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实施高速加工技术,首先应有高速加工机床。高速加工机床具有不同于传统数控机床的特点
(1)高速加工机床的主轴部件,要求采用耐高温、高速、能承受大的负荷的轴承,同时主轴动平衡性能好,有良好的热稳定性,能够传递足够的力距和功率且能承受高的离心力。主轴的刚性好、有恒定的力矩。带有检测过热装置和冷却装置。
(2)高速加工机床的进给系统一般采用直线电机驱动,能够实现高的进给速度,达到大的加速度。
3)高速加工机床采用高性能的数控系统,克服传统数控机床的运算速度低和伺服滞后等缺陷,从而能实现高精密伺服控制、高速数控运算和全公差控制功能。
(4)高速加工的机床结构一般通过优化设计采用较轻的移动部件,从而能获得高的加速度特征。
(5)为了能获得高的静态和动态刚度,适应高速旋转的需要,高速加工机床对刀具有严格的要求,尤其是对主轴于刀柄的联结有特殊的要求,广泛使用的HSK刀具一般使用110的小锥度,而不使用
传统的大锥度刀柄。
(6)高速加工具有数控代码预览功能,即高速加工机床的数控系统在进行切削加工的过程中,其读取的加工代码可以有一定量的超前,以便于机床调整进给速度以适应刀具轨迹变化的需要。
2面向高速加工的数控编程基本原则
高速加工对加工工艺走刀方式有着特殊的要求,高速加工的数控编程是一项非常复杂的技术,NC代码的编程员必须了解高速加工的工艺过程,再编制数控加工程序时,将这些加工工艺考虑进去,一般来说,在利用高速加工技术进行模具加工时,应注意如下一些原则:
(1)高速加工时,由于进给速度和切削速度很高,应当避免刀具突然切入和切出工件,避免切削力的突然变化减少冲击。因而,编程者应当能够充分预见刀具是如何切入工件,如何切出工件,尽量采用平稳的切入切出方式,下刀或行间、层间的过渡部分最好采用斜式下刀或圆弧下刀,避免垂直下刀直接接近
工件材料。
(2)在进行高速加工时遇到加工方向改变时,机床为了保证加工的精度,避免过切,通过其预览功能,在加工方向进行改变时一般会自动进行进给速度的调整。但是,当加工方向突然改变时,由于机床的加速度是有限制的,因而,有可能做不到及时的速度调整,造成过切或(欠切),严重的将造成刀具断裂。同时,不断地调整进给速度会严重降低生产效率。因而,编写高速加工数控加工程序时,应尽量避免加工方向的突然改变。行切的端点采用圆弧连接,避免直线连接、层间应采用螺旋式连接,避免直线连接。
(3)要尽可能维持恒定切削负载,切削深度、进给量和切削线速度一定要协调好。当遇到某处切削深度有可能增加时,应降低进给速度,以保持恒定的负载。编写高速加工的数控程序时,应能充分考虑残留余量的效应,最好编程软件有残留余量的分析功能,做基于残留余量的刀具轨迹计算。同时,要注意刀具的实际切削位置,避免切削线速度减低的现象发生,确实处于正常的高速加工切削速度范围,应尽量使用多坐标编程,通过刀轴旋转来维持恒定的切触点位置,维持恒定的切削速度。
(4)刀具路径越简单越好,应尽量采用圆弧、曲线等插补功能,传统的加工模具时采用的密集点数据刀具路径,不太适合于高速加工,一方面数据量太大,加重数控系统的数据处理负担,造成进给速度要适应数控系统的处理速度而减低。另一方面,密集的直线段之间,是C0连续的,因而数控系统要不断地调整进给速度,造成进给速度升不上去,严重影响加工效率。
(5)在进行高速加工编程时,无论从加工精度还是加工安全性考虑,都应该进行充分的干涉检查和加工过程仿真。
(6)注意进行多种加工方案的对比分析,选取最佳的切削方案。
3高速加工对NCP系统的要求
为了能适应高速加工数控编程的要求,针对高速加工的数控编程系统应该满足相应的特殊要求。
(1)NCP系统应该具有高的计算编程速度,在高速加工中,一般可采用非常小的进给量和切削深度,因而计算量较传统的数控编程大得多。同时,由于高速加工对工艺的严格要求一般需要不同方案的对比分析,这更加大了编程工作量,所以要求编程系统应该具有高的编程计算速度。
(2)NCP系统应该具有全程自动防过切能力和自动的干涉检查能力。高速加工以高出传统数控加工近10倍的切削速度和进给速度,一旦发生过切或干涉,其后果将十分严重。传统的模具数控加工编程系统一般采用面向曲面的局部加工,比较容易发生过切现象,一般都是靠人工选择干预的方式来防止,很难保证过切防护的安全性。另外,高速加工在模具的加工制造中经常用于模具细节部分的加工,以取代传统的电极加工,这是,比较容易发生刀柄的干涉,这就要求NCP编程系统能自动检查报告。
(3)适合高速加工的NCP系统,应该能自动进行进给速率和切削速度的优化处理,从而保证在高速加工时的最大的切削效率、最佳的切削条件和切削加工的安全性。
(4)高速加工编程系统应有刀具轨迹的编辑优化功能,避免多余的空刀和通过对刀具轨迹的镜向、复制、移动、旋转等操作避免重复计算,提高编程效率。
(5)高速加工编程系统应该有NURBS曲线插补的编程功能,通过使用NURBS插补编程,减少程序长度。
(6)适合高速加工编程的系统应该有符合高速加工工艺要求的加工策略。如丰富的行间、层间连接方法,丰富的进刀和退刀方法,基于残留余量的刀具轨迹计算方法。
(7)适合高速加工变编程系统,最好能引入工艺系统的参数、材料的最佳切削条件、机床的允许加速度等参数,能够自动确定允许的加工方向变化的程度(即确定不同曲率半径的圆弧段允许的进给速度的变化程度),轨迹上最小的曲率半径与进给速度的关系,能够满足高速加工对切削线速度的自动的调整。
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目前有关适合高速加工编程的NCP(CAM)系统的研究引起了较为广泛的重视,在许多商用CAD/CAM系统,如英国Delcom公司的PowerMill、以色列的Cimatron、美国的UnigraphicsPTC公司的Pro/Engineering,CNC公司的MasterCAM等在传统的NCP模块中添加了适合于高速加工编程的工艺策略。概括起来主要有如下一些方法:
(1)采用光滑的进刀、退刀方式。
在传统切削轮廓的加工过程中,有法向进、退刀,切向进退刀和相邻轮廓的角分线进退刀等。而在高速切削加工轮廓的过程中,应尽量采取轮廓的切向进退刀方式以保证刀具轨迹的平滑。在对曲面进行加工时,传统的数控加工方法一般采用Z向垂直进、退刀,曲面正向与反向的进、退刀等方式,而在采用高速
切削的方法进行曲面加工时,可采用斜向或螺旋式的进刀方式。同时,CAM系统应该采用基于知识的加工方法,这样当螺旋式进刀切入材料时,系统会自动检查刀具信息,如果发现刀具具有盲区时,螺旋加工半径就不会无限制减小,从而避免撞刀。这就对加工过程的安全性提供了周全的保障。
(2)采用光滑的移刀方式。
这里所说的移刀方式指的是行切中的行间移刀,环切中的环间移刀,等高加工的层间移刀等。应用于传统切削加工方式的CAM软件中的移刀方式大多不适合高速加工的要求。如在行间移刀时,刀具大多是直接垂直于原来行切方向的法向移刀,导致刀具路径中存在尖角;在环切的情况下,环间移刀也是从原来切削轨迹的法向直接移刀,也会导致刀具轨迹出现不平滑的情况;在等高线加工的层间移刀时,也存在移刀尖角。这些导致加工中心频繁的预览减速影响了加工的效率,从而使高速加工不能真正达到高速加工的
目的。
在行间切削用量(行间距)较大的情况下,可以采用切圆弧连接的方法进行移刀。但是当行间距较小时,会由于半径过小而使圆弧近似地成为一点,进而导致行间的移刀变为直线移刀,从而也导致机床预览减速,影响加工的效率。在这种情况下,应该采用高尔夫球竿头式移刀方式。环切的移刀通常有两种方式,一种是圆弧切出与切入连接。这种方法的缺点是在加工3D复杂零件时,由于移刀轨迹直接在两个刀具路径之间生成圆弧,在间距较大的情况下,会产生过切,因此该方法一般多用于在加工中所有的刀具路径都在一个平面内的2.5轴加工;另一种是空间螺线式移刀。这种方法由于移刀在空间完成,所以避免了上面方法的缺点。在进行等高加工时,切削层之间应采用多种螺旋式的移刀方式。
(3)加工残余分析功能。
高速加工过程中,为了延长刀具的使用寿命和保证加工零件的表面质量,应尽可能保持稳定的切削参数,包括保持切削厚度、进给量和切削线速度的稳定性。当遇到某处切削深度有可能增加时,应该降低进给速度,因为负载的变化会引起刀具的偏斜,从而降低加工精度、表面质量和缩短刀具寿命。所以,在很多情况下有必要对工件轮廓的某些复杂部分进行预处理,以使高速运行的精加工小直径刀具不会因为前道工序使用的大直径刀具留下的“加工残余”而导致切削负载的突然加大。
因此,许多软件提供了适用于高
速加工的“加工残余分析”的功能,这一功能使得CAM系统能够准确地知道每次切削后加工残余所在的位置。这既是保持刀具负载不变的关键,更是关系到高速加工成败的关键。
(4)具有全程自动过切处理及自动刀柄干涉检查功能。
高速加工的切削速度比传统的加工方法高出大约10倍多,一旦发生过切或干涉,其后果不堪设想。在高速加工中,一个提高加工效率的重要手段是采用残余量加工或清根加工,也就是采用多次加工或采用系列刀具从大到小分次加工,直至达到所需尺寸,而避免用小刀一次加工完成。这就要求系统能够自动提示最小刀具直径以及最短夹刀长度,并能自动进行刀具干涉检查。此外,在进行数控加工之前,为了能够让用户直观地判断加工过程是否发生过切或刀柄的干涉,CAM系统应该提供加工过程的动态仿真验证,
即把加工过程中的零件模型、刀具实体、切削加工过程及加工结果,采用不同的颜色一起动态显示出来,模拟零件的实际加工过程,不仅可以观察加工过程,而且可以检验刀具与约束面是否存在干涉或加工过切的情形;更为先进的方法是将机床模型与加工过程仿真结合在一起,还可以观察刀具是否与加工零件以外的其它部件(如夹具)发生干涉碰撞。
(5)采用新的加工方法。
a.基于毛坯残留知识的加工。
近年来,许多软件为了适应高速加工的需要,引入了“二次粗加工”的思想,该思想正是“毛坯残留知识”算法的核心。基于毛坯残留知识的加工,简单地讲就是基于残留毛坯的加工。在目前使用的许多粗加工方法中,这种方法已经得到大家的一致认可。它的工作过程是:先执行首次粗加工,然后将加工得到的形状作为生成下次粗加工刀位轨迹的新毛坯。然后根据新毛坯,使用各种走刀方式(如行切,环切等)进行粗加工。其实整个过程的思想就是始终保持刀具切到材料,减少空走刀,以达到提高加工效率的目的。在具有这一加工方式的CAM软件中,一旦你指定初始毛坯,并设定之后的加工为基于残余毛坯的方式,系统在计算下一步刀位时总是基于上一步加工后的残余毛坯。因为有了当前毛坯信息,所以随后产生的刀具轨迹就可以做到比较优化、合理。
b.摆线加工。
为了提高切削速度,人们提出一种被称为“摆线”加工的刀位轨迹计算新方法。这种加工方式是使用切削刀具的侧刃来切削被加工材料。“摆线”是圆上一固定点随着圆沿直线滚动时生成的轨迹。一般来说,摆线是这样一种曲线:假如曲线A上有一固定点,当A沿另一曲线B进行无滑动的滚动时,固定点的轨迹就是摆线。“摆线”加工非常适合高速铣削,因为切削的刀具总是沿着一条具有固定半径的曲线运动。在整个加工过程中,它使刀具运动总能保持一致的进给率。
(6)提供NURBS插补指令生成技术。
传统的模具型面数控加工时经常采用直线插补和圆弧插补技术,在高速加工中已不太适用,一则是因为数据量大,增加机床数控处理时间,一则是不便机床进行进给速度控制,影响加速加工的效率。许多软件和机床提供NURBS曲线插补技术一方面大大降低了数控程序的数据量,一方面光滑了数控加工刀具轨迹。
5结束语
1.1公允价值的特点(1)公允性公允性这一特征源于形成公允价值的重要前提———公平交易。因此,公允价值不是企业在强制易、非自愿清算或亏本销售中收到或者支付的金额。(2)现实性现时性是公允价值与历史成本最根本的区别,特别是在确认负债时,按我国企业会计准则的规定,必须以现实义务确认负债。在初始计量时,历史成本与公允价值往往是相同的,因为此时两者的时间基础是一致的。(3)估计性估计性有两个方面的含义,一是在资产负债表日,没有实际发生交易,只是在计量时按市场交易价格来确认计量价值;第二方面,某些资产本来在市场上就不能直接取得交易价格,而是根据同类资产的市场价格或采用某种估价技术估计得出的。
1.2公允价值计量与历史成本计量的关系随着市场经济的发展,公允价值计量模式运用的前景越来越广阔,但是公允价值计量模式并不能够完全替代历史成本计量模式,公允价值计量模式是相对于历史成本计量模式的补充、拓展和优化。其关系具体表现在以下几点:(1)历史成本主要运用于会计要素的初始计量,公允价值计量可以用于初始计量,如交易性金融资产的初始计量,但更多地,则着眼于后续计量。但采用历史成本与公允价值进行初始计量并不矛盾,初始价值也是公平自愿交易的产生的,所以在此按历史成本计量的初始价值就是公允价值。(2)某些资产,如存货、固定资产、无形资产等在进行减值测试时,如果可变现净值高于成本,就按历史成本计量;如果可变现净值低于成本,需按可变现净值来计量,可变现净值的计算基础实质上就是采用的公允价值。(3)后续计量的并存与差异。如投资性房产,采用历史成本计量时,每个资产负债表日需计提折旧或摊销,出现减值时要计提减值;采用公允价值计量时,其后续计量不计提折旧或摊销,直接采用资产负债表日的公允价值进行计量。(4)采用公允价值计量可解决一些在历史成本计量模式下难以解决的问题。例如期货、期权、远期合约等衍生金融工具所产生的权利与义务的计量,这些金融工具的交易和事项并未实际发生,双方的权利与义务也并未履行,因此也不可能产生历史成本,而公允价值是双方自愿达成的公允价格,其确定并不在于交易或事项是否已经发生,而在于是否存在一个市场化的价格,只要取得公允价值,计量便可以完成。(5)计量模式依赖资产交换的市场化程度。市场化程度越高越容易取得公允价值,如果没有成熟的市场,则不会有相对的公允价值,如果甚至连估值技术也不方便使用,那就只能采用历史成本计量模式。考虑到我国会计发展的水平、市场化程度及会计要素本身的不同特点和属性,在进行会计计量时不可能全部按公允价值计量,所以多种会计计量模式长期并存将是必然的。
2.公允价值计量属性存在的实际问题及解决方案
2.1运用公允价值存在的问题新会计准则中公允价值的广泛运用,是我国会计国际趋同的里程碑。实现了会计准则与国际会计准则趋同的实质性突破,具有重大的意义。但从当前我国会计运行环境来看,公允价值在会计实务中的应用还面临许多待解决的问题,具体包含以下几点:(1)会计信息质量的可靠性难以保证历史成本计量是经过实质交易产生的,在物价稳定的前提下可靠性较高。公允价值理论上应是一种客观的现实价值,但却必须通过人的主观判断才能实现,这就使得公允价值演变为一种效用价值。同一事物的效用对不同的人是不一样的,就会产生不同的价值,很容易纵,因此难以满足会计信息可靠性的质量要求。(2)公允价值难以取得,实际操作难度大我国市场经济虽然有了较大发展,但我国金融工具市场化程度不高、交易行为不规范,公允价值获取较难。当市场交易不活跃、缺乏市场价格时,需要利用其它信息和估值技术确定公允价值,操作上比较困难,如“新三版”挂牌股价。估值技术的收益法,实质是现值法,但是因为未来现金流的金额、时点和货币时间价值等都是不确定的,在计量的操作同样面临很大的困难。因而现值计量的复杂性亦是公允价值计量不易推广应用的难点。(3)会计从业人员整体素质不高制约公允价值使用效果传统的历史成本计量模式对会计人的影响无论在思想观念还是行为意识上都已经根深蒂固。而公允价值问世时间较短,必定要经历一个不断地反复和波折的过程,也需要会计人员学习和领悟。另一方面,公允价值计量与核算较为复杂,很多需要会计人员主观判断,这就需要高素质的会计人才进行会计处理才能完成。而我国会计人员的整体素质不高,会计职业判断能力比较差,必然在一定程度上影响到公允价值在会计实务中的应用。(4)市场经济环境制约公允价值的应用我国的市场经济体制处于初级阶段,资本市场虽然已经建立,但其有效性较差。而且监管部门对上市公司也缺乏有效的管理,会计信息虚假披露依然存在,应用公允价值面临着较高的道德风险;此外,政府对市场的干预还较为普遍,致使资源的价格往往偏离了市场的轨迹。造成公允价值计量方式在实践中运用比较困难。
2.2对策及建议我国已于2014年7月1日正式实施了《企业会计准则第39号———公允价值计量》,但公允价值的计量技术不够成熟,且我国相关市场不够成熟规范,因此为了促进公允价值在会计实务中的应用,需要加强以下几个方面的工作:(1)建立符合我国国情的公允价值理论体系影响公允价值的主要因素是市场交易的活跃程度,因我国市场经济发达程度还不够高,在不存在活跃市场的情况下,学习国外经验,研究广泛实用的估值方法和公允价值计量理论非常必要。(2)建设适当的经济环境以适合公允价值计量我国改革开放已有30几年,政府在市场经济中的职能也发生了很大的改变。十二届人大二次会议政府工作报告指出,“放开市场这只‘看不见的手’,用好政府这只‘看得见的手’,促进经济稳定增长。”。同时还指出“我们从政府自身改起,把加快转变职能、简政放权作为本届政府开门第一件大事。”这样,就充分利用了市场的作用,减少了行政的干预,为使用公允价值建立了大的经济环境。当然,经济环境的培育也需要一个过程,也需要考虑国情。我认为,虽然市场放开,但由于市场主体的诚信程度,以及信息的不对称性,使得同一项资产或服务不同交易主体之间,会产生交易价格较大的差异,在这种情况下如何确保公允价值的公平性、合理性、可比性是一个需要较长时间才能解决的问题。法制化的完善,对建立公平公正的市场环境有很好的促进作用,法制化的建设,可以最大限度的消除信息不对称,可以加强对不诚信经营主体的处罚力度,也是保证公允价值运用的基础。(3)强化公允价值的报告与披露许多国家除了我国会计准则的三张表外,还有一张反映公允价值变动的主表。我国为了与国际接轨、为了适应国外上市的要求,或者是为了让国外投资者更充分了解情况。绝大多数企业在会计报表附注中,增加了公允价值变动情况的相关附注。在深交所、上交所公告的2013年度报告中,凡涉及公允价值变动的,均在附注中有附表说明。但附注说明仅涉及公允价值变动,其明细、变动原因等未作说明,报表使用者对这些信息的了解不十分明了。财政部或注册会计师协会可在理论研究的基础上制定更加规范的报表格式、更适合以公允价值计量的会计准则实施细则,以充分反映公允价值的变动情况。更加深入地了解公司的经营状况,从而也可以减少某些利益集团操纵利润的动机,保证公允价值的应用效果。(4)加强会计从业人员培训,提高会计从业人员素质公允价值的表现形式有市场交易价格、合理估价等多种形式,会计从业人员如何使用是影响公允价值计量的重要因素,就算有活跃市场的交易价格,期末交易价格的取得来源、没实际发生交易价格的真实性如何保证,这就要求会计从业人员有较高的素质。会计从业人员应不断加强自身业务知识的培训、熟悉企业生产经营流程、掌握现代网络技术、学习现代数学统计技术,以提升会计从业人员对交易和事项的确认、计量、报告做出合理的判断处理能力,减少会计信息失真对公允价值的影响。
3.结论与展望
数控技术在机械加工领域的运用,是多方面的,多领域的,多视角的。我们在探析其效能实现途径的过程中,也应该做到具体问题具体分析。详细来讲,我们可以从以下几个角度来进行分析:
1)工业领域中数控技术的应用。无论是轻工业食品加工,还是重工业的金属冶炼,数控技术都能够找到其用武之地。从整体角度来讲,其发挥的效能就在于代替工作人员完成一系列的工作任务,从而使得劳动强度降低,劳动环境良化,工作人员更加安全,工作质量更加高,消耗成本更加低。在工业领域中,数控技术的操作同样是由计算机系统去实现控制的,简单来讲,就是将事先做好的编程纳入到计算机系统中去,在运行过程中发出指令,使得其处于自动运行状态。
2)机床设备领域中数控技术的应用。在机械加工体系中,机床设备控制技术是很关键性的技术,其拥有控制机床设备的能力,是现代机电一体化的重要组成部分。尤其在数控技术的帮助下,不仅仅可以使得机床控制能力得以强化,还使得机床的生产效率得以全面提升。一般情况下,同样是以代码控制方式为主,确定刀具,工件之间的位置,选择主轴,变速和刀具,冷却泵的顺序方案,在此基础上计算机发出相应的指令,要求机床完成相应的动作。
3)煤矿机械加工领域中数控技术的运用。数控技术在煤矿机械加工中的应用,主要体现在采煤机的发展上。一般情况下,各个煤矿的开采环境是千差万别的,由此导致采煤机也难以实现大批量的标准化生产模式,更多情况下是以研发速度快,品种多,小批量的生产模式。尤其在初步试件以焊件的方式运行,给予传统机械加工造成了很大的困难,而数控技术可以轻易的对其进行切割,并且以龙骨版程序实现运作,能够在以下几个方面表现出其优势:其一,切割速度变快,使得采煤的速度变快,也就是说在同等时间下可以获得更多的劳动收益;其二,采煤质量更加稳定,能够产出更加高质量煤炭产品;其三,规避了人力采掘的危险,使得煤矿生产处于安全的状态下进行;其四,直接切割的操作方式,可以使得生产效率得以全面提升,是实现资源优化配置的重要途径,能够在生产利润最大化方面发挥作用。
2数控技术如何更好的运用
到机械加工领域中去数控技术的确可以在机械加工领域发挥巨大的作用,但是由于现阶段还存在很多制约数控技术发展的因素,使得其效能未能完全发挥出来。因此为了促进数控技术效能的发挥,我们还应该积极采取措施去促进数控技术的发展和进步。具体来讲,我们可以从以下几个角度入手:
1)明确数控技术的发展方向,建立完善的理论研究体系。从数控技术的运用实践经验来看,其未来的发展方向为:越来越高性能,越来越高精度,越来越高速度,越来越高柔性化,越来越模块化,并且在这样的发展过程中,促进制造业朝着自动化,网络化,智能化和复合化的方向发展和进步。在数控技术发展方向确定之后,就应该建立完善的理论研究体系。具体来讲,应该做好以下几方面的工作:其一,高度重视数控技术理论研究工作,设立课题项目,注重企业与高校之间的联合研究,不断夯实自身的数控技术理论基础;其二,积极学习西方数控技术应用经验,引进先进的数控技术设备,在实践中去总结和归纳先进数控技术的优势,并且在此基础上进行大胆创新,促进数控技术理论的综合利用率提升;其三,不断总结和归纳自身数控技术发展存在的缺陷和不足,以此为出发点进行理论研究,找到查缺补漏的环节。
2)注重工序安排和编程工作,形成高效的加工运行模式。从本质上来讲,所谓的数控技术就是以程序化的语言指令去实现机械控制,使得其达到高效的运转状态。在此过程中的工序安排和编程工作,往往就决定了数控技术的质量和水平。因此高度重视此项工作的开展,显得尤为重要。尤其在此方面实践经验不足的背景下,很容易出现忽视的问题,难以发挥数控技术的全部效能。一般情况下,会出现的问题在于:其一,加工时先加工套类工件,不能先加工轴;其二,外圆锥测量最好使用车好的内锥和内圆弧去进行测量;其三,精度控制不能单单依靠机床,应该采用二次精车的方式来保证其正确性。上述的各种问题,往往会影响到高效加工运行质量和效率。
3)培养专业化数控技术人才,形成高效的数控机械管理团队。专业化的数控技术人才,也是发挥数控技术在机械加工领域效能的关键所在。对此,应该积极做好以下几方面的工作:其一,严格做好企业招聘管理工作,保证进入到数控岗位的人员都是经过严格审查的,以保证人才队伍整体素质处于较高水平;其二,积极开展专业化的数控知识培训和教育,使得数控技术人员具备专业化素养和技能,以保证数控技术可以顺利的运用到机械加工领域中去。
3结束语
1玉铁铁路工程简介与路基注浆加固技术施工要求
1.1玉铁铁路简介玉铁铁路工程北起黎湛铁路玉林站,终到铁山港,整体历程约为132km。由2009年12月28日施工,共通过21座隧道。其中,A路段主要经过风化岩层等复杂地貌,具有施工难度大、技术水平要求高等特点。
1.2路机注浆加固技术施工要求1)设计加固深度与范围。A路段加固范围主要为风化岩层区域,孔间距为1.5m,孔深分为2m、4m两种形式。采用先外后内的注浆顺序,形成“帷幕”;行“隔行跳打”施工工艺,先排为主、后排补注,避免出现冒浆、跑浆等现象[1]。2)施工设备。简单统计在A路段施工中的施工设备情况见表1。
2钻孔与注浆
2.1主要注浆材料主要采用P.042.5袋装水泥,根据相关标准进行水泥采购、入场与储存管理,保证水泥质量满足A路段施工建设的实际要求。水泥浆水灰比为1∶0.9。
2.2施工工艺A路段路基注浆加固工艺具体流程见图1。图1A路段路基注浆加固工艺流程
2.3主要施工工序在A路段施工过程中,其施工方法主要有以下几点。1)准备注浆、钻机设备。根据测量点位,当钻机准备就绪后,将钻机平稳安放,将水平钻头水平角度调整为垂直(参照钻机水平角度);注意注浆机、制浆机及其配套设施安置,固定注浆管线,通常情况下,注浆管线的长度应为(40±10)m,长度过长容易增加压力损失。现场准备拌合设备与材料,如粉煤灰、水玻璃等。2)钻孔施工方法。采用200型盘式钻孔机旋转钻进,使用50mm钻头,并依靠48普管护壁。整个钻孔过程严格采用干钻法,切忌在钻孔过程中加水[2]。3)浆液配置。按照上文分析合理配比水浆泥。根据制浆机容量取水;根据水灰比例选取相应重量的水泥,开启制浆机后边搅拌边添加水泥。通常情况下,搅拌时间可控制在(5±2)min(浆液无大范围沉淀即可),搅拌结束后将水泥浆置入储浆桶。水泥浆置入储浆桶后要不断进行人工搅拌,避免浆液沉淀。在A路段施工中,主要水泥浆配置原料为水、P.042.5水泥。先加水,后添加水泥与外加剂,拌合(15±5)min。水泥浆流过过滤筛后应过滤2~3边,再存入浆液池。4)注入压力。注浆压力与土质强度、重度有关,而这部分数值难以确定,因此在A路段施工中根据传统施工经验,将注浆压力控制为0.4MPa。5)终孔标准。采用压力-流量双控的方法控制注浆量,当注浆压力达到设计注浆压力并稳定时基本原则(稳定时间为4min)。注浆压力大于2倍设计压力并无法注浆可终孔。个别注浆孔注浆量偏大应停止注浆,分析注浆量偏大的原因后继续注浆。6)注浆结束封孔。注浆结束后,应立即拔出套管并用水泥将浆孔封堵。清洗制浆机、注浆泵后,移至下一处并施工。7)注浆效果检查。①注浆结束后,与物探结果资料进行对比,结合浆孔缝合效果,判断注浆效果。②注浆前后,对比钻孔注水实验单位吸水量,正常条件下,注浆后单位吸水量应略小于注浆前(约为5%),且未发现漏水现象。③钻孔效果检查,采取抽样检测方法,选取4%的注浆孔,根据芯浆情况判断注浆效果[3]。
3施工注意事项与常见问题处理
3.1施工注意事项在A路段施工时,为提高施工质量,主要进行以下几方面控制:①施工之前正确判断管沟具置。②在高压线下施工过程中,钻探机根据具体施工条件进行相应改装,并重视保护高压线路。③注浆孔应采取跳孔施钻的方式,切忌出现钻完全部注浆孔在注浆的情况,避免孔位串浆。注浆流程应按照“自路基坡脚向线路中心”的顺序,先两侧注浆再中间注浆,保证注浆质量。④注浆钻孔的孔位移动距离为0.5±0.1m,大于这个范围时必须进行处理。⑤注浆过程中,要重视地面观测记录;记录钻孔与注浆流程。⑥注浆过程应加强技术指导和基础数据统计工作,为日后进行数据分析提供具有参考价值的资料。⑦注浆过程中应加强环境保护,及时处理浆液废弃物。例如,在整理好场坪后,应在注浆场坪四周修建排水设施,保证污水能及时。⑧注浆结束后及时采用水泥砂浆、C15混凝土将注浆孔封填,并饱满至孔口[4]。
3.2路基注浆加固技术常见问题处理1)在A路段施工中,主要出现以下几点问题:①在注浆孔定位中,钻机受施工场地的影响,回转半径变小,定位速度减慢;同时钻塔较大,增加钻孔难度,经常出现钻孔偏离的现象。面对这一问题时,在钻孔过程中要尽量靠近最初的设计位置,对一些容易出现偏差的地形可进行简单加工后在进行处理。②由于A路段钻孔地层杂质较多,若钻孔振动较大可引发塌孔等现象,因此在施工过程中借助PVC管护孔,可有效避免塌孔等现象。③在注入浆液时,容易出现搅拌浆液不均匀与储浆桶内浆液沉淀现象,因此必须要紧抓搅拌环节,避免沉淀现象发生。④在注浆孔裂缝处理中,要不断观察裂缝变化问题,及时调整注浆压力值,必要时可停止注浆。2)要特别注意是注浆流程的连续性,若受外力因素而中断可采取一下措施进行处理:①应尽快恢复注浆,若注浆间隔时间过长应冲洗钻孔再进行注浆(若无法冲洗,应清理钻孔后再注浆)。②恢复注浆时,应继续使用同级水泥浆(注浆率与中断前相近即可),使用中断前同级水泥浆灌注最佳,注浆率与中断前相比减少较少则应使用加浓浆液灌注。③注浆后,若注浆率低于中断前且在短时间内停止吸浆,必须立即采取补救措施。例如,可增加相邻孔注浆压力或适当增加注浆孔数量。
3.3施工质量控制与检验方法1)分期、分批供应符合设计要求的水泥与外加剂等材料,在每次原材料供给之前应及时检查验收,并做好管理、发放工作。水泥与中砂等施工材料必须接受检验,试验师检验合格后,方可用于施工。2)注浆后,对比钻孔注水实验单位吸水量,正常条件下,注浆后单位吸水量应略小于注浆前(约为5%),且无法发现漏水现象,若发现漏水情况,应立即进行处理。
4结语
本文作者:张弘南工作单位:北京铁建工程监理有限公司
影响铁路路基的因素
铁路路基工程在建设过程中非常容易受到各种因素的影响,给工程的进展造成很大的麻烦,那么铁路路基工程都会受到那些因素的影响呢,以下进行具体的介绍:(一)水分因素的影响在铁路路基工程建设中经常会受到水分因素的影响,例如在地质岩性比较明显的地段,由于土壤本身排水能力比较好,这时一旦出现大面积降水,则对铁路路基的排水影响是非常小的。但是如果铁路的周边土壤的地质条件岩性较弱,土壤过于松软,湿润性较强,则会直接影响到铁路路基的稳定性和安全性,对路基的沉降起到决定性的作用,对于水分较多土壤松软的地质,一旦发生强降雨,则十分容易将铁路路基两侧的土质冲刷掉,引发路基下沉,或者使路基的承受能力和牢固度受到较为明显的下降。(二)土壤性质因素的影响铁路建筑工程具有覆盖面积广泛,规模较为庞大,路线长等特点,所以在铺设铁轨过程中,会遇到各种各样的土壤地质类型,这些土壤地质类型情况各异,是造成铁路路基沉降的主要原因。例如,在黄土高原地区,因为黄土的湿润性比较好,且较为松软,所以很容易引发铁路路基的塌陷。(三)边坡因素的影响对铁路周边边坡的毁坏,直接影响到铁路路基的安全性,使路基的稳固程度难以受到应有的保证。影响边坡的原因很多,主要归结为两个方面,分别为降雨和风蚀等等。在铁路路基建设中,工程人员一定要设计出较为科学的边坡结构,做好边坡的维护保养工作,确保铁路路基不受损坏,同时还能够起到美化环境的作用。(四)路基工程的质量因素影响路基工程建设施工质量因素属于人为因素,施工质量好坏能够反映出路基的实际情况。因此在路基施工过程中,要做好路基材料的选取,填筑的厚度以及受压能力等等,最大程度的确保铁路运转的安全性。
铁路路基加固技术的探讨
在铁路工程建筑过程中,为了确保铁路路基的稳定性和安全性,必须对铁路路基进行必要的加固和防护措施。以下就目前几种常见的铁路路基加固措施展开讨论,具体如下:(一)加固的方式铁路路基在建设中加固的方式主要有两个方面,一方面为路基预加宽,另一方面为路基预加高。路基加宽的方式一般是从铁路下部开始,即和地面接触的部位。铁路下部路基的加宽过程,一般要求一次完成,并且按照层次分割明确。路基的预加高方式,一般是根据铁路边坡的稳定程度,由低处向高处,逐渐成收缩形状,在预加高的过程中,要求路基之间要搭接牢固,同时对铁路的界限要严格注意。(二)排水系统在铁路路基加固的措施中,排水系统是非常重要的一部分,路基工程必须要保证铁路四周排水系统的通畅。在路基加固中,应先建好延长涵洞,同时将沉降缝留出。(三)粘土固化浆液注浆加固技术粘土固化浆液注浆加固技术是目前铁路路基加固工程中使用较为常见的一种新技术,这种技术可以发挥其强大的防渗堵漏的特点,为土质松软的地区,进行铁路路基改良和加固。粘土固化浆液具有较强的吸水性和抗流变能力,它能够在地下水流动较快的情况下完成注浆过程。根据实验表明,粘土固化技术具有较强的抗震性能,很好的保证了铁路路基的稳定性和抗干扰能力。此外粘土固化浆液主要由十分细致的粘土颗粒组合而成,因此具有较好的渗透性,能够称帝深入到铁路路基的岩层中去,起到良好的加固作用。
建筑物由于功能转变,例如扩建、承载力加大等。或出现了质量问题,例如缺乏钢筋、灾后修理、混凝土强度较弱等,都需要有效加固,采取有力的措施确保建筑的安全使用,从而可以看出结构加固的技术使用范围广并要求高。因此,我们在建设过程中采取有效的加固及时对建筑结构实行加固,从而保证建筑满足使用需求和安全规定。
二、几种常见的混凝土加固技术
建筑工程加固的主要要求在于经过运用加固技术对房屋进行修补、增强承受力、提高使用作用、满足使用要求,所以,采取混凝土加固方案要围绕提高建筑质量为根本任务。选择不一样的加固方案就会有相应的施工方式和质量评定标准相对应。
混凝土加固技术主要分为直接加固和间接加固两大类,施工时主要按照实际的建筑条件和使用工恩呢该选择合理的方案及加固技术。
(一)直接加固技术
1、加大截面加固法
加大截面加固法也叫做外包混凝土加固方法,这主要是运用相同的材料(混凝土和一般的钢筋)对原来的建筑结构实行加固补强,经过加大混凝土和钢筋截面扥面积和一螳构造方法,将加固部分与原构件紧密的结合,共同发挥作用,从而增强截面承受能力和强度。加大截面的技术要点在于设计构造时必须切实处理好新加部分与原来部门的整体连接、共同承受等问题。该技术要求简单、适用性强,可普遍运用在柱头、墙面、屋架等房屋混凝土结构的加固。然而,改技术需要工程量大,修护实践长,在一定程度上影响了生产和生活,另外结构的截面加大后也会影响了建筑的美观和房屋整洁。
2、置换混凝土加固法
置换混凝土加固法是将以前结构承受力低、韧度小的材料换成承受能力强、韧度高的材料。该技术主要运用在建筑承受能力要求高的部分的混凝土强度度或有严重的破损的部分加固。此技术简单方便,耗费时间短,所占空间少,完全影响建筑的使用,而且造价比较低,经济实惠。
3、外包钢加固法
外包钢加固技术是将型钢(主要为角钢、槽钢)或者是钢板包于构件的四角或两角进行加固,运用此技术加固混凝土建筑构件时,必须使用环氧树脂胶粘剂进行灌注,将型钢和新加入的构架结合在一起,从而确保型钢和原构件共同产生强大的承受力。该加固技术属于比较先进的技术,承受能力强、加固效果好、所占空间少、施工简单、耗费时间少、工程量少、安全隐患低。
(二)间接加固法
1、预应力加固法
运用异型材料(高强钢筋或型钢),增加预应力来迫使新材料与原材料紧密结合,产生共同的承受力,从而达到对混凝土的加固。该技术拥有能够承受加固构建截面超重的能力、降低原构建裂缝宽度和绕度等特点。运用于要求增加构建承受力、刚度和抗裂度以及加固后占用空间小的混凝土受弯构件或变压构件,然而,这种技术不能运用于温度高于60℃环境下的混凝土,也不能使用与混凝土收缩变化大的结构。
2、增加构件法
在原来的结构的构件和构件中间重新增加一个构件,从而降低原来构件的负荷量,从而实现加固的作用。这一技术主要运用在单层工业厂房或者新增加构件后不会引起房屋质量的多层建筑的楼面梁、柱的加固,必须注意不能破坏原来的构造,保证建设安全。
3、增设支点加固法
1.1施工船舶
1.1.1移动导向架定位船的选择导向架定位船由“天威号”700t全回转起重船进行改装,主要用于钢管桩沉桩过程的定位和纠偏,其主钩辅助立桩并负责吊持冲击锤复打,同时振动锤和冲击锤系统也存放于该船甲板上。导向架焊接固定在“天威号”定位船的左舷,主体结构为钢质桁架结构,长15.3m、宽14.85m、高18.65m,分为上下两层,两层之间距离为12m,分别布置3组液压抱桩器,上下层的液压抱桩器垂向同心,保证钢桩打设精度。
1.1.2浮吊选型本工程所有钢管桩中,最大吊重197.6t,最大吊高87.7m,选用“起重27号”1600t双主钩浮吊进行吊装入位以及吊持冲击锤复打,其有效吊重1600t,有效吊高95m,有效吊距43m,均可满足施工要求。
1.2打桩锤选型
根据对68个墩位逐墩进行沉桩阻力计算分析,初打采用2台APE400液压振动锤联动振沉,当液压振动锤初打不能振沉至设计标高时,采用MHU800S液压冲击锤复打至设计标高。
2施工工艺及方法施工工艺流程。
2.1沉桩实时定位系统
移动导向架沉桩实时定位系统由硬件和软件两个部分组成。其中:硬件设备包括:在定位船及导向架上布置3台GPS接收、3台激光扫描仪、2台倾角传感器,软件系统包括:数据传输系统、计算机控制系统及打桩软件系统。系统通过GPS(RTK)确定绝对位置功能及激光扫描仪确定相对位置功能,依靠船体参数项进行衔接完成桩平面位置确定,通过不同高度的激光扫描仪扫描的桩心坐标及2台扫描仪的高差获得桩垂直度数据,具备以下功能:
1)实时显示船位状态,当前桩位偏差指示和垂直度显示;
2)当前桩与已完成多桩间距显示;
3)任意两个高程面桩心坐标显示;
4)CAD图形和EXCEL数据文件导入和记录文件导出功能;
5)项目的新建、保存、关闭,系统参数的设定、修改、保存功能。
2.2平面位置定位
1)初定位:3台GPS(RTK)实时坐标可以确定船的位置和方向,通过导向架中间一组抱桩器中心位置坐标和船体实时扭角完成一次定位。每个墩台定位船驻位2次,每次完成在同一列的3根桩的初定位,初定位时要求与设计坐标偏差小于5cm。
2)下桩后定位:初定位完成后开始入桩,工程桩进入抱桩器,扫描仪即获得数据,桩位实际坐标由扫描仪实时测量获得,首先将抱桩器抱紧,使桩与定位船形成整体性,根据沉桩实时定位系统显示数据指导定位船位置的微调来调整桩的平面偏位。第1根桩在绝对位置和垂直度均满足设计要求的情况下下桩,从开始下桩到沉桩结束过程中沉桩实时定位系统全程监控,遇情况随时进行调整。第1根桩完成后的其余5根桩在满足绝对位置和垂直度要求情况下,必须要考虑相对位置偏差,沉桩实时定位系统根据激光扫描仪扫描的数据提供桩相对位置偏差数据表,根据数据情况指导桩位调整,有效保障绝对位置和相对位置都满足设计要求。
2.3垂直度调整
桩垂直度的获取依靠激光扫描仪扫描数据完成,3台扫描仪分别布置在导向架上下两层,“激光扫描仪3”确定出3根桩上部的桩中心坐标,“激光扫描仪1”和“激光扫描仪2”可以确定出3根桩的下部桩中心坐标,根据同一根桩上下两个平面的差距和2个扫描仪的高差,可以通过软件系统实时计算出每根桩的垂直度,并根据显示值进行两个方向的垂直度调整,顺船向通过抱桩器调整,横船向通过调节定位船左右水仓的压载水调整。
2.4高程控制
沉桩实时定位系统高程控制是在激光扫描仪下方安装3个红外激光头,分别指向3个桩中心位置,桩入抱桩器时红外光点打在桩上,通过前期调平工作,使激光束与船体平面保持平行,激光点高程变化与GPS高程同步,打桩时通过桩架上安装的视频监控装置对红外点指示的桩刻度线进行观测,将指示刻度线读数输入打桩软件中,软件通过与桩顶刻度数反算,即可完成桩顶高程的控制。
2.5沉桩
“起重27号”副钩吊起放在定位船甲板上的2台APE-400液压振动锤联动锤组,移至钢管桩正上方缓慢下落,使锤组的液压夹具夹住钢管桩顶部,开启振动锤,对钢管桩进行振沉,直至振沉至设计标高。振沉过程中,实时监控系统发现桩身垂直度偏差过大时,采取延长留振时间、交替上拔和振沉等方式,使土体充分液化,确保钢管桩垂直下沉。振沉过程中遇到地质较硬,振动锤振沉困难情况,则停锤并移开振动锤组,更换“天威号”吊持MHU800S液压冲击锤进行复打至设计标高。
3施工质量分析
本工程408根桩全部采用移动导向架沉桩施工工艺施工,虽然有个别墩位因地质不均,造成一次沉桩质量超标,但通过拔出后再次重复振沉的方式,使408根桩的最终沉桩合格率均达到了100%。以沉桩过程最为困难的50号墩为例,通过采取留振、拔出后往复振沉的方式,使6根桩的最终成桩质量均满足平面偏差不大于10cm、垂直度不大于1/250的高标准设计要求。
4结语
作者:惠延岭 单位:郑州市国防科技学校
在数控加工中,通常粗精加工一次完成,说以粗精加工有时候放在一个工序中,所以和普车有很大区别。学习机械加工工艺文件要加工工艺参数为重点。在数控教学教学中,由于课时少,设备少,教学往往过于强调指令的学习,对于加工工艺参数的学习几乎没有。加工艺参数是零件质量的重要保证,提高学生对选择合理的工艺参数学习是不可缺少的,切削用量不仅是机械加工必须确定的重要参数,而且其数值合理与否对加工质量、加工效率、生产成本等有着非常重要的影响。生产实践表明,灵活应用切削用量,在加工中有着重要的意义,能大大地提高工作效率,提高学生对机械加工工艺文件的加工工艺参数学习是提高学生技能的保证。
机械加工工艺文件的学习是满足现代企业的需要,有助于学生对机械加工知识有一个系统学习和提高,毕业后才能较快地入到企业的生产活动之中,在日常的教学中,加强机械加工工艺文件是系统地学习和指导作用是要培养学生的独立分析及解决问题的能力,从而,全面提高学生车工实习教学质量和教学效果。机械加工工艺文件对有助于数控实习合理安排。机械加工工艺文件是在具体的生产条件下,把较为合理的工艺过程和操作方法,按照规定的形式书写成工艺文件,经审批后用来指导生产。将工艺文件的内容,填入一定格式的卡片,即成为生产准备和施工依据的工艺文件。总的来说,工艺流程是纲领,加工工艺是每个步骤的详细参数,工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。通过工艺文件的工艺流程可以科学的安排实习教学,对实习教学有很大的指导作用。机械加工工艺文件对有助于学生分析、解决问题能力的提高。在实习中,学生根据机械加工文件的要求独立完成实习任务,对学生知识和技能的全面提高有指导作用。从工具、量具到刀具的选择必须自己解决,零件虽然简单,但需要磨外圆刀,镗孔刀、端面刀,及相应的钻头、量具等工具的准备,还要自己根据加工工艺选择加工顺序,选择切削用量等,如果没有扎实的基本功和独立的工作能力,想加工出来,也是不可能的。显著提高有独立分析解决问题的能力,机械加工工艺文件在车工实习中有助于学生对零件的作用及工作条件、表面几何特征及组成、表面质量、材质性能方面的技术要求、结构工艺性、机加工方法达到结构要求的难易程度等进行正确的分析,以明确加工的内容及要求,从而正确地选择加工方案,确定加工顺序、走刀路线、选择合适的机床、设计夹具、选择刀具,确定合理的切削用量等,能提高学生知识把握的全面性。
机械加工工艺文件对安全隐患有指导作用,实习存在学生分布广、实习场地情况各不相同等特点,首先要做到严格遵守实习安全操作规程,包括安全事故隐患、设备使用与维护的问题以及预防是车工实习教学管理的重中之重,一旦学生出现安全事故,将对学生、家庭、学校造成严重的影响。因此,教师教育学生执行安全操作规程,加强学生安全、守纪、顺利地完成实习任务是不容忽视的。机械加工工艺文件中工艺参数的选择,和工件装夹和走到顺序为实习安全提高保证。机械加工工艺文件在科学合理的规定工艺顺序,加工工艺参数,时间定额等多方面内容,是科学合理安排加工重要依据,是按现代企业要求进行的,有助于学生的安全。
伪装成正常的AP
伪装成正常的AP可以使得客户端连接到伪造基站,实现转发客户端网络连接请求,从而截获客户端发送的内容。目前无线网卡一般支持软AP功能,即使用软件通过网络共享方式实现AP无线基站功能,可以在短时间将无线客户端切换为无线接入点。但工作效果因产品的不同有一定区别。无线用户通过无线网卡搜索有合法SSID的无线接入点信号,由于伪造AP放大了无线信号、具有相同SSID标识,无线客户端误认为伪造AP为合法AP,于是就通过伪造AP连接网络。这样无线客户端并不容易察觉到已成为受害者,因为这些连接是无线网卡的探测和连接软件的自动行为。这样可以大范围欺骗无线客户端,干扰合法AP基站的工作,截获信息,破坏合法无线网络通信。
内网非法搭建AP
可进入机房的内部人员或外部人员在有线网络设备上搭设非法AP,从而使得外部可以轻松进入高安全环境。便携式无线路由的体积可以非常小,但是功能样样俱全,在无人查看的网络设备隐蔽的地方可以用便携式无线路由快速搭建一个无线接入点,这是相当容易的事情。在电信网络中心、企业内部网络、政府部门等,都具有多种多样的网络设备,在这些机构的网络设备上搭建便捷式无线路由,只要加大天线功率,就可以使在百米开外的非法客户端轻松进入高安全网络环境中。
无线网络中发现伪造AP的方法
发现伪造AP的方法:首先是利用扫描器Nmap查找,其次是对查找到的伪造AP主机的信息进行查询,发现伪造AP是相对简单的工作。
1利用扫描器Nmap查找
使用端口扫描器扫描所有主机的80端口,查找开放80端口的所有主机,排除正常提供Web服务的主机,剩下的就是可疑的无线接入点或无线路由器。
2对伪造无线接入点信息查询
通过监测的可疑AP对应MAC地址来了解可疑AP的产品信息,因为所有的网络设备都有惟一的MAC标志,网络设备生产商在生产中烧录到网卡适配器中的,所以所有网络设备的MAC都是惟一,通过查看MAC可以快速辨别该网络设备属于哪个生产商及设备的信息。
无线网络中传统定位伪造AP的方法---收敛法
若无线接入点在公司网络管理人员未许可的情况安装的,可以视为非法接入点,这可能是内部人员自带的无线路由器,也可能是外部人员安装的非法接入点,目的是攻击网络、获得内部信息、及免费访问网络,若目的是攻击网络和获得内部信息是非常严重的安全问题。那么要如何消除伪造接入点带来的安全隐患呢?网络管理人员要先在网络中检查到伪造AP的存在,然后确定位置,找到位置后,网络管理人员才能将伪造AP从网络的删除,也可以使用安全机制对网络设备进行重新配置。本文在前人研究的基础上,通过研究和分析,总结了两种定位方法:收敛法和向量法。
1收敛法定位伪造AP的基本方法
使用带有全向天线的网卡和信号强度仪组成的工具,采用收敛法。全向天线在又被称为“无指向”天线因为它不需要使用任何特定的方向,它在各个方向上的发射和接收效果都比较好。
笔记本电脑使用的无线网卡就是全向天线,在使用过程中,无论笔记本电脑朝向如何,全向天线的信号强度都保持不变,因此使用特别方便,收敛法还需使用信号强度仪,用来测量来自伪造AP的无线射频信号,与AP距离越近显示的信号就越强。常见的强度分析仪就是无线客户端程序,通常安装在笔记本电脑的网卡中一起提供。无线客户端软件通常具有信号强度测量功能,一般都可以显示信号强度。除了使用笔记本电脑,还可以选择RF信号强度仪和安装无线探测工具的PDA手持设备。这些设备专为查找伪造AP设计,能快速定位和能很好的显示信号强度,查找无线信号的软件还有NetStumbler。
在进行收敛式非法AP搜索时,需要使用全向天线的网卡和信号强度仪。进入搜索模式,在设备现场走动,同时使用强度分析仪监测信号强度(图2),初步确立从哪里开始查找非法接入点。将搜索区域转换成一个大矩形区域,然后将矩形区域四均分,如图3在第一个搜索区域的一角测试信号强 度,并记录下信号强度;在第二个矩形区域的角测试信号强度,并记录下信号强度;在第三个矩形区域的角测试信号强度,并记录下信号强度;在第四个矩形区域的角测试信号强度,并记录下信号强度。比较信号强度记录,确定目标非法AP所在的位置,即可测到最强信号的区域。图3的最强信号为左下象限,将此象限作为新的搜索区域,并将其也或非为四等分。在这个区域中再次执行信号强度测量步骤。重复上面的过程,将搜索区域划分为更小的象限。只要经过数次的划分测量就足以找到目标AP。
2收敛法定位伪造AP的优缺点
用收敛法定位伪造AP时测试者需要四处走动,行走的距离相对较长,这就会延缓伪造AP的检测过程。但若在垂直位置确定的情况下,则收敛法定位伪造AP相对准确。
向量法在无线网络中定位伪造AP的应用
虽然用收敛法能查找出伪造AP,但用收敛法所花费的时间较多,只能进行水平区域的搜索,若还没有确定伪造AP所处的水平区域,则花费的时间更多,需要每个水平区域的排除。向量法是查找伪造接入点物理位置的搜索方法。向量法适合在有附带定向天线的网卡和信号强度仪组成的工具包中使用,定向天线可以强化来自某一方向的信号,又同时可以抑制来自其他方向的信号。
1向量法定位伪造AP的基本方法
定向天线有许多种类型,使用外部天线的网卡更易发现伪造AP,对于此类天线设计的网卡的接口一般都与天线插头相配,如tnc接口,和定向外部天线连接后,内部天线即全向天线就被禁用了。向量法也需要用哪个信号强度分析仪,这和收敛法相同。
用向量法搜索伪造AP时,需要使用定向天线、功率表和兼容的网卡,将无线网卡与和伪造AP相关联,在某一位置移动监测功率表的信号强度显示的数据。和收敛法相似把搜索区域规划成一个大矩形,再将大矩形分为四个部分,再在矩形区域中心,把天线朝向矩形区域的某一角,并记录信号的强度;在矩形中心位置旋转90°,把天线朝向矩形区域的第二角,并记录信号的强度;在矩形中心位置旋转90°,把天线朝向矩形区域的第三角,并记录信号的强度;在矩形中心位置旋转90°,把天线朝向矩形区域的第四角,并记录信号的强度;比较所测得到信号记录,确定伪造AP所在的区域,也就是信号记录中最强信号的区域。如图4为左下角,在左下角区域的矩形中央再次进行信号强度的测量。重复以上过程,将搜索矩形区域再度进行缩小,直至找到伪造AP。
2向量法定位伪造AP的原理
向量法定位原理,首先检测存在的伪造AP,让信号强度仪关联伪造AP,把搜索区域设置成一个大矩形,将这个矩形分成四个小矩形(即四个方位),把定向信号强度仪放在搜索中心,将信号强度仪的定向天线指向第一方位,记录信号强度,再把定向天线逆时针旋转90度指向第二方位,记录信号强度,同样转向第三方位和第四方位,分别记录信号强度,确定信号强度最大的方位即为伪造AP所在的方向,把该方位所在的矩形再分为四个小矩形,再用同样的方法检测四个方位的信号强度,这样不断循环缩小范围直致找到伪造AP为止。
3向量法定位伪造AP的优缺点
用向量法定位伪造AP时测试者并不需要四处走动,行走的距离相对较短,这就能加快伪造AP的检测定位过程。向量法还可以进行垂直区域的搜索,这个是收敛法所不具有的,但使用向量法时由于环境中存在金属及电子设备等,会干扰向量法的测试数据,从而测试的数据产生误差。
结论