湖北某廠使用的日本某立式加工中心為例(配FANUC6M系統),該立式加工中心在加工過程中無法正常換刀,刀庫一直處于待機狀態,而沒有報錯,這是加工中心的一個常見問題,和z主軸的位置偏差有直接關系,通過對PLC梯形圖的檢查,該廠的工程設備維修人員發現,刀庫待機的根本原因是z軸伺服系統的累積誤差過大,調整DGN802的停止到位誤差,使其數值在10以下,則問題可以得到解決。
另外,加工中心的結構精密度較高,使用過程應控制環境溫度和潔凈度,避免因溫度過高導致的驅動模塊燒毀和灰塵等污染物導致的主軸軸承卡死現象。
2.2準停故障
加工中心的一大功能是主軸的定向準停,這一功能是加工過程中,自動換刀、對刀、讓刀的前提基礎,準停裝置的故障是加工中心最為常見的故障之一。與此相對的還有電氣準停機構,如磁傳感器型主軸準停裝置、編碼器型主軸準停裝置和數控系統控制主軸準停裝置等。現代加工中心的準停裝置多采用數控系統控制,一般情況下,該裝置的功能體現在:當主軸以一定速度運轉加工零件時,準停裝置可根據定位指令對主軸速度進行調整,使其能迅速同步,從而進入位置控制階段。常見的故障為:高速準停失效;準停的位置精度過低和準停時速度陡升等。
以SIEMENS 810M的立式加工中心為例,高速準停失效的主要原因為主軸實際速度與顯示速度不符,通過調整主軸驅動器的參數,校對實際參數的誤差可以有效解決故障。定位不準的問題則只要處在主軸編碼器上,當主軸準停換刀時,編碼器在主軸停轉一周之內發出了多個零位脈沖,導致了主軸的定位不準,這一問題,多出在編碼器的鏈接電纜器上,通過更換編碼器的電線,增強其電磁屏蔽功能,可以很好的解決這一問題。速度陡升的原因在于位置編碼器的極性反饋,因為數控系統的閉環反饋,當極性設置相反時,本應該減速的過程,反而速度升高,調整位置編碼器的極性設置,使其與加工工序的要求一致可以解決這一問題。另外,準停過程中的速度振蕩,也與位置編碼器的極性有關,可以通過修改極性解決。
2.3定向故障
主軸定向裝置是數控中心的又一重要裝置,是刀具交換與空位精加工的前提條件,在加工過程中,可以使刀具處于某一圓周的具置,并可以作為下一步精加工的定位點,對于加工精度和誤差累積有很大影響。
定位問題的主要原因包括:PLC的輸出信號無效;定位電磁閥故障;接近開關故障和定位液壓缸故障等。通過PLC階梯圖分析判.定故障范圍,逐一檢查排除可以有效解決問題。另外,定向問題還可能電路板和數控原件上,當原件燒壞,控制失效時,也無法做到位置控制,這時候需要對主軸的機械定位裝置和數字電路分別檢查,測試數字電路的有效性,如果信號輸出和返回正常,則可判定是機械故障,否則為電路故障。總之,定向問題多涉及液壓、位置檢測、電路板等三方面問題,應對此多加注意。
關鍵詞:機械數控加工技術;必要性;主要問題;提升對策
前言
伴隨著我國綜合實力的不斷提升,機械加工技術水平落后已經成為了制約我國高新裝備技術發展的重要因素之一,雖然國家幾年來對機械數控加工技術的重視程度不斷提升,也取得了不菲的成績,但是仍掩蓋不了我國機械數控加工技術水平落后于西方發達國家的這一現狀。落后就要受到制約,因此我們應不斷提升機械數控加工技術水平,并且伴隨著電子科學技術的不斷發展,也要加大高新技術的應用,爭取迅速彌補與先進技術中間的差距,最終實現我國綜合國力的不斷提升。
1 提高機械數控加工技術水平的必要性
機械數控加工技術的廣泛應用,帶動了我國相關產業的發展,并且隨著信息技術的不斷發展,其主要管理手段也逐步完成了數字化,相對于傳統的機械加工技術來說,計算機控制不僅可以提高加工效率,還可以提高加工精度,已經取得了顯著地效果。但是從我國目前的機械數控加工技術的整體效果來看,該技術的應用缺乏靈活性,尚未將其功效全部發揮出來,與此同時由于機械數控加工系統的調試時間較長,需要工作人員具有非常豐富的操作經驗,否則很容易出現失誤而影響加工質量。可以看出我國的機械數控加工技術水平仍需提高,為了解決這一現狀,應在全面普及機械數控加工技術的基礎上,充分發揮微電子技術與信息網絡技術的特點,通過對常見問題的分析和總結,制定出科學有效的應對措施,從最基層著手,實現我國機械數控加工技術水平的不斷提升。
2 機械數控加工技術存在的常見問題
2.1 在編寫程序方面的問題
程序的編寫質量直接影響著機械數控加工技術的實際使用效果,因此說我們應提高對程序編寫方面的重視程度,作者根據個人多年來的教學經驗,總結出下列幾方面對策,分別是:
(1)加大對程序編寫人員的教育、培訓力度,使編寫人員的技術水平不斷提升,并且隨時更新技術資料,再通過大量的數控機床切削模擬演練,使每個編寫人員都能夠掌握需要的技術以及實際經驗。
(2)加強程序編寫人員基礎知識的掌握程度,保證其能夠完全熟悉和掌握數控機床的指令以及其中包括的隱藏功能。
(3)保證編寫程序的實用性,在對設備有著充分了解的基礎上,應針對性的編寫程序,減少走空刀等情況的發生。
2.2 人為因素
我國的機械數控加工技術正處于發展階段,雖然得到了廣泛的應用,但是仍舊由于人為因素或者其他客觀因素而導致企業的機械數控加工設備出現大量問題,這個現象有著逐步加劇的態勢。機械數控加工設備由于人為誤操作等因素會不斷加速設備的老化,而設備的老化就會導致設備加工精度降低,這樣不僅會影響數控加工技術的使用,還會給產品制造質量與速度帶來極為不利的影響。因此說設備管理人員應對機械數控加工設備進行定期檢查和不定期抽查,來保證設備不存在隱患,一旦發現問題應立即通知維護人員進行保養和修理。此外,由于不同加工精度的零件對于機械數控加工設備的要求也存在很大差異,因此說按照零件的加工精度的不同區分進行加工,一些加工精度不高的零件只需要在規定時間內完成即可,不需要考慮加工精度,這對于延長機械數控加工設備的使用壽命具有非常大的幫助作用。
2.3 換刀問題
當加工數量過多時,為了保證零部件的加工質量與加工效率,我們需要進行換刀,這是最為便捷的方法之一,如果選擇的刀具不合適,輕則導致零部件的加工精度不足,重則直接導致零件報廢。選擇合理有效的換刀方式不僅可以保證機械數控加工設備受到很少或者不受影響,還可以減少換刀時間的浪費,除此之外,還能夠降低生產成本。因此說選擇合適的換刀方式對于機械數控加工設備效率的提升具有極大的幫助作用,在這一過程中我們應對設備的各種因素進行有效掌握,保證換刀的正常進行,例如:刀具的順序、位置以及走刀線路的布置等等,唯有將一切可能影響換到效率的因素都進行充分考慮,才能夠在保證零件加工質量的同時,提升設備的加工效率。
3 機械加工數控技術水平的提升策略
3.1 建立完善的人力資源管理模式
21世紀科學技術是第一生產力,企業發展的核心就是人才,因此企業應對人力資源管理模式的建立和完善予以足夠的重視,并通過加大人才培養力度,實現企業專業化、高素質人才的不斷輸出,為企業的長遠發展提供足夠的助力。總之,企業應在員工的素質與質量上下足夠的功夫,囤積和儲備足夠的人力資源,這就可以使企業在激烈的市場競爭中獲得足夠的先機。
機械數控加工技術對于編程人員的素質與能力要求非常高,因此說企業應將編程人員的培養放在首位,應通過加強對編程人員的教育、培訓,優化編程人員結構的方式,促使企業編程人員編程能力的不斷提升,進一步實現企業數控機床加工能力與加工精度的提高。
3.2 采用先進的機床設備管理模式
與普通設備不同,機械數控加工設備的管理和維護需要使用科學的方法來進行。伴隨著電子信息技術的不斷發展,機械數控設備的管理和維護也都需要使用計算機來進行集中管理,并且由于數控設備的信息采集、整合以及交流、共享都需要計算機來實現,這就大幅度降低了機械數控設備的管理和維護成本。作為機械數控加工技術升級的重要組成部分,我們應改進數控設備的信息化管理方式,對機械數控加工技術進行優化,使我國的數控加工技術水平穩步提升。
3.3 合理選擇刀具型號與種類
機械數控加工技術水平的提高離不開機床刀具的合理選擇,因此我們要根據機械數控設備加工零件精度、階段以及形式的不同,選擇最為恰當的切削工具,安裝合理的機床刀具不僅可以提高機械數控加工設備的加工質量與加工效率,還能夠大幅度改善原有機械數控加工技術水平。不同的刀具在用途、性能以及材質方面有很大的不同,因此說我們必須選擇恰當的加工刀具減少對數控加工水平的影響。刀具按照材料分可以分為三大類,分別是:硬質合金、陶瓷和超硬刀具材質以及高速鋼三種,按照工藝用途又可以分為銑刀,孔加工刀具,螺紋刀具等,因此我們應對其進行合理選擇,例如:平頭型刀具不僅可以保證切削效率,還能夠保證加工質量,陶瓷刀具加工質量高、耐磨性好。不同材質和性能的刀具適用于不同的加工階段和加工方式,因此我們在選擇是要在了解實際情況的基礎上結合實際需求來進行選擇,唯有如此才能夠充分提高機械數控加工技術水平。
4 結束語
綜上所述,為了提高企業的核心競爭力,機械數控技術水平的提升工作刻不容緩,作者雖然工作在教育戰線,但是對機械數控技術的現狀有著充分的了解,機械數控技術的落后已經極大的制約了我國制造行業的發展。因此,根據個人多年來的一些研究經驗,并結合當前我國機械數控技術的實際情況,提出三條適宜的技術提升策略,希望能夠對我國機械數控技術水平的提升有所幫助。
參考文獻
要培養學生具備良好的職業道德和職業素質,具有熟練的職業技能、具備持續發展的能力、具有扎實的、系統的專業知識去解決實際問題的綜合能力,傳統的教學方式將無法達到此目標,必須進行一體化教學,必須具備相應的實踐技能教學條件,同時需要教師思維跟進、教學法改革。一體化教學就是知識、理論、實踐一體化;教、學、做一體化;時間、地點、內容、教師的一體化。常見問題:分離的安排。單元教學中,先講后用。整體教學中,先集中理論,最后綜合實踐。大型實踐課中沒有知識、理論的配合。這些都是常見的非一體化安排,教師的觀點應更新換代。為此,我們將教室搬到實訓場所,先將學習內容項目化,學習以任務式,作業以產品式提交。理論知識與實際技能操作、發現問題與研究解決問題的方案都結合在一起,以項目化的教學方式完成。把課程需要掌握的內容從“老師講過”、“老師講得好”、“老師完成了教學進度”為基本要求,變成以學生有興趣、學生有能力去“操作”好。學生學習知識不是老師“教”會的,而是學生“學”會的;能力不是老師“講”會的,而是學生“練”會的。實踐教學基地提供了這樣必要的一體化教學條件。
2實踐教學基地建成“校中廠”模式,提升學生專業技能和職業體驗
依托廣西機械工業優勢,引進產品、引進管理、引進企業文化,積極參與企業的零件外協加工,建設生產性、經營性實訓基地,以產促學。安排一年級學生進行金屬工藝實習,安排二年級學生進行綜合制造生產實習,安排畢業班的學生結合企業產品做為畢業設計課題。每天兩班輪班,每班6小時,學生全面參與生產過程,其生產過程與企業生產工藝完全相同,模擬工廠模式管理,培植學生的職業觀念,即實踐教學基地建成“校中廠”模式。基地邀請行業、企業的專家來校兼課和講座、參與修編新的教學大綱和教學計劃。強化實踐教學環節,以技能點為核心,重新規劃課程,以項目為主線,整合課程。以項目教學、任務驅動、案例分析為主要手段,切實提高學生的實踐操作能力,同時,聘用企業技術人員和能工巧匠擔任學生的實習、實踐的指導工作。目前,實訓基地在校企合作方面,正在向生產型實訓基地轉型,承接了斯科特機械公司、南寧機械廠等企業外協件的加工。體現了“師傅就是教師”,“產品才是作業”,讓學生參與企業的零件制造。校內基地建立了真實的生產環境,使學生能感受到企業生產的氛圍,再把學生送到企業頂崗實習,在實習中鞏固專業技能,初步形成了“校中廠”,同時體會“廠中校”職業感受。教學的同時,我們注重與企業技術交流。如為廣西建工集團公司、廣西糖業等企業開辦技術培訓班,進行職業技能培訓和考證。
3實踐教學基地拓展為綜合素質培養的搖籃
3.1基地成立了專業建設委員會從南寧發電設備總廠、廣州數控公司等企業聘請高級工程師,參與建設和開發。開發了《數控加工技術》、《數控維修技術》兩門課程為項目過程教學一體化課程,以項目任務驅動教學,《數控加工技術》被確立為院級精品課程,獲自治區教改立項;《數控維修技術》獲院級課程和重點課程。
3.2校企合作組建冠名班與桂林福達公司和玉柴公司簽訂“訂單式”培養合作協議書,組建了桂林“福達班”和“玉柴班”,近兩年向這兩家企業輸送人才153人;與廣州數控公司、深圳職業技術學院等單位簽訂培訓合作協議,近兩年進行培訓就業一體化的學生共計73人。
3.3基地積極參與各級技能競賽2010年南寧市職工數控技能大賽,南寧總工會委托我院在數控實訓基地集訓訓3名選手,積極參加區內外數控大賽,有多人次教師競賽獲名次,多批次學生獲獎,大大提升了學生專業技能。其中鐘海強參加數控車工競賽獲個人第二名、參賽教師度國旭獲銑床組第三名,劉唐榮獲高職組第三名;2011年為廣西建工集團培訓員工參加廣西第四屆柳工杯數控大賽;實踐教師多次參與數控大賽命題、評委工作,目前爭取我院能作為南寧市數控大賽和廣西數控大賽賽區之一。
3.4基地資源共享、積極參與企業生產服務近年來,承接了南寧斯科特有限公司、南寧機械廠、廣西馬土特機械有限公司多批外協件加工,共計近5萬多件。主要由操作技能優良的學生進行加工,企業派師傅進行指導和驗收。學生在學習期間就能參與企業的生產,為以后參加工作積累了一定經驗,同時也幫廠家解決了一定生產能力不足的問題,專任老師也參與其中,對一些具體的生產工藝問題進行了解決。
3.5職業資格鑒定提升學生職業競爭能力近兩年,鑒定數控銑床中級操作證、數控車床中級操作證、數控機床裝調維修證257人次,數控教學團隊教師參與數控機床裝調維修證國家試題庫編寫,近年來培養的學生能快速適應企業工作崗位,很多都成為了了企業技術骨干,學生職業競爭能力大大增強。
3.6國際合作與交流學院外教處積極支持基地開展對外交流與合作。在基地人員出國訪問、合作研究、聘請專家、引進人才、專項資助等方面給予基地特殊支持,以擴大基地的開放性和社會影響。數控梁教師到美國半島大學交流學習一個學期,計劃與美國半島大學、新加坡理工學院、越南理工學院合作辦學,互相派學生交流學習一、二學期。
3.7進行產品的開發和科學研究充分利用新配置設備,如西班牙進口的三坐標測量儀、五軸數控加工中心和數控銑床等,進行產品逆向設計、模具設計,給教師提供了科研的基礎條件,同時,學生到科研團隊中參與科研,培植學生的科研意識,培養學生敢闖、敢冒險、敢于懷疑和批判的創新精神。
4結束語
【關鍵詞】薄壁零件;加工變形;工藝措施;誤差補償;高速切削
薄壁零件通常也叫薄殼零件,這類零件的壁厚和它的軸向或徑向尺寸比較相差很懸殊,一般認為零件的壁厚與零件最大尺寸比值小于1/20時,就屬于薄壁零件。由于這類零件具有重量輕,節省材料,結構緊湊,占空間位置少等特點,因此在機械、航空航天、船舶等很多領域中有較廣泛的應用。當然這類零件的加工方法有多種,例如車削、沖壓、焊接、滾壓等,但對于一些截面比較復雜而尺寸精度和表面粗糙度要求又比較高的薄壁零件,經常采用車削的方法來加工,因此車床上車削加工薄壁零件是一種很重要很普遍的加工方法。
在實際車削加工過程中,由于薄壁零件的毛坯剛性差、強度弱,所以容易發生變形,導致零件的幾何精度、位置精度、表面質量等受到影響,易保證零件的加工質量,給車削加工帶來一定的困難。因此如何提高薄壁零件的加工精度,減少加工變形,保證產品合格率是業界內越來越關心的話題。因此對薄壁零件切削過程中的常見問題及解決方法作如下討論。
1.工件裝夾不當產生變形
薄壁零件在夾緊力的作用下容易產生變形,影響工件的尺寸精度和形狀精度。車削時為了方便,常采用三爪自定心卡盤裝夾工件,如圖所示,用三爪自定心卡盤裝夾薄壁圓柱零件外圓加工內孔時的示意圖。當卡爪夾緊工件時,由于卡爪和工件外圓表面間的接觸面太小,導致夾緊力分布不均勻,在夾緊力的作用下,工件與卡爪接觸的部位產生彈性變形,使零件呈現出三棱形如圖1。三棱形內孔經過車削加工為圓柱孔后,不松開卡爪測量孔的尺寸,完全能符合零件圖所規定的尺寸要求如圖2。但由于內孔的加工是在工件已產生彈性變形的狀態下車出來的,加工完畢松開卡爪后,卸下的工件外圓因彈性變形恢復成圓形,而已加工出的圓柱孔則變成三棱形,如圖3所示。
同理用一般三爪卡盤的卡爪漲緊薄壁件的內孔加工外圓表面時,也會出現類似的變形情況。
為避免出現這種情況,可用措施如下:
1.1采用開口過渡環
根據工件的外徑做一個開口過渡環,將其裝配在工件在外面,三爪卡盤直接和過渡環接觸夾緊,而工件則通過開口過渡環來夾緊,這樣夾緊力也就均勻分布在極大的工件接觸面上,可避免工件的裝夾變形,如圖4所示。
1.2采用專用卡爪
專用卡爪也就是軟卡爪,采用軟金屬材料并加大接觸面,工件夾緊時夾緊力就能較均勻地分布在較大的工件接觸面上,可有效地避免裝夾變形。使用軟卡爪裝夾薄壁零件是一種即簡便又行之有效的裝夾方法,軟卡爪可根據工件的實際情況做成不同的形狀。為提高定位精度,在使用卡爪前,應使其在夾緊或漲緊狀態下,根據工件尺寸對其定位基面精車一刀,使它和工件定位基準尺寸一致,如圖5所示。
1.3變徑向夾緊為軸向夾緊
由于薄壁零件徑向剛性比軸向差,為減少夾緊力引起的變形,當工件結構允許時,可采用軸向夾緊的夾具,以改變夾緊力的方向,如圖6所示。
1.4增加套類薄壁件毛坯剛性
在零件的夾持部分增設幾根工藝肋或凸邊,使夾緊力作用在剛性較好的部位以減少變形,等加工終了時再將肋或凸邊切去,如圖7所示。
2.切削力引起變形
當刀具切入工件擠壓被切削金屬時,材料內部晶粒變形,分子之間產生滑移,形成材料與晶粒之間的內摩擦。當切屑形成后,它又沿著刀具前面排出,切屑和刀具前面之間、刀具后面和工件加工表面之間形成外摩擦。內、外摩擦力在切削過程中作用在刀具上,阻止刀具進行切削,形成切削抗力即切削力。它是由幾個分力組成的空間力,為便于分析計算,一般將其分解為相互垂直的三個力:主切削力、徑向切削力和軸向切削力。
徑向(軸向)切削力使刀具在切削過程中產生徑向(軸向)反作用力,使工件產生彈性變形和振動。若工件不同部位剛度不同,則在切削加工時產生的彈性變形也不同,使刀具實際切去的材料厚度不同,最終導致工件產生變形。
例如工件兩端剛度好,越靠近中間剛度越差,則在徑向切削力的作用下,越靠近中間產生的彈性變形越大,即“讓刀”越嚴重,致使刀具在兩端切去的金屬多,中間切去的金屬少,則加工的工件呈現中間厚,兩端逐漸減薄的曲面形狀。
軸向切削力同樣由于工件從中心到外徑處剛度的不一致,產生不同的彈性變形,最終導致工件端面不再是一個平面而呈現一個凹心面或凸肚形狀。
在實際切削加工過程中,切削力是必然存在不可消除的,但可以采取有效措施來改變切削力的大小,從而減小工件因切削力而產生的變形量,提高加工質量。對切削力有影響的因素有很多,主要歸納為幾下幾方面:
2.1刀具的幾何參數
2.1.1前角
在一定范圍內,切削力隨前角增大而減小。因為前角的大小,決定著切屑變形情況和切屑與刀具前面的摩擦情況,若前角增大會使切屑變形和摩擦均減小,切削力減小。但前角不能太大,否則會使刀具的楔角減小,刀具強度減弱,刀具散熱情況差,磨損加快,所以,一般車削鋼件材料的薄壁零件時,用硬質合金刀具,前角取 5~20°,粗車時取小值,精車時取大值。
2.1.2后角
一般情況下,切削力會刀具后角的增大而減小,因為后角決定著刀具后面與工件切削表面之間的摩擦力大小,后角大,摩擦力小,則切削力減小。但后角也不能太大,否則會引起刀具強度減弱等不良后果。在車削鋼類薄壁件時,硬質合金刀具后角取2~12°,粗車時取小值,精車時取大值。
2.1.3主偏角
刀具主偏角 在30~60°時,主切削力隨主偏角的增大而減小;主偏角在75 ~90°時,主切削力隨主偏角的增大而增大;通常主偏角在60~75°時,主切削力較小。此外,主偏角的增大,使軸向切削力增大,徑向切削力減小。車削套筒類薄壁零件的外圓表面時,取大的主偏角。
2.1.4刃傾角
刃傾角的變化,對主切削力的變化不大,但對軸向、徑向切削力的影響卻很大。實驗表明,當刃傾角增大時,使軸向切削力增大,徑向切削力減小。
2.2切削用量的選擇
車削過程中,背吃刀量和進給量增大時,切削面積將增大,導致切削力增大。但當切削面積相同時,增大進給量比增大背吃刀量對切削力增大的影響要小。所以,粗加工時,背吃刀量和進給量可以取大些,背 吃 刀 量 一 般 在 0.2~2mm,進 給 量 一 般 在0.2~0.35mm/r:精加工時,背 吃 刀 量 一 般 在 0.2~0.5mm,進 給 量 一 般 在0.1~0.2mm/r 甚至更小。
當切削速度大于50m/min時,隨著切削速度的增加,前刀面上的摩擦系數減少,剪切角增大,變形系數減小,切削力將減小。因此粗車時要選用50~80m/min,精車時用盡量高的切削速度,可選用60~120m/min,但不易過高。因此在切削加工時,需合理選用三要素才能有效減少切削力,從而減少變形。
3.切削熱引起變形
在車削過程中,由于切屑變形和切屑、刀具、工件間的摩擦,產生大量的熱,它傳到刀具上使刀具的硬度降低,加速刀具的磨損,使工件加工表面光潔度降低,它傳到工件上,使工件產生熱變形。使用切削液能夠吸收并帶走切削區域大量的熱量,減小工件因熱變形產生的誤差,切削液還能滲透到工件和刀具之間,減小摩擦并沖走吸附在刀具和工件上的細小切屑。因此合理地使用切削液能減小切削力,提高刀具耐用度,提高加工表面質量,使工件不受切削熱的影響而產生變形,保證加工精度要求。車削鋼類薄壁零件時,一般建議使用乳化液,而工件表面質量要求高時使用礦物油較好。
4.振動影響精度
車削薄壁工件時,變形與振動相互影響,使工件變形加劇,影響工件加工精度。雖然振動不可能完全消除,但采取必要的措施可以減少振動。
(1)調整車床的主軸、刀架、床鞍等運動部件的間隙,使其處于最佳運轉狀態,加強工藝系統自身的剛度。
(2)使用吸振材料。
用軟橡膠片、橡膠軟管、泡沫塑料等吸振材料,填充或包裹工件后進行車削,有減振甚至消振的作用。薄壁工件內孔精加工完畢后,精車外圓前可將預先準備好的軟橡膠片卷成筒狀,塞入工件孔內,當工件旋轉時,在離心力的作用下橡膠片將緊貼孔壁,能阻尼減振并防止振動的傳播,若薄壁工件的外圓已完成精車,需繼續精加工內孔時,可將軟橡膠膠管均勻地繞在工件外圓上,也能獲得較少振動的效果。
(3)遠離振源。
車削中途發生振動應立刻停止,先用降低主軸轉速、減小背吃刀量、增大進給量的方法消除振紋。然后對刀具幾何角度是否合格,工藝系統剛度的好壞等進行仔細檢查,無誤后重新開始車削。
5.工藝路線的擬定
薄壁零件由于本身剛度差,易變形,因此其工藝過程可劃分為粗車、半精車和精車三個階段來擬定工藝路線。在粗車中產生的誤差和變形可以通過半精車和精車給予修正,并逐步提高零件的精度和表面質量,得到合格產品。
在考慮工藝路線時還應重視熱處理的安排。在毛坯形成后,粗車前之前應安排人工時效處理,這可消除毛坯制造過程中產生的殘余應力,為粗車減少變形量。在粗車后,精車前,必須再安排 一次或多次時效處理,以消除粗加工時產生的應力。對于提高工件表面硬度、改善工件表面力學性能的淬火、滲碳淬火等熱處理通常安排在半精加工和精加工之間。
6.薄壁零件新型加工方法
6.1誤差補償技術
薄壁零件的數控加工技術是現代制造企業的核心技術,誤差補償技術應用于薄壁零件加工是通過分析各種不同的誤差來源及變化規律,建立適當的誤差模型進而有效克服切削力變形、熱變形等數控機床加工誤差因素的影響,提高零件加工精度。其中南京航空航天大學何寧教授提出的刀具偏擺數控補償工藝,基本思想是通過建立受力模型、變形模型及數控補償模型得到數控補償方案,是使用有限元分析法,模擬分析切削加工時變形的大小,在數控編程時通過刀具偏擺,讓刀具在原運動軌跡基礎上按變形程度附加連續偏擺,補償因變形而產生的讓刀量,實現一次清除讓刀殘余材料,使薄壁零件壁厚精度得以保證。從而保證加工精度。數控補償工藝需配備高精度五軸數控機床,適用于高端制造行業,如航天航空加工中。
6.2高速切削加工技術
高速切削是當今制造業中一項快速發展的新技術,一般認為應是常規切削速度的5~10倍。在工業發達國家,高速切削正成為一種新的切削加工理念。切削溫度、切削力通常隨切削速度升高而升高,但超過一定范圍后,反而隨切削速度的升高而下降,如圖8所示。所以高速切削薄壁零件具有以下優越性:
(1)高速切削時,由于采用極小的切削深度和很窄的切削寬度,因此和常規切削狀態下的切削力相比至少可減小30%,所以在加工薄壁、薄板類零件時可減小加工變形,易于保證零件的尺寸精度和形位精度。
(2)高速切削時由于切削熱的95%將被切屑帶走,工件溫度升不高,工件的熱變形小,這對于減小薄壁、薄板類零件的變形非常有利。
(3)由于工件的表面粗糙度對低階頻率最為敏感,而高速切削時,刀具切削的激振頻率很高,遠離了零件結構工藝系統的低振頻率范圍,不會造成工藝系統的受迫振動,從而避免切削振動,實現平穩切削降低了表面粗糙度,使加工表面非常光潔,可達到磨削的水平。
(4)高速切削加工允許使用較大的進給率,比常規切削加工提高5-10倍,單位時間材料切除率可提高3-6倍,加工效率得到很大提高。
圖8 高速切削區概念
超高速機床是實現超高速切削的前提條件和關鍵因素,因此機床制造難度大,刀具和計算機輔助設計生產軟件等技術含量高,價格昂貴,投資很大,目前國內的高速切削水平和國外相比還有較大的差距。
本文介紹薄壁零件常見種類及特點,分析了薄壁零件在加工中較易出現的一些問題并提出了相應解決方法,希望在實際生產加工過程中能有一定的借鑒性。另外對薄壁零件高精度、高效率加工的幾種新型方法作了簡單的闡述,雖然這些技術在國內加工水平還不夠成熟,但只要我們緊跟世界各種先進切削技術發展步伐,加強對薄壁零件加工方法及工藝技術的研究,肯定會縮小與發達國家的制造能力上的差距,使各種先進制造技術得以推廣發展。
【參考文獻】
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[3]陸劍中,孫家寧.金屬切削原理與刀具[M].北京.機械工業出版社,2011,7.
關鍵詞:機械制造;自動化實踐
1前言
機械制造及自動化是一類知識豐富,具有較強專業性、技能性的學科。自動化技術的創新發展令其綜合優勢滲透至機械制造領域中,并發揮了核心效用價值。因此兩者的結合需要豐富實踐生產經驗,提升技術工藝水平,應重點關注生產制造階段中各類常見問題,制定科學有效的應對策略。
2 機械自動化發展狀況
機械自動化技術產生自上世紀初期階段,便實現了快速發展,在社會生產眾多行業實現了廣泛應用。尤其是信息時代,計算機、網絡信息技術的集成化發展,創建了計算機集成生產制造體系,全面加快了機械自動化的優化更新速率。良好的發展環境為機械自動化開創了廣泛的發展機遇,發達國家則取得了驕人成績。而在我國,機械自動化發展還需進一步深化擴充。雖然,我國較多制造生產行業意識到機械自動化應用技術的綜合優勢,并逐步積極引進,然而,同工業發達區域比較,我國機械制造自動化發展程度仍舊存在一定差距。
管理層面,工業發達地區全面應用計算機技術進行管控,注重組織以管理,推進實踐生產模式的優化更新,并創立了準時生產、精細化建設、敏捷快速制造、并行工程建設等新型管理思想與豐富技術手段。然而我國一些大型企業單位對于引入計算機技術手段強化服務管理卻沒有全面重視,而較多小型企業單位則仍舊停留在經驗管理發展階段。設計工作中,較多工業大國均快速優化更新設計準則以及信息數據,應用創新設計方式,并引入CAD計算機輔助手段優化開發規劃,逐步進入了無紙化設計以及高效生產的時代。而我國應用CAD技術的整體百分比仍需進一步提升,致力于設計投入,方能提升綜合發展水平。應用制造工藝階段中,較多工業發達地區應用高精密性生產、精細化加工、納米、微米手段、微型機械生產、激光加工、電子技術手段、復合生產模式以及超塑加工生產等創新方式,令產品制造更為精密、細致,生產效率全面提升,發揮了機械制造自動化技術顯著優勢價值。然而我國在實踐生產階段中對該技術的普及應用卻仍舊需進一步強化,擴充開發投入與細化研究。機械制造自動化技術的快速發展,令數控機床、現代化集成管控制造體系、柔性化生產單元、系統以及加工生產中心創立形成,并實現了大范圍應用,營造了柔性化、集成性、自動化與智能化的生產模式。我國機械化生產中應用該類高尖端自動化技術手段則呈現出普及率有限,沒有注重擴充投入,自動化生產水平有待進一步提升的狀況問題。
3 機械制造自動化同CAPP技術的集成應用
機械制造生產階段中,工藝流程設計為有效連接產品規劃以及工廠生產制造的媒介樞紐,可進行各類生產計劃以及管理控制的統籌協調,為其提供必要依據。還為企業生產工藝過程創建了良好的法規制度。進行工藝過程的規劃設計,需要積累豐富經驗,實踐階段中會受到較多因素的作用影響。倘若一味的進行傳統生產工藝的設計,則無法全面適應當前機械制造生產市場產品多樣性、小批量性的綜合需求。為全面適應現代化機械制造技術的快速發展以及市場建設的現實特征,應用CAD以及CAM技術系統,實現集成智能的發展則成為形勢所需,而該過程之中CAPP技術起到了無可替代的重要作用。伴隨計算機、網絡技術在機械制造生產行業中的擴充應用,實現輔助設計技術CAD以及輔助制造技術CAM的有效集成成為必然趨勢。在兩類技術之間,發揮橋梁媒介作用的工藝過程設計的相關輔助技術CAPP則逐步誕生。該技術優勢功能在于,可進行設計信息的整體錄入,比選具體的工藝路線并進一步明確工序內容以及應用的機床工具、生產刀具等設備。同時,應用該技術可明確機械制造生產具體的切削量,并進行所需工時以及投入成本的進一步估算,將相關工藝文件進行全面輸出。從上述工作過程不難看出,應用該技術需要掌握有關金屬切削的技術手段與理論知識,同時應明確機械生產加工具體的工藝規程,熟悉典型零部件的生產加工工藝,了解表面質量信息,掌握成組技術、明確切削機床操作應用、各類刀具夾具生產應用技巧。還應學會應用計算機技術進行繪圖制作,完善數據信息整理,進行豐富圖形的集成操作,構建幾何以及特征系統建模,組建系統化工程數據庫,掌握相關CAM以及CAD應用技術。
由此可見CAPP技術應用具有一定難度,且相對復雜。然而其優勢作用顯著,可全面摒棄以往手工制作工藝文件的滯后模式,令實踐工作效率顯著提升,并令生產周期全面縮減,確保工藝文件內容的良好一致,提升工藝規程整體精密性,預防生產管理階段中出現的偏差錯誤,并為機械自動化工藝生產過程的良好優化以及集成生產開創有利的環境條件。集成生產制造計算機體系核心內容為全面優化集成,CAD
以及CAM 技術的集成應用則構成了計算機集成制造體系的技術單元以及內容核心。該體系之中CAPP技術可由CAD模塊內快速的掌握各零件的內容信息。包括幾何、工藝參數以及材料信息等,進而可取代人機交互進行的零件信息錄入,節省生產環節所需時間。應用CAPP將輸出CAM需要的各類資訊信息,而該目標的實現需要設計以及制造產品的兩環節完成集成化的信息提取、綜合交換、共享應用與全面處理。
伴隨計算機集成制造系統的全面推廣與拓寬研究應用,CAPP逐步成為機械制造自動化生產領域的核心工具,并逐步受到全面重視。倘若仍舊采用傳統的人為操作與干預指導,進行CAD技術以及CAM技術的集成,借助圖紙實現信息的獲取交換以及綜合處理應用,該類過程將包含不斷的重復處理,還會引發中斷等不良問題,增加了中間冗余環節,并會對產品的規劃設計,機械制造生產工藝的整體質量以及工作效率造成不良影響。為此只有科學應用CAPP體系技術,方能有效的應對CAD、CAM 同CAPP的互聯操作問題。還可全面實現數據庫信息通過CAPP完成加工處理與現代化集成應用。計算機集成制造體系各類分系統,則需要應用CAPP完成各類數據信息的呈現應用,進而制定有效應對決策。
4 發展機械制造自動化,提升實踐生產效率
基于機械制造自動化技術的綜合優勢,應繼續擴充研究開發力度,引入計算機、自動化技術,完善數控編程,優化數控操作系統,提升實踐生產效率。同時可引入計算機虛擬仿真技術,進行機械制造自動化生產加工的有效模擬與仿真,豐富工作人員實踐操作經驗,令其通過綜合訓練,提升自動化生產水平。機械制造數控加工開放性特征,適應于引入計算機網絡系統技術,利用其通信協議,基于網絡平臺,借助圖形呈現、動態模擬、快速通信完成獨立功能系統模塊的開發,并借助通信通道高效完成信息處理交換,符合開放機械自動化數控加工管控的整體需求。
5 結語
總之,機械制造及自動化生產發展是適應時代特征、滿足市場需要的必然趨勢。實踐工作中,我們只有明晰自動化、現代化技術、計算機手段應用特征,促進機械制造科學引入自動化手段,實現系統集成應用,方能提升工作效率,實現創新發展,擴充生產效能,創設顯著的經濟效益與社會效益。
參考文獻:
>> 本土中高端電機潛力大,半導體引領技術升級 安森美半導體先進電機控制技術滿足更高能效要求 功率半導體挖掘節能潛力 半導體業變遷,本土地位上升 部分電機半導體廠商的解決方案 半導體器件封裝技術 半導體制造技術 網絡技術融合和升級需要靈活的半導體解決方案 半導體技術最新發展 半導體巨頭的技術選擇 半導體技術撐起可穿戴世界 半導體制造技術綜述 半導體材料技術動向及挑戰 能源危機和半導體技術 創新與引領 邁向中高端 自動化將成為半導體市場最具潛力領域之一 衰退嚴重 本土半導體業20年來首度負增長 飛兆半導體為電機能源消耗減負等 意法半導體的高集成度硬盤電機控制器芯片 四大發展趨勢加速半導體在汽車中的應用 常見問題解答 當前所在位置:
關鍵詞:電機;交流;伺服;控制器
電機驅動的三大類
從硬件角度看,電機驅動包括變頻器、驅動和伺服三大類。區別是:變頻器是簡單的VF控制、以“處理器+功率模塊”為主,再加上一些保護措施。驅動加上了電流檢測,電流檢測跟扭矩直接相關,參與到整個控制算法。伺服是在驅動器基礎之上加上位置和速度。
變頻器基本上用在建筑機械、港口機械、電動自行車、變頻空調,或者泵、風機等中。驅動應用是用在工廠自動化。伺服用于先進制造,例如CNC(數控機床)和機器人等。市場驅動因素
有三大原因促進了電機驅動市場。第一是能源效率。據統計,在整個國家的能源消耗中,電機占了約40%的消耗。可見從電機上能夠節省出來的能量會是非常巨大的,所以節能需求是電機的一個永恒主題。第二是生產效率,與工廠自動化相關:另外還包含人員的效率,即研發工程師的產出效率。第三是聯機、互通性。互通性更多體現在先進制造上,即運動控制系統,或多軸聯動系統。工業4.0或工業IoT(物聯網),是基于原有的基礎設備做了網絡上的提升,所以屬于互聯互通性。
再有,現在我國有強制性的標準,把低效率的電機用高效率的電機進行替換,并有適當的政府補貼,比如注塑機,把由液壓控制變成電機控制:電動汽車的采用等。國家政策帶來的直接結果,就是電機市場總量的持續攀升。
節能與“中國制造2025”政策帶來的趨勢,就是伺服和驅動器在整個電機控制當中的比例逐步上升。例如,現狀是70%-80%的市場還是低端的產品,但先機電機產品的比例會逐步提升,例如機器人產業,國家希望在2025年國產化的比例達到45%。我國電機市場現狀
工業4.O很熱,但工業4.O可能不太符合中國國情。同顧整個工業時代,第一次工業革命(工業1.0)是蒸汽機,第二次是電動機,第三是計算機自動化,第四是網絡化。其實中國的現狀實際是處在3.O的初級階段,離4.0還差得很遠。即便日本也僅處在3.0的后期。現在對4.0更多是處于概念的探討,還沒有結論。
“中國制造2025”才是為中國帶來機會的核心驅動力。因為在2025規劃中定義了十大應用領域,其中之一是CNC和機器人,它們基于伺服系統,并以其為基礎的高端系統級應用。這其中需要用到電機控制。對于ADI等半導體公司來說,機會在伺服控制。
以交流伺服為例,我們來看一下當前的市場格局:日系產品(松下、安川、三菱等)占據了市場接近一半的份額:歐系以西門子、施奈德、ABB為代表,占了將近20%;中國臺灣系主要是臺達,占了近10%的份額。可見,國內廠商全部加在一起可能還不到20%,要實現45%的比例,本土企業上升的潛力是非常巨大的。交流伺服:ADI的重點關注
CNC和機器人是系統級產品,其中系統級的軟件及主控端的開發是系統制造商的核心競爭力。
半導體廠商的機會在哪里?系統設備離不開電機控制(圖1)。電機控制部分有很多控制功能(圖2),主要基于半導體元器件來實現,并且這部分市場總量非常明顯,因為一個系統會有5、6個軸數,而在主控端一個系統只有1個。
電機控制分成三大類:變頻、驅動器和伺服.ADI的核心機會是伺服控制(圖3),包括交流同步或者交流異步。整個市場上,交流伺服所占比例大,并且在持續增長,因為交通伺服有多方面的優勢,包括控制性能和電機效率提升、而且整個系統生產成本較低。
為此,ADI的策略是重視系統方案的推廣,第一就是提供一個完整的信號鏈,以及系統級的解決方案,包括算法、工具等。
第二特別針對國內產品研發周期較短的特點,不僅提品本身的知識,還要上升到系統層面的知識。例如,針對一個伺服新產品,國內可能是半年或者一年的周期,但是歐美客戶可能是一年以上接近兩年的時間。這就要求半導體廠商能夠跟客戶做很多系統層面的探討,也許客戶要求半導體原廠幫助他解決掉元器件相關問題,而客戶更多地專注于算法本身,所以半導體廠商是否有非常資深的AE(應用工程)支持網絡,對客戶也是非常重要的選擇。
第三,重視系統方案廠商。這是因為產業互相跨界融合的趨勢明顯,之前很多系統級的集成商把重點放在本身的應用軟件和主控板的開發上,但現在系統廠商已經不滿足于做系統層面的開發,還開始向下擴展,做控制器,甚至做電機;做控制器的廠家也開始做電機、編碼器,嘗試做數控機床。因此,第三方特別是有資質、有能力的第三方無疑是非常好的選擇。ADI可以把~個完整的第三方方案提供給系統廠商,系統廠商可以直接做系統級的測試,從而決定購買還是做設計。中國電機客戶會是哪些’
作為ADI公司、第一關注點是國內客戶,第二關注點是一些跨國公司在國內的一些研發。同時也在觀察著日本客戶,因為盡管目前日本客戶沒有明確研發舉動,但接下來可能會走上這條路、否則日本在中國市場會越來越小。
在中國的海外客戶各有特點。最積極主動的是歐洲和北美在華客戶,日本客戶相對保守、他們在中國更多偏向于生產,而不太做研發。中國臺灣客戶以臺達為代表,有研發中心,但是更多偏向于電源及相關產品,伺服控制也沒有特別多。
所以ADI把重點之一放在歐洲和北美客戶,特別是歐洲客戶,歐洲客戶以博世、西門子、施奈德為代表。他們在國內的產品研發更多是滿足國內的需求,而不是定位做價格非常便宜的產品,他們著力要做產品性價比剛剛好的產品,但不可否認,即便是這樣的產品定位,從他們整個公司垂直產品線來看,也屬于中端或中低端產品。相應的高端產品其實還是滿足國外的需求。
國內本土客戶也是類似的現狀,國內客戶現在即便是市場份額有將近20%,但是更多的份額偏向于低端,正在朝中端過渡。可以預見到2019年、2020年國內客戶可以覆蓋一部分高端的應用,但是也很難預測它們就能在高端應用上有非常大的體現。原因是電機控制或者工業相關的應用需要成熟、穩定,沒有相對的技術積累難以在短時間內突破。
中國與先進國家地區的差距在哪?
首先第一個很主要的原因,無論西門子還是安川,身為系統提供商,卻不單銷售控制器,而是完整的系統,即銷售CNC或機器人。國內客戶跟國外客戶相比系統層面的差距更大,如果電機控制器的差距是5個百分點或者五年的差距,可能系統層面就要達到十年的差距。這些國外客戶在賣系統的同時一定是用自己的產品,帶動了其整個量足夠大,這是無法忽視的事實。并且系統層面帶來額外的利潤/附加值是更高的,對價格的壓力也不是那么大。另一方面,對于伺服控制器,國外客戶在整個產品級的生產上經驗是更豐富的,如果從某一個角度看,可能算法層面國內客戶有人做得也很好,但是如果放在整個產品的生產來看,就未必有國外做得好,這包含各種各樣的環節,諸如產品故障率、生產流程控制、生產管理等。從驅動向伺服升級面臨的難點
關鍵詞:鋼結構;廠房施工;質量問題;控制
一、影響鋼結構施工質量的主要因素
1事前準備因素
首先對鋼結構圖紙進行詳細注解,鋼結構圖紙都是針對結構進行設計,缺少對細部的圖紙設計,尤其在結構連接點上,需要進行細化,使其能夠直接指導施工,但是在圖紙細化的過程中由于缺少審核,往往會出現定義混淆,容易出現質量隱患。其次施工方案在編制過程中缺少實質性技術支持,施工周期的確定上不能做到切合實際,很多施工因素都受環境、施工技術的影響,這容易使工程管理者在客觀的執行施工計劃,使很多施工程序都會被簡化。另外鋼結構在施工前必須對施工方案進行有針對性的考察,而且要通過建設單位的審批。
2施工因素
在施工中最主要的施工技術為焊接工藝,在施工中要制定有指導性的技術性文件,現階段施工中經常會忽略這一問題,且在施工中不針對工程材料特點進行相應的工藝評定,同時很多新材料和新技術不容易被推廣,使焊接工藝和焊接操作純在較大的差距,造成工程質量隱患。
二、鋼結構廠房施工過程中常見問題
1施工技巧問題
鋼結構廠房的施工技巧主要是指施工方法是否正確,方案是否合理、流程是否規范、工藝是否科學等,在施工中這些因素都會影響到鋼結構廠房的質量,有些施工單位不注重對施工方案和施工工藝的修改,還是以傳統的方式進行施工,引發施工質量較差、施工效率較低的現象,同時增加的勞動力和材料成本的支出,既沒有強化主體結構還浪費了寶貴的資源,影響了施工進度和經濟效益。
2安裝問題
鋼結構廠房的安裝問題主要集中在安裝程序和違規操作上,施工中有的安裝企業在安裝鋼架前,把鋼架的支柱一個個接起來,這是非常危險的施工,有的沒有固定主柱就把其它的鋼結構固件進行安裝,施工中還需二次返工,無形中增加了人力和物力的浪費。安裝細節上也要注意,包括:沒擰緊螺絲、焊接不嚴密、標記不清、焊接不除銹等,這些因素都對鋼結構廠房的質量產生影響。
三、鋼結構廠房施工中存在的主要質量問題
1圖紙抄襲
很多業主在設計階段都會壓縮設計預算,這就使設計單位在設計過程中出現圖紙抄襲的現象。促使很多廠房的結構和布置形式一樣,有的設計師為了節省工作時間,直接利用以完工圖紙進行改動,這就會在設計的過程中,出現設計遺漏。同時降低設計成本會使圖紙在審核過程中也不被重視,對圖紙中存在的問題視而不見,對錯誤的結構尺寸依然沿用的狀況。
2鋼結構質量不合格
我國有很多型鋼的生產廠家,這些廠家的生產能力參差不齊,生產能力強的廠家都是用數控機床來完成加工,這類生產廠家在型鋼的制造、鉆孔、除銹等方面技術十分先進,同時這些生產廠家都具備較全的資質。有些技術和實力相對落后的小廠,則是采用人工加工的形式,這不僅會造成型鋼構件的尺寸問題,同時為了降低成本,這些小廠商會最大限度的降低原材料成本,并且簡化施工工序,這加大了型鋼構件的質量隱患。
3房結構廠房施工不規范
能進行鋼結構廠房施工的外協隊伍有很多,這些隊伍有著不同的施工能力,隊伍的人員配備,施工資質都有很大區別,如果施工隊伍的管理不規范,就不能進行很好的施工,使施工組織不規范,不僅降低了施工效率還為廠房鋼結構的施工質量帶來隱患。
4鋼結構廠房焊接工藝薄弱
焊接是整個鋼結構最重要的施工工序,它不僅使結構部件進行銜接,同時還起到一定的承載能力,但是目前電焊人員的施工技術水平差距較大,在焊接過程中會出現氣泡、焊接縫隙、夾渣等問題。
5施工管理不完善
施工管理是整個工程的支柱,它貫穿整個施工過程,還要對工程的組織、技術等方面起到指導作用,另外施工管理還包括對工程完工后的交付工作。但是目前很多鋼結構廠房施工項目都存在管理上的不完善中,首先是施工隊伍人員組織不清、缺少重點崗位人員;其次項目的監理單位對本質工作不重視,很多監督環節只是基于形式,導致質量問題的頻發。
四、鋼結構廠房的質量控制要點
1鋼結構廠房焊接的質量控制
鋼結構廠房焊接質量控制主要包括兩個方面:首先在鋼結構焊接前一定要做好焊接件坡口的清理工作,確保坡口無雜質,并檢查焊接原料是否經過正常的烘培,達到施工要求后方可進行焊接,同時檢查上崗焊接員的上崗證,并對焊接工藝進行監督,強化規范操作和流程管理,以此來保證焊接施工的質量,如果發現質量問題查明原因及時整改,焊接過程注意焊件因加熱過度的變形,減小變形的誤差范圍,以滿足設計要求和施工質量規范為主,切不可隨意改動;其次,在現場焊接時還要考慮到對焊縫施工的質量控制,這主要是指焊縫的施焊順序,因為焊縫會影響廠房整體結構的安全性,所以必須給予足夠的重視,安裝過程需要對構件兩側的焊接溫度和速度進行有效的控制,保證對稱焊的質量,梁與柱的接頭焊也應先焊工字鋼的下翼緣板,再焊上翼緣板,主梁焊接時應先焊一頭,等其冷卻至常溫后,再焊另一頭。
2鋼結構廠房主體安裝的質量控制
鋼結構廠房因主體構件較多種類相對復雜,在安裝中因尺寸、形狀、重量存在差異,安裝時應針對不同的廠房結構進行合理的計劃,選擇適宜的吊裝方法進行安裝。在安裝過程中要注意鋼柱的吊裝,因鋼柱起主要支撐作用,所以必須要注重精度的準確,吊裝前應在柱腳底部和安裝基礎上做好軸線,并在柱體上標注標高控制點,減小安裝誤差。鋼梁吊裝前要將各段鋼梁進行預拼裝,保證拼裝順序無誤,并對吊裝完畢的鋼梁進行測量,同時確保鋼粱的垂直、平直、側向彎曲、螺栓的擰緊程度以及摩擦面清理情況符合設計以及施工要求。
3鋼結構廠房構件連接的質量控制
鋼結構廠房的構件連接主要以構件焊接和螺栓連接兩種方式為主,傳統的方法都是通過高強螺栓進行主次梁的連接。施工中必須做好螺栓連接的質量控制,在普通螺栓連接前一定要對螺栓的質量進行核查,其中包括:出廠證明、質量合格證、檢驗報告、現場復試報告等,如果螺栓的某項技術指標達不到設計要求,則應馬上進行更換,螺栓固定后也要對固定點進行質量抽查,確保栓頭和螺母牢固不偏移。高強螺栓連接構件進要做好摩擦面的加工質量及安裝前的保護,并檢測高強螺栓的抗滑性和穩定性,針對不同批次的高強螺栓,必須嚴把質量關,有必要時還應做軸力試驗,強化高強螺栓安裝時的操作方法、順序、擰實度的檢查,確保高強度螺栓的初擰、復擰、終擰的質量控制。