影響數(shù)控加工質(zhì)量的因素及提高措施

◎龐賢學

現(xiàn)代技術(shù)全面進步與發(fā)展，在各個領(lǐng)域都實現(xiàn)了創(chuàng)新，有效保證了行業(yè)的發(fā)展，推動了社會的進步。數(shù)控機床就是在技術(shù)推動下，不斷創(chuàng)新的產(chǎn)物，顧名思義，數(shù)控機床就是通過數(shù)字化手段，把所有的程序進行編程，通過計算機網(wǎng)絡(luò)控制，進行機床加工與生產(chǎn)的一種形式，計算機程序?qū)λ械沫h(huán)節(jié)進行了分解與整合，通過程序控制機床加工速度與時間，將模具加工成所要表達的目標零部件。越是復(fù)雜的零部件對機床的要求越是精密，只有不斷提高機床的生產(chǎn)技術(shù)，才能保證零部件生產(chǎn)質(zhì)量。這其中就是技術(shù)支撐的結(jié)果，越是高精密的部件，越是對技術(shù)水平要求越高，數(shù)控機床在生產(chǎn)中也存在一些問題，只有在實際工作中不斷總結(jié)與創(chuàng)新，才能更好地完成加工生產(chǎn)任務(wù)，提高生產(chǎn)效率，保證加工質(zhì)量。

一、影響數(shù)控加工質(zhì)量的因素

1.夾具。

產(chǎn)品的加工受到各方面的影響，對于機床設(shè)備來講，夾具是非常重要的設(shè)備之一，只有保證了夾具的穩(wěn)定性，才能加工出精細的產(chǎn)品，夾具是裝夾工件的工藝裝備，對于精細產(chǎn)品的加工要求非常嚴格，特別是數(shù)控機床用的夾具，一定要有良好的性能，保證精確度才能提高產(chǎn)品加工的質(zhì)量，數(shù)控機床夾具比一般夾具性能好。數(shù)控機床編程程序是設(shè)計好的，數(shù)控機床會按照制定好的程序，對產(chǎn)品進行定位與加工，這是一種模具固定的裝置，所以說，夾具對產(chǎn)品的影響非常大。夾具決定了工件的位置，位置不正確，就會影響機床的加工，比如夾具使模具擺放位置不對，超出了加工的允許誤差，最后出來的產(chǎn)品就不合格，有的還會出現(xiàn)廢品；另外，固定松緊程度也對夾具有一定的影響，夾具固定好，才能保證模具固定，如果過松就會在加工過程中出現(xiàn)移動，影響到產(chǎn)品的加工與生產(chǎn)，如果夾具過緊，則無法自由轉(zhuǎn)動，也會影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。所以說，進行數(shù)控機床夾具選擇時，要根據(jù)產(chǎn)品的型號、數(shù)量確定夾具類型，這樣，才能在復(fù)雜的加工條件下，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

2.刀具。

刀具也是數(shù)控機床最為主要的設(shè)備之一，要全面保證刀具的質(zhì)量，這樣，才能在加工中加工出合格的產(chǎn)品，刀具是工藝系統(tǒng)最活躍的一部分。對于數(shù)控刀具的使用，要嚴格進行選擇，選擇刀具時要把握好幾個條件，一是刀具精度要求。數(shù)控刀具不同于普通的刀具，和普通刀具相比，要有嚴格的精度，也就是說，刀具的精度越高，加工出的工件就越是精細，質(zhì)量越有保證；二是刀具形狀的要求。產(chǎn)品工件的形狀不同，對刀具的選擇也不同，要全面根據(jù)加工不同形狀工件的要求，對應(yīng)選擇合適形狀刀具，這樣才能提高加工的質(zhì)量，保證效果。有一些零部件外輪廓需要使用立銑刀，這樣，才能加工出凹凸不平的表面工件，高速鋼立銑刀是最有效的刀具，能夠加工出想要的形狀。圓弧曲面選用球頭銑刀，才能提高質(zhì)量，保證尺寸。三是刀具尺寸要求。數(shù)控刀具是專業(yè)性的刀具，有著較多的尺寸型號，根據(jù)加工工件的大小，需要使用不同尺寸的刀具，不合適尺寸的刀具加工出來的產(chǎn)品不合格，就算是加工的產(chǎn)品能使用，整體效率也是打折扣的，因為工件的精度不符合標準設(shè)計，影響到安裝的質(zhì)量；四是刀具材質(zhì)要求。隨著我國材料市場的豐富，市面上有著多種材質(zhì)的刀具，一般使用的是硬質(zhì)合金、表面涂層、金屬陶瓷、非金屬陶瓷及超硬材料等。要根據(jù)加工件的不同，選擇合適的刀具，全面提升產(chǎn)品的精度。

3.加工工藝。

產(chǎn)品加工的工藝很重要，要嚴格選擇加工的工藝，可以說，加工的工藝才是數(shù)控加工過程中難度最大的影響因素，工藝不合理則無法加工出符合標準的工件?，F(xiàn)代數(shù)控程序都是由人工編制的，是根據(jù)工藝的流程與進行計算機編程設(shè)計，如果工藝落后，程序不合理，則計算機指令就會復(fù)雜，加工出來的部件就不符合要求，整體成本也會增加。產(chǎn)品加工的工藝是在多年發(fā)展過程中不斷創(chuàng)新的，加工工藝經(jīng)過一代又一代的升級、嘗試與修正，已經(jīng)形成的固定的模式，程序編程要選擇優(yōu)良工藝進行設(shè)計，才能保證模具加工質(zhì)量。

4.人工因素。

不論科技如何發(fā)展，技術(shù)如何進步，在制造業(yè)中，都需要人來完成，一些環(huán)節(jié)可以由設(shè)備代替，但是很多重要的流程還要由人來完成，所以說，人在產(chǎn)品加工與制造中起到了決定性的作用。設(shè)備要由人來操作，操作人員技術(shù)水平、工作態(tài)度、專業(yè)能力會影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。從當前的狀態(tài)看，我國大部分工廠的操作人員素質(zhì)仍然偏低，不能夠解決這個問題，那么產(chǎn)品的質(zhì)量就永遠上不去，只有不斷進行專業(yè)化培訓與提升，特別是在公差配合與測量技術(shù)上提出更高要求，才能不斷提高加工精度讓產(chǎn)品換代升級，滿足更加廣泛的需求。

二、造成質(zhì)量問題的不良因素

1.控制系統(tǒng)的誤差。

一是開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。這種系統(tǒng)對產(chǎn)品的要求并不是很精細，存在一定的誤差，主要用于經(jīng)濟型數(shù)控機床的加工與生產(chǎn)，系統(tǒng)沒有精密的位置檢測裝置，加工產(chǎn)品時只是按數(shù)控裝置指令脈沖移動，對于需要移動部件的加工，也不能及時檢測反饋，很多的加工程序都是采用功率步進電動機作為執(zhí)行元件，產(chǎn)品往往會出現(xiàn)較頻繁的質(zhì)量問題；二是閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。與上述系統(tǒng)相比，這種控制系統(tǒng)精度略高一些，主要用在高精度機床上，要想加工產(chǎn)品則需要做好加工前的調(diào)試，確保精密后，才能進行加工生產(chǎn)，但是，系統(tǒng)在加工過程中很容易出現(xiàn)傳動問題，進行傳動時間距誤差會影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，不具備嚴格的精密度；三是半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。介入上述二種系統(tǒng)之間的一種，工作臺要不斷進行變換才能加工產(chǎn)品，進行變換過程中，要對周邊的環(huán)境進行反應(yīng)，出現(xiàn)不良干擾就會導(dǎo)致產(chǎn)品誤差。

2.機械造成的誤差。

數(shù)控加工是一個復(fù)雜的過程，系統(tǒng)對設(shè)備進行設(shè)定，則需要液壓驅(qū)動來全面做好加工傳導(dǎo)，通過機械的應(yīng)用減少機床上下移動所耗費的時間，提高了生產(chǎn)加工的整體效率，機械是在設(shè)定的范圍內(nèi)工作與移動，但是，不論程序設(shè)計多么合理，都會存在機械設(shè)備的問題，因為設(shè)備需要傳動，這需要一定的時間差，車床在升速及降速的時候，往往會出現(xiàn)產(chǎn)品的誤差，機械設(shè)備運行與設(shè)計不符合，就會存在轉(zhuǎn)動與加工的空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，系統(tǒng)一旦啟動，則會要求機械設(shè)備轉(zhuǎn)動起來，避免時間差影響加工質(zhì)量。

3.加工環(huán)節(jié)出現(xiàn)的誤差。

有一些產(chǎn)品無法一次成型，要多次工序才能加工成型。進行加工的過程中，往往因為環(huán)節(jié)問題產(chǎn)生產(chǎn)品加工誤差，出現(xiàn)誤差很多是由于刀具的問題，也就是說，產(chǎn)品模具在生產(chǎn)過程中，如果刀具不能緊密貼合到模具上，就會導(dǎo)致加工動線較設(shè)計好的動線偏差問題，主要是設(shè)計過程中出現(xiàn)的環(huán)節(jié)不合理問題，往往會超出界限的誤差，而這種誤差會導(dǎo)致嚴重的質(zhì)量問題。

4.位置誤差。

誤差是設(shè)備最為主要的問題，實際應(yīng)用過程中，需要全面控制誤差，才能全面保證精準。目前看，設(shè)備的制作越來越精良，各種設(shè)備所配備的部件也是專門使用，但是，也會容易出現(xiàn)誤差，從設(shè)計上看，一些零件在設(shè)計過程中，考慮到各個表面形位公差因素，需要進行精準的設(shè)計，實際使用后，機械運動摩擦力，如傳動間隙、彈性形變等原因，就容易導(dǎo)致部分部件出現(xiàn)磨損的問題，雖然這種誤差能在閉環(huán)系統(tǒng)中得到抑制，但是，并不能解決根本性問題，整體加工的效果還是不理想，時期長了很容易出現(xiàn)開環(huán)系統(tǒng)，會造成越來越大的誤差，從而導(dǎo)致加工的產(chǎn)品質(zhì)量不合格，設(shè)備運行的速度變慢。

5.切割量。

加工一個產(chǎn)品不能一次成型，要做好設(shè)計，也就是產(chǎn)品的切割量。如果切割量過大，很容易導(dǎo)致設(shè)備無法快速作業(yè)，所以，數(shù)控機床加工切割量對產(chǎn)品的質(zhì)量影響非常大，要想全面保證切割效果與質(zhì)量，則需要根據(jù)設(shè)備的情況，全面做好精度設(shè)計，以此，保證加工的速度與質(zhì)量，并有效保證設(shè)備不受損壞。不同的產(chǎn)品需要不同的切削量，要以產(chǎn)品加工的周期為依據(jù)，全面設(shè)計好精度情況，隨著產(chǎn)品成型的不同，切割量是會產(chǎn)生變化的，要不斷進行調(diào)整，有效確保產(chǎn)品隨進給量、速度及深度等變化而變化。

6.刀具制造誤差。

數(shù)控加工是標準化設(shè)計的結(jié)果，根據(jù)加工產(chǎn)品的不同，做好自動化的設(shè)計，刀具是最為主要的一個環(huán)節(jié)，好的刀具能夠保證加工的品質(zhì)，不好的刀具則會出現(xiàn)粗糙的產(chǎn)品。而刀具制造、生產(chǎn)和設(shè)計中均出現(xiàn)誤差，在有經(jīng)驗的技術(shù)人員手中，有的刀具能夠克服，或者可以進行實際運行的調(diào)試，但是，使用時間長了以后，刀具的誤差就會顯現(xiàn)出來，嚴重影響到了加工的整體質(zhì)量，零件的加工精度不足，產(chǎn)品質(zhì)量下降。

三、補償誤差的幾種辦法

1.螺距補償。

通過補償能夠大幅度消除變換物理空間的部位誤差，確保產(chǎn)品質(zhì)量。當前，從已經(jīng)應(yīng)用的機床上看，技術(shù)較為先進的數(shù)控車床均實現(xiàn)了這種功能，有的已經(jīng)達到了更高級的補償誤差功能，全面提升了機床的加工能力。

2.坐標誤差補償。

數(shù)控機床是設(shè)計好的程序，在程序的指令下完成加工任務(wù)，那么，機床進行生產(chǎn)時，往往會存在坐標上的問題，就是機床最外側(cè)位置坐標點位置不準的現(xiàn)象，往往坐標不準就會出現(xiàn)產(chǎn)品上的誤差。要想全面解決這種誤差，就要通過溫度分析、坐標點分析、切削力數(shù)值分析等，才能得到誤差的參數(shù)，利用綜合分析法，找到產(chǎn)生問題的成因，合理做好綜合數(shù)值計算，全面進行設(shè)備的補償。當前，數(shù)控機床上多應(yīng)用這種方式進行補償，通過自動化控制，及時對各個環(huán)節(jié)進行分析，對得到的設(shè)備參數(shù)進行系統(tǒng)分析后，得到溫度變化曲線，通過對規(guī)律分析結(jié)果，記錄機床位置變換坐標點的數(shù)值大小，最終以幾何分析呈現(xiàn)結(jié)果，對機床進行最后的補償，系統(tǒng)接到指令后則會對相關(guān)的工作參數(shù)調(diào)整和修正，做到產(chǎn)品的實時誤差補償。當前，激光測量儀、位移傳感器等，能夠充分測量溫度與位置，得到了數(shù)值非常精準，為全面做好誤差補償提供數(shù)據(jù)支持。

3.幾何補償結(jié)合溫度補償。

數(shù)控機床也是一種機械設(shè)備，在長時間的使用過程中，往往會出現(xiàn)溫度上的提升，影響到了設(shè)備的精度，特別是一些精密度要求高的機床，所使用的材料在運轉(zhuǎn)中會導(dǎo)致溫度快速升高，熱脹冷縮出現(xiàn)誤差的情況較大，要想全面解決這個問題，則需要進行一定的補償，單純用物理的方法進行補償不能達到良好的效果，這就要求用多種方法相結(jié)合的方式進才補償，如幾何補償結(jié)合溫度補償就是較好的一種形式，根據(jù)不同條件采用不同補償辦法，能夠保證產(chǎn)品最終的加工質(zhì)量。

4.解耦補償。

機床生產(chǎn)往往需要根據(jù)產(chǎn)品的形狀不同進行變換物理位置，一些轉(zhuǎn)動的過程中，就會造成模具的移動，要機床生產(chǎn)中出現(xiàn)的移動現(xiàn)象，要進行全面的補償，才能確保產(chǎn)品質(zhì)量。解耦補償主要是通過對各部位的部件組成進行參數(shù)提取，保證多面立體加工機床不出現(xiàn)誤差，機床空間誤差得到有效修復(fù)后，提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量。一是運用二轉(zhuǎn)動軸進行補償，機床轉(zhuǎn)動時不停多次對數(shù)控刀具與工件位置補償；二是三轉(zhuǎn)動軸，計算數(shù)控刀具及工件初始坐標值，這樣作業(yè)過程中也能夠?qū)?shù)值進行補償。

四、提高數(shù)控加工質(zhì)量的措施

1.對優(yōu)化數(shù)控車床進行整體設(shè)計。

要全面提高加工的質(zhì)量，則要進一步優(yōu)化整機設(shè)計，從整體的角度全面考慮到精度。當前，隨著技術(shù)研究應(yīng)用的越來越廣泛，各種先進的技術(shù)應(yīng)用到加工領(lǐng)域，全面提升了我國的機械制造水平，我國機床制造單位也引進了先進的生產(chǎn)技術(shù)，全面排除了不足，解決了弱點，但是，在制作加工過程中，還是存在一些問題，對于一些精度非常高的設(shè)備，我國領(lǐng)先外國，而需要國內(nèi)進行設(shè)計的部分，依然存在問題，只有不斷創(chuàng)新技術(shù)形式，優(yōu)化整機控制管理，才能不斷提高生產(chǎn)質(zhì)量，減少生產(chǎn)成本。機床是結(jié)構(gòu)設(shè)計最為主要的部分，對于整個設(shè)備來講，機床設(shè)計好壞決定了加工的質(zhì)量。所以說，需要由源頭抓起，全面把控機床質(zhì)量，確保各個零件的高品質(zhì)運行。主軸系統(tǒng)是數(shù)控機床的重點，一定要引進先進的技術(shù)，設(shè)計時，根據(jù)生產(chǎn)運行的環(huán)境，全面結(jié)合“熱對稱面”理論有效優(yōu)化主軸系統(tǒng)?？紤]到各種影響因素，對可能影響到數(shù)控機床加工精度相關(guān)零件放置到熱對稱面上，以此，避免出現(xiàn)誤差，有效確保加工的速度與質(zhì)量。

2.對可能存在的誤差情況進行提前防范。

數(shù)控車床并不是萬能的，雖然經(jīng)過精密的設(shè)計與制作，但是在實際使用中，還是會出現(xiàn)各種問題，影響到加工的質(zhì)量，為了全面避免這樣的現(xiàn)象，要對可能出現(xiàn)的隱患進行預(yù)案設(shè)計，以此，全面提升加工過程精度，機床是精密的設(shè)備，需要根據(jù)不同的加工產(chǎn)品形態(tài)做好環(huán)境評估，以此，合理優(yōu)化加工設(shè)備，避免生態(tài)環(huán)境破壞、溫度失控等情況。

3.對軟件進行升級更新。

高科技不斷進步，在生產(chǎn)加工過程中得到了廣泛的應(yīng)用，模具數(shù)控加工領(lǐng)域也不斷進步，引進先進的技術(shù)，不論是硬件還是軟件，在技術(shù)上都有了全面的發(fā)展。UNIG、CIMI以及CAM等軟件也在更新?lián)Q代，已經(jīng)在模具加工領(lǐng)域發(fā)揮了越來越大的作用。軟件是設(shè)計好的程序，進行加工時，能夠根據(jù)后臺的指令自動化運行，要全面做好編程設(shè)計與操作，才能保證加工的質(zhì)量。CIMI軟件能夠和螺旋工具配合使用，有效保證了相鄰刀具的協(xié)調(diào)性，通過軟件設(shè)計，能夠全面與硬件設(shè)備相匹配。

五、提升生產(chǎn)質(zhì)量的辦法

1.改進模具的裝夾方式。

夾具影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，所以說，全面提高模具裝夾質(zhì)量，能夠充分確保質(zhì)量與效果，那么，就需要對裝夾力度做好全面的控制與管理，保證嚴密度，要保證力度的大小合適，硬度較差模具裝夾不能用大力度，不然加工出來的部件就保證不了精度的要求。對于硬材質(zhì)模具裝夾，則要保證力度，不然會在轉(zhuǎn)動過程中出現(xiàn)松動的情況，影響到產(chǎn)品的精度。要對模具全面把握，根據(jù)不同的產(chǎn)品進行安排，模具大小、尺寸、硬度、材質(zhì)要充分符合產(chǎn)品的需要，這樣，才能在把握信息的前提下，做好裝夾力度的控制。裝夾放置位置要全面計算，保證位置適中，防止損壞模具。

2.合理選擇數(shù)控刀具和走刀程序。

數(shù)控刀具決定了產(chǎn)品的質(zhì)量，要充分把握好刀具的情況，了解刀具的質(zhì)量與材料。當前，我國制造行業(yè)數(shù)控刀具應(yīng)用最為廣泛的是硬質(zhì)合金材質(zhì)，這種材料對加工精度較高的產(chǎn)品更加合適，能夠保證切削速度。根據(jù)模具大小、形狀和材質(zhì)各方面的因素，全面使用刀具，保證型號、尺寸等符合模具加工的要求?？茖W合理的設(shè)計走刀方式，運用混合模式，才能發(fā)揮優(yōu)點，規(guī)避缺陷。

3.提升程序設(shè)計水平。

數(shù)控加工嚴謹主要和計算機軟件程序有關(guān)，不斷優(yōu)化程序編程途徑，由專業(yè)的技術(shù)人員進行編程，加工企業(yè)需要培養(yǎng)專業(yè)人才，從根本上提升數(shù)控編程質(zhì)量，這樣，才能確保產(chǎn)品的質(zhì)量。

六、結(jié)束語

數(shù)控加工是一個嚴格的過程，要充分協(xié)調(diào)好技術(shù)、設(shè)備、工藝、程序，通過科學的裝夾，保證刀具的功能發(fā)揮，要重視加工的每個細節(jié)，不斷改善和優(yōu)化，從源頭上提升數(shù)控加工質(zhì)量，推動我國制造業(yè)健康發(fā)展。