淺談影響數控加工質量的因素與處理策略

吳康福

【摘 要】數控加工作為一項先進的加工方法，已在諸多行業和領域得到推廣。然而，實際數控加工會受到諸多因素影響，進而影響到零件加工質量。文章通過介紹數控機床運行原理，分析數控加工質量的影響因素，探討數控加工質量影響因素的處理策略，以期為提高數控加工質量精度提供必要參考依據。

【關鍵詞】數控加工;質量;影響因素;處理

【中圖分類號】TG659 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）10-0126-02

0 引言

數控加工是一項先進的加工方法，近年來被廣泛應用于電子工業、艦船工業、航空工業等復雜零件、高精度零件的加工生產。在數控加工中，數控加工質量受一系列因素影響，例如刀具、夾具、機床的制造誤差、安裝誤差及刀具磨損等均會不同程度影響工件的加工精度。換言之，在數控加工過程中全面工藝系統會出現諸多誤差，進而會影響刀具與工件在加工生產時的位置關系，進一步影響數控加工的質量及精度。

1 數控機床運行原理

數控機床不僅可以大幅提高機床加工質量和效率，并且配置有可編程控制的自動化系統及多工位刀塔，可實現對復雜零件、高精度零件的加工生產，表現出高實用性、高自動化及高精度等特征。數控機床運行原理如圖1所示。數控機床在運行過程中，主要依據既定的流程對加工工件進行處理，結合設定參數和數控要求的數控語言，對加工程序進行編制，然后傳輸到計算機數字化控制裝置，實現對加工程序的進一步處理，接著向系統下達指令，由系統驅動機床部件推動刀具運行，最終實現對零件的加工生產。

2 數控加工質量的影響因素

2.1 編程影響因素

編程是數控加工的重要前提。在數控加工過程中，數控機床運行是依據程序員編制的程序展開的。如果編程出現問題，勢必會從源頭影響到數控加工質量。在實際運行中，數控機床要求編譯原點，而編譯原點主要通過程序員結合零件實際情況予以確定。于此期間，如果編譯原點選擇不合理，便會導致數控加工過程產生極大誤差，進而對數控加工質量造成嚴重影響。

2.2 刀具影響因素

數控加工過程中需要運用到刀具，而刀具同樣是通過制造而成，在刀具制造過程中往往出現一些設計原理誤差。在實際生產中，即便可將該部分誤差控制在一定范圍內，但隨著后期運用會出現相應的磨損，在磨損達到一定程度后便會嚴重影響加工零件的精度，進而造成生產的產品質量不盡如人意。

2.3 位置影響因素

在實際數控加工過程中，大部分零件均會設計出對應的軸線、表面形位公差要求，為了滿足這些設計要求，必須在數控加工時有效應對由于機床傳動間隙、彈性形變所產生的摩擦力，縮減偏差。通常情況下，該部分偏差會伴隨閉環系統獲取相應修正，不會構成過大影響。然而在一些開環數控加工系統中，會造成整個加工過程產生誤差。

2.4 幾何影響因素

在數控加工中引發的誤差可分為內部原因和外部原因。內部原因指數控機床自身技術所產生的集合誤差，如刀具誤差、刀具磨損等;外部原因則指在數控加工時零件受溫度影響所引發的形變。

2.5 機床定位影響因素

機床定位誤差是影響數控加工質量的一項重要因素，可分成在開環和閉環狀態下產生的一系列情況。在開環情況下，一系列影響因素會使數控機床難以精準定位，進而形成誤差;在閉環情況下，便可通過定位檢測裝置修復偏差。

3 數控加工質量影響因素的處理策略

3.1 提高編程質量

第一，設定合理的編程方式。編程方式涵蓋相對坐標編程與絕對坐標編程。其中，絕對坐標編程是以坐標原點為起點，導致的誤差相對較小;相對坐標編程在應用中會形成累積誤差，但是編程工作更加高效。在數控加工中，為了盡可能減少累積誤差的出現，保障數控加工質量，在對重點零件進行編程時可以考慮使用絕對坐標編程方式。第二，優化零件加工過程。科學合理運用不同加工循環指令，能夠在以宏程序為基礎的前提下對編制程序進行優化處理，可以在降低編程難度的同時使編程過程更加便捷，還能夠提升加工程序質量，確保零件加工進度。第三，合理處理編程計算尺寸。在進行編程過程中需要對不同刀具計算尺寸進行精準換算，將標注的非對稱尺寸以移動公差帶的方式進行換算，計算出對稱公差。將自身處于公差帶下的零件部位尺寸通過相同的公差帶進行計算，使得零件各個細節尺寸均處于允許公差范圍內，全面保障零件的加工精度。

3.2 合理選擇刀具

刀具是數控機床開展工件切削的重要部件，合理選擇刀具是提高數控加工質量的有效途徑。要想通過刀具選擇來提高數控加工質量，需要推進刀具管理的統一化、規范化及標準化。首先，正確選擇刀具材料。刀具材料選擇必須符合數控機床高速切削使用性能，必須具備可靠的熱穩定性能、機械性能及抵御沖擊性能等。其次，合理選擇刀具幾何參數、切削用量及冷卻液等，縮減刀具尺寸磨損，條件允許可借助補償裝置對刀具尺寸磨損開展自動補償。最后，為了保障加工人員及數控機床的安全性，應當對高速切削刀具結構設置嚴格要求，即必須同時滿足動平衡、靜平衡兩方面要求，面對加工大直徑、盤類零件刀具及刀具外伸較長等情況時，應當有效考慮動平衡問題。

3.3 合理定位及安裝刀具

工件的裝夾與定位很大程度上影響著工件的加工質量及效率，定位的基準選擇優劣不僅影響零件加工質量，還影響生產效率。首先，應當合理設置刀具刀位點，確保對刀點與刀位點的有效重合，在對刀點進行設置的過程中，既可設置于加工零件上，也可設置于夾具中，但需要始終保證其與零件定位基準建立相關坐標尺寸相聯系，以使刀點的設置始終位于零件的設計上，保障數控機床坐標系與零件加工坐標系之間存在緊密聯系，避免對數控機床工作造成影響，從而改善零件的質量精度。

3.4 提高導軌幾何精度

機床導軌在數控加工中扮演著十分重要的角色，不論是刀具的運行還是工件的運行均有賴于機床導軌。為了提高數控加工質量，必須對機床導軌開展嚴格校核，提高導軌幾何精度。倘若數控機床為一體式，可通過設置斜床式機床床身，以提高導軌結合精度。這是因為斜床式機床有助于精簡機床自身質量，進而達到提高導軌精度的目的。除此之外，通過精簡機床質量，還有助于增強機床負載能力、抗拉強度及抗彎強度，并可提高機床在高負荷狀態下的運行精度。除該項措施外，機床導軌在設計過程中還應當合理選擇滾珠。即為確保數控機床在高負荷下依然實現高精度，通常采用具有較強負載能力的圓柱滾珠。

3.5 提高數控機床設計合理性

影響數控加工質量的重中之重，關鍵在于數控機床的設計。近年來，我國數控加工領域實現長足發展，但是受機床結構設計局限影響，使得我國綜合機械制造技術水平相較于發達國家依舊存在一定差距。因而，提高數控機床設計合理性尤為關鍵。為了提高數控加工質量，在機床設計環節應當做好下述工作：首先，為了確保數控機床主機質量，可采用外購方式獲取某些關鍵設備部件，進而提高數控加工質量。其次，在數控機床設計過程中，應當進行全面系統的考慮，特別關注數控機床在高負荷下可能產生的誤差和故障。換言之，數控機床設計應當考慮其整體負載能力，確保其各部分受力均衡，特別是處理好相關零件或機構的連接部分受負載影響而可能引發的結構變形或斷裂情況。再次，應當注意工件或機床部件在加工時引發振動現象，這些振動往往會對數控加工質量造成極大影響。所以，在數控機床設計過程中，應當考慮降低機床高度以確保其加工穩定性。同時，為了縮減由于摩擦形成熱量對加工質量的影響，機床設計還應當考慮設計完善的冷卻水循環。最后，在加工工件前應當對其實際情況進行有效分析，并結合精度要求合理選擇刀具，開展好編程及切削參數設置工作。這一系列因素需要進行全面系統地分析，并確保工件加工時不會出現停頓情況，進而促進數控加工有序開展。

4 結語

總而言之，影響數控加工質量的因素多種多樣，產生誤差也尤為復雜。因此，數控加工相關人員必須全面分析數控加工質量的影響因素，提高編程質量，合理選擇刀具，合理定位及安裝刀具，提高導軌幾何精度，提高數控機床設計合理性等，積極促進數控加工質量精度的有效提高。

參 考 文 獻

[1]王陽.關于影響數控加工質量的因素分析及應對措施探討[J].湖北農機化，2018（10）：64.

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