一．引言

 

　　数控机床具有高度柔性、加工精度高、加工质量稳定、生产率高、有利于生产管理的现代化、改善了劳动条件等诸多优点，被广泛应用于工程机械制造中。数控加工技术可以高效、高速、高质量、高精度完成零配件的制造，成为现代工程机械制造的重要技术支持。

 

　　二.数控加工技术在挖掘机制造中的应用

 

　　1.数控落地镗铣床加工挖掘机超长臂。

 

　　超长臂是超长臂挖掘机重要结构部件，由于超长臂挖掘机主要用于建筑拆除、河道疏浚及清淤等工程中，具有广泛的工程应用。超长臂细长而又中空的特点，对装配尺寸及位置精度要求非常高。超长臂结构复杂、外形尺寸较大、形状细长、质量较重，结构质量主要依靠孔位尺寸、位置精度和表面粗糙度进行控制。超长臂加工内容较多，存在孔系、平面和螺纹孔，在加工过程中需要不断更换刀具和多次吊装工件，各加工面精度要求高，普通机床难以保证加工精度、质量和生产效率。为提高产品质量，需要选用加工精度高的数控加工机床，设计合理的专用夹具、制定合理的加工流程，尽量在一次装夹中完成加工任务；此外，为了避免出现加工变形，对各孔端面加工时，要尽量选择对称面同时加工。数控落地镗铣床具有工艺范围广泛、性能优良及生产率高、精度高、刚性好和万能性强等特点，因此，选择数控落地镗铣床用于挖掘机超长臂加工，可以解决超长臂加工中的困难，确保工件质量。

 

　　（1）专用机夹具。

 

　　超长臂工件外形尺寸较长，为了减轻吊运重量，可以采用分体式来设计夹具，设计为中间加两端三部分。为避免加工中的振动影响工件精度，要确保机夹具本身具有足够的刚度。同时，在加工中要采用“粗调位置-系统定位-机夹具夹紧”的定位方法，将工件夹紧，确保工件在加工过程中不松动，避免夹紧变形。

 

　　（2）加工工艺流程及参数选择。

 

　　挖掘机超长臂工件加工流程和其他大型结构机件一样，都要遵循“先基准、后一般；先粗加工后精加工”的处理原则。在粗加工和精加工时，要合理选择刀具和切削用量，确保工件加工精度、降低生产成本，通高生产效率。

 

　　1)粗调位置。待工件吊装在专用的机夹具上后，对工件在工作台上的位置进行粗略调整，确保工件主要基准线和机床的主轴轴线保持垂直状态。

 

　　2）系统定位。利用数控系统开找正定位，采用获取关键点坐标的方法，调整专用机夹具上工件的位置。调整时要做到：A孔和D孔的轴线要保持在同一水平线上；A孔两侧和工作台台面的垂直度误差要小于0.5mm；A孔、B孔、D孔两侧端面和相对应的机床主轴的距离要保持相等，距离误差要小于0.5mm。

 

　　3）粗加工。对A孔和B孔端面进行粗铣，A孔、B孔进行粗镗。加工时孔径尺寸和宽度尺寸的单边都要预留1mm的精加工余量。

 

　　4）精加工。粗加工完成后，为消除工件的内应力，要将机夹具松开后重新夹紧。镗削A孔和B孔至规定尺寸，铣A孔和B孔的两端面。对各孔位进行精加工处理，直至尺寸符合标准要求。同样流程完成另一端加工。(各孔位置如图所示)

 

　　（3）切削用量选用。

 

　　在进行粗加工时，只有机床功率允许，要尽量选择较大的切削量，一般情况下，选择主轴速度为200-300r/min，切削深度为5-6mm。粗镗各孔时，主轴移动速度F设置为200mm/min；在粗铣孔侧面时，主轴移动速度F设置为300mm/min。

 

　　在进行精加工时，为了保证表面粗糙度和加工面精度，要降低切削深度，主轴速度控制在300-450r/min，切削深度约为0.3-0.5mm。

 

　　2.电火花加工挖掘机零件。

 

　　电火花加工，与激光加工、电解加工等均属于特种加工方法，它是在一定的介质中，通过工具电极和工件电极之间脉冲放电产生高温将金属蚀除的作用而加工工件的方法，又称“电脉冲加工”或“电蚀加工”。它在对一些难切削的材料、非凡及复杂外形的零件的加工上较传统的切削加工方法具有明显的优势，因此被广泛应用于模具、工具、航空航天等制造加工领域。当前国内外的线切割机已占电加工机床的60%以上。采用电火花加工挖掘机零件具有重要作用。

 

　　正确选择脉冲电源加工参数，可以提高加工工艺指标和加工的稳定性。加工过程中下列电规准实例可供使用时参考：

 

　　（1）.精加工：脉冲宽度选择最小档，电压幅值选择低档，幅值电压为75V左右，接通一到二个功率管，调节变频电位器，加工电流控制在0.8～1.2A，加工表面粗糙度Ra≤2.5um。

 

　　（2）.最大材料去除率加工：脉冲宽度选择四～五档，电压幅值选取“高”值，幅值电压为100V左右，功率管全部接通，调节变频电位器，加工电流控制在4～4.5A，可获得100/min左右的去除率（加工生产率）。（材料厚度在40～60mm左右）。

 

　　(3).大厚度工件加工（>300mm）：幅值电压打至“高”档，脉冲宽度选五～六档，功率管开4～5个，加工电流控制在2.5～3A，材料去除率>30/min。

 

　　(4).较大厚度工件加工（60～100mm）：幅值电压打至高档，脉冲宽度选取五档，功率管开4个左右，加工电流调至2.5～3A，材料去除率50～60/min。

 

　　(5).薄工件加工：幅值电压选低档，脉冲宽度选第一或第二档，功率管开2～3个，加工电流调至1A左右。

 

　　数控电火花线切割加工作为一种成形加工方法，往往是零件加工的最后一道工序，所以在选择好电加工及其他参数的基础上，就要根据零件图、材料和设备、操作人员等具体情况，制订详细的加工工艺过程，以保证零件的加工精度、几何精度和表面粗糙度等技术要求。

 

　　三.数控加工误差保证措施

 

　　数控加工过程中工艺系统误差是客观存在而无法避免的，只能采取措施予以补偿。误差会影响到刀具与工件的位置关系，对工件的加工精度产生直接影响。当然，多种因素均会导致加工误差的产生，比如工艺系统自身的结构状态、切削过程等，而在数控机床加工工件时产生误差的主要原因来自于两个方面，即加工方法误差与调安误差。在工件加工过程中要求实际误差不得大于工件加工精度允许值。其中操作人员进行工件安装或刀具调整时不准确是出现调安误差的主要原因；而导致加工方法误差的主要原因则比较复杂，工艺系统的几何误差，这类误差主要来自于加工方法的原理误差、机床误差、刀具及夹具误差、工艺系统磨损误差等等；其次，工艺系统受力及受热后发生变形而导致的误差；最后测量误差及编程误差。工艺系统的几何误差及热变形误差为主要原因。

 

　　误差补偿法就是在数控系统中输入一定形式的测量误差，其主要作用是减弱或完全抵消当前误差，在掌握原始误差的特点及规律后，再通过分析、统计、归纳建立误差数学模型，最终使得人为误差与原始误差的数值相等、方向相反，最大程度上降低加工误差，提高工件的加工精度等级。误差补偿技术不仅具有较高的有效性，而且不会造成生产成本的增加，从而取得事半功倍的效果。

 

　　首先要对原始误差进行严格控制，分析产生加工误差的各项原始误差，再根据实际情况采取对应的解决措施。在加工一些精度等级较高的工件时，可以采用精密机床进行加工，并对其几何精度、刚度等进行改善，对其加工热变形进行控制；针对一些具有成形表面的产品，主要通过误差补偿减少成形刀具的形状识差及安装误差。其实，可以进行实行实时补偿。所谓实时补偿即在加工过程中采用高精度测量装置进行误差数据的定时采集，再结合实际误差的方向、大小等采用补偿控制装置控制刀架进行微量位移。由于实时补偿控制采集的是实时实际误差数据，尽管受补偿装置机枕惯性会对补偿位置产生影响，但仍然可以获得较高的补偿精度，不过该方法最大的不足在于补偿装置比较复杂，且调试困难。最后，积极转移误差法。该方法就是把敏感方向上的原始误差转移至非敏感方向。比如一些多工位加工工序，一般具有分度或转位，分度转位的误差会对产品表面的加工误差补偿产生直接影响，如果可以把切削刀具安装到恰当的位置，则分度转位误差就会处于产品表面的切向，从而降低分度转位误差的影响，提高加工精度。

 

　　四.结束语

 

　　挖掘机制造加工在工程机械加工中具有典型的代表作用，利用数控加工技术，解决了传统机床加工的难题，有利于提高工件质量，确保挖掘机械制造质量。

 

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