數控機床加工質量影響因素分析

李陽

Abstract： In recent years， the rapid development of manufacturing industry in our country， and the nc machining is a very important part of the production process， and the quality of the numerical control processing will directly decide the development of the manufacturing process， but currently in the process of nc machining， there are some factors affecting the quality of nc machining， in this paper， analyzing the factors affecting the quality of nc machining， the part of the nc machine tool， The reasons affecting its quality are obtained， indicating that there is still room for improvement of CNC machining in China. For this reason， this paper puts forward solutions to these influencing factors， hoping to provide some help for CNC machining industry.

關鍵詞： 數控加工;質量影響因素;策略

Key words： CNC machining;quality influencing factors;strategy

中圖分類號：TG659 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）04-0194-03

0 ?引言

現如今，數控加工技術越來越受到國家的重視，而當前我國對精密儀器的需求越來越多，對數控加工技術的要求也在逐漸提高，雖然數控加工技術也在不斷提升，可是仍存在一些影響數控加工質量的問題，需要眾多技術人員去改善。

1 ?數控加工質量的影響因素

數控加工過程中，離不開人和機器，而數控加工的機器是數控機床，對加工質量產生影響的方面主要包括夾具、刀具，還有加工工藝，我們來進行一一分析，首先是人為因素，人是機器制造過程中不可或缺的組成，但是人的素質存在高低，倘若數控加工操作人員的技能和素質存在一定問題，就會對數控加工質量造成影響，目前數控加工工廠中，基層的操作人員個人素質普遍較低，沒有優良的操作技術，其工作態度也存在一定的問題，影響其質量。其次是加工工藝，加工工藝是影響數控加工質量最大的一個方面，現如今隨著計算機的普及，已經擺脫以往以人為本的加工工藝，目前的加工工藝是人工與計算機相結合進行設計的，人員的素質仍然會造成一定的影響，不過隨著信息技術的不斷發展，數控加工的加工工藝也在不斷地提升，因此所加工出來的工件質量也在不斷地提高（如圖1）。

再者就是機器的影響因素，而所涉及到機器的影響因素主要有兩個方面，其一，夾具，顧名思義就是裝夾模具的設備，數控機床所裝夾的模具都是一些精度較高的工件，因此對夾具的要求也較高，通常情況下，數控機床在運行之前，操作者需將工件置于夾具上進行固定，然后數控機床會根據設定好的相關參數進行加工，倘若夾具在裝夾模具時，超過允許的誤差，就會造成加工出來的工件不標準，甚至出現報廢的狀況，此外操作人員在進行裝夾時，還可能會出現夾具過松的狀況，也會造成加工件的質量問題，而且倘若選擇的夾具不適合，或夾具的質量存在問題，也會造成數控加工的質量問題;其二，刀具，刀具是數控加工過程中的“前線”，刀具的質量問題將直接決定所加工工件的質量，而刀具造成數控加工質量問題的原因有四個方面：①刀具的精度，數控機床對刀具精度的要求較高，通常根據不同精度的工件運用不同類型的刀具;②刀具的材質，針對不同的加工件，數控機床所選刀具的材質也不同，目前應用最多的刀具材質主要是超硬材料、金屬陶瓷、硬質合金等，若刀具的材質選擇不當，就會影響所加工出來的工件質量;③刀具的尺寸，數控機床加工的工件類型是非常多的，不同形狀的工件，所用的刀具尺寸也是不同的，當所選用的刀具尺寸不適當時，相應的工件加工將無法有效地進行;④刀具的形狀，不同形狀的加工件還要求不同形狀的刀具，例如圓弧曲面工件所用到刀具為球頭銑刀，若應用刀具形狀不當，將無法進行相應工件的加工。

2 ?影響數控加工質量的一些誤差

誤差是影響數控加工質量常見的因素，不過有些誤差是客觀存在的，無法完全消除，只能依靠人工以及技術的進步去減小誤差，常見影響數控加工質量的誤差主要有機器誤差、控制系統誤差、加工環節產生的誤差，我們來進行一一分析：首先是機器誤差，現階段數控機床的技術已有很大的進步，在一定程度上減少誤差的產生，但是數控機床在升速或降速過程中，容易引發時間誤差，而時間差的存在，會引發超程問題，進而對工件質量造成影響;其次是控制系統誤差，如今數控機床的控制系統分為三種：開環數控、半閉環數控以及閉環數控，這三種系統的精度是遞增的，而開環數控系統主要運用于經濟型的數控機床，沒有位置檢測系統，無法進行有效的位置檢測，工件的位移情況無法有效地進行反饋，而適用于低精度的工件加工，易引發質量問題。半閉環數控系統下的數控機床，容易受到工作臺變換位置以及外界干擾的影響，從而對工件質量造成影響。閉環系統的精度較高，但在傳動間距上易產生誤差，進而造成數控加工質量問題。再者是加工環節產生的誤差，其產生誤差的來源主要是刀具，通常情況下，數控機床的刀具無法緊密貼合，造成工件動線偏差，這種問題并非是操作造成的，而是在設計階段就已經存在，進而影響數控加工質量。

3 ?提升數控加工質量的策略

3.1 加強一線操作員工的培訓力度

一線操作員工是數控機床的主要操作人員，其個人技能和素質，對數控加工的質量有很大的影響，因此相關企業要注重一線員工的培養以及合適操作人員的招聘。首先企業所招聘的一線員工應具備良好的個人素質，具有吃苦耐勞以及良好的工作態度，并具有一定的文化程度，然后企業要針對這些一線操作員工進行充足的培訓，培訓的方面應涉及技術技能、安全、愛崗敬業精神以及個人素質等，并進行必要的考核，考核通過之后才能到崗工作。其次，由于現階段數控機床技術不斷發展，一些新技術和新裝備不斷地出現在工廠里，為有效地運用這些新技術和新設備，就需要對一線員工再進行培訓，因此在日常生活中就應該定期開設培訓課程，為新技術和新裝備的運用奠定基礎，提高工廠的效率，保證生產的順利進行。此外，數控加工過程中具有一定的危險，如何保證安全生產是企業最重要的事情，定期開設的培訓，還應涉及安全生產問題，時刻提醒一線操作工注意安全，從而保證人身安全，為企業創造更高的效益。

3.2 對數控加工過程中的誤差進行補償和預防

數控機床的加工過程中一些誤差是客觀存在無法避免的，因此針對數控加工過程中可能存在誤差的區域，進行提前預防，例如周圍環境因素，數控機床的所在地應避免高溫、高濕、高壓以及地面不平整等問題，以免這些因素影響正常的數控加工過程，而且操作人員應針對數控機床的機器設備進行充分的了解，嚴格按照要求進行操作，避免因操作不當導致的誤差產生。此外，現階段隨著數控技術的不斷發展，對數控加工的精度要求越來越高，但是一些誤差難以消除，就可以運用技術對其進行補償，例如螺距補償，針對數控加工過程中，刀具無法有效貼合所產生的動線偏差，運用這項技術，可以有效地進行補償，提高工件精度，但是這種技術無法完全消除誤差，只能進行大幅度的補償。其次是坐標誤差補償，數控機床加工過程中，最外側的位置坐標點易出現位置不準的情況，進而產生誤差，而坐標誤差補償，是一種依靠傳感器，對機床相關位置進行溫度檢測的系統，并記錄位置變化的坐標點數值，然后通過自身的分析工具，得出相應的補償數據，通過數控機床的控制系統進行補償。除這兩種誤差補償外，還有幾何補償和解耦補償，不過這兩種補償方法需要與其他補償方法結合進行，才能獲得良好的補償結果，但是這些補償方法的運用僅能起到對誤差進行一定的償還作用，是不能完全避免誤差產生的。不過現階段，我國的數控機床技術的不斷提高，誤差不斷縮小，零部件也越發精細（如圖2），數控加工質量問題逐漸減少。

3.3 選擇精度適合的數控機床設備

數控機床的精度決定所加工工件的精度，倘若應用精度低的數控機床去加工精度要求高的工件，自然會產生一些質量問題，而且不同精度的數控機床其控制系統也不相同，產生的質量問題相對更少，但對環境的要求較高。因此，工廠應該根據精度的不同去選擇精度適合的數控機床。目前，我國除一些專業器具依靠進口外，大多能夠自己生產，而現階段很多工廠中對數控機床的采購，都有嚴格的成本控制，為避免成本問題，所選擇的數控機床的廠家可能沒有進行嚴格的考察，數控機床的精度可能會存在一些問題，所加工出來的工件自然也就不會十分的完美。此外，精度高的數控機床應該為其準備專業的運行環境，例如專業的設備室，以保證其順利運行。

3.4 合理選擇刀具以及走刀程序

刀具是數控機床加工過程中最重要的部件，合適的刀具是數控加工質量的重要保證，因此操作人員選擇刀具需要格外的慎重，而數控機床的刀具種類繁多，涉及尺寸、大小、材質以及形狀，操作人員應根據實際情況恰當的選擇刀具。目前，硬質材質的刀具是應用最廣泛的刀具材料，這種材料的刀具可以加工一些精度要求高的工件，而且其切削的速度也非常理想，但是并不是所有的數控加工都可以應用此材料的刀具，否則可能會造成加工過程的困難，從而引發數控加工質量問題。此外是走刀程序的選擇，走刀程序是數控加工精度的基礎，傳統的走刀程序在數控加工過程中凸顯出來越來越多的弊端，增加數控加工過程中的質量問題，如今，隨著數控機床技術的不斷發展，走刀程序也已有一定的發展，不過由于每一種走刀程序都具有一定的限制因素，因此為保證精度，應采取多種粗加工方式混合的模式，進行數控加工，利用其不同的優點，從而有效地避免各自的缺點，達到精度要求，也避免質量問題的產生。

3.5 優化模具的裝夾方式

夾具的主要作用是裝夾模具，是加工工件過程中一項非常重要的項目，夾具力度的大小都會造成一定的精度問題，因此在裝夾模具時，應該對裝夾的力度進行嚴格的控制，以防其在切削過程中產生誤差，從而造成質量問題。而裝夾的力度，要根據模具材質進行相應的調整，例如硬度較低的模具，裝夾的力度不可過大，否則將影響加工精度，而硬度較高的模具，裝夾力度要大，才能保證模具的正常運行，切削出精度恰當的工件。因此，操作人員在進行數控加工前，需要對模具的大小、材質以及硬度進行充分詳盡的了解，以此來確定模具的裝夾力度，對模具的裝夾位置也要進行充分的了解，以防裝夾位置不恰當，令模具的受力點不均衡，而且模具存在薄弱的區域，倘若恰好裝夾在該區域，很容易造成模具的損壞，影響數控加工的質量。此外，不同模具存在的薄弱區域是無法通過肉眼進行分辨的，當接收到新模具之時，專業的技術人員應及時去確定模具的實際情況，然后對相關模具出具合理的裝夾位置，以便操作人員進行實際操作，而且高速運轉的數控機床，模具一旦出現損壞，對操作人員的人身安全也具有一定的傷害，甚至會引發一些嚴重的事故，因此針對模具的裝夾位置，工廠應該制定完備的工作流程，從而減少操作不當所致的質量問題以及安全問題。

3.6 注重數控機床編程設計

數控加工技術進步到今天，已經成功的與計算機技術進行有效的融合，而計算機為數控機床提供的主要是編程技術和系統控制技術，因此編程技術是數控加工過程中非常重要的環節，編程技術的應用能夠有效地提高數控加工的效率以及質量，也為工作人員提供更加便捷的操作，不過其編程過程仍舊是編程人員進行操作，因此編程人員的能力與編程軟件的有效性決定了數控加工過程中可能出現的質量問題。因此，想要避免數控加工過程中的質量問題，就要對編程人員和編程軟件提出更高的要求。首先是編程人員的能力，工廠應招聘一批技術水平過硬，個人素質良好的編程人員，并根據當前新技術不斷更新的現狀，及時進行相關技術的培訓，而且編程人員必須具備良好的敬業精神，才能保證編程工作的正常進行，對優化數控加工工藝具有參考價值，目前眾多企業已經意識到編程人員的重要性，并定期開展相應的培訓，為數控加工質量提供了一定的保障。其次是編程軟件，如今，市面上的編程軟件眾多，其實際的效果也不相同，編程人員應該有針對性地去選擇編程軟件，而且所運用的編程軟件要保證質量，才能促使編程工作的順利進行，為數控加工質量提供保障，必要時應采購質量上乘且適合的編程軟件。例如cimatron、unigraphics等，都是廣泛的運用在眾多數控加工中的編程軟件。

3.7 合理運用智能化技術

現階段，隨著科學技術的進步，各種智能技術不斷涌現出來，這些智能設備已經被運用到日常生活中的方方面面，也已取得較為顯著的成果，而機械加工領域，也應及時引進這些智能設備，實現機械加工的智能化以及自動化，而且智能化和自動化的機械加工，是制造業以后的發展趨勢，而能夠運用于機械加工的智能系統主要是自動化管理系統以及控制系統，代替以往操作人員的眾多繁瑣操作，降低人力資源的浪費，也提高了生產效率，建立起更加高效、便捷的數控加工過程，在很大程度上可以杜絕一些客觀誤差問題，進而提高數控加工的質量。不過雖然智能化的技術為數控加工提供較為良好的作用，但是仍需要操作人員的監控，可有效杜絕自動化數控加工中可能出現的一些問題。例如加工平面不平、不光;精加工側面的接刀痕過于明顯等。

3.8 加大校企合作力度，實現雙贏

企業的人才流失是現階段非常常見的問題之一，同時還面臨人才老化的問題，因此企業需要人才的加入，而眾多高校的實踐活動需要一些企業進行配合，針對于這樣的現狀，企業應該積極促進與高校的合作，這樣一來，不僅能夠培養人才，還會加強高校學生的個人能力，實現雙贏。首先，企業與高校簽訂協議，高校應實地對相關企業進行考察，然后與企業達成合作，并簽訂相關高校學生的實習協議，來保證學生能夠有效的參與到實踐活動中，提升學生的專業能力。其次，制定“雙向導師制”，學校與企業分別挑選能力出眾的導師，學校內的導師主要針對學生的理論知識，而企業導師可以由一線的“老師傅”擔當，主要負責學生的實踐教學，有利于培養專業的數控加工人才，為企業提供人才保障，從而有效地減少數控加工質量問題。

4 ?結束語

綜上所述，數控加工是我國制造業中非常重要的一環，其質量將決定我國制造業的發展，但是目前我國的數控加工還存在一些問題，影響數控加工的質量，本文深入分析，闡述影響數控加工質量的原因，并提出8項策略，分別為加強一線操作員工的培訓力度;對數控加工過程中的誤差進行補償和預防;選擇精度適合的數控機床設備;合理選擇刀具以及走刀程序;優化模具的裝夾方式;注重數控機床編程設計;合理運用智能化技術以及加大校企合作力度，實現雙贏，希望這8項策略，可以為數控加工的相關企業提供幫助。

參考文獻：

[1]吳康福.淺談影響數控加工質量的因素與處理策略[J].企業科技與發展，2019（10）：126-127.

[2]鄧柏祥.數控車床加工精度的影響因素及提高策略[J].內燃機與配件，2020（13）.

[3]鐘思權.關于影響數控加工精度的因素分析及提升策略探討[J].技術與市場，2018.