數(shù)控機(jī)床加工質(zhì)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(guān)鍵詞： 數(shù)控加工;質(zhì)量影響因素;策略

Key words： CNC machining;quality influencing factors;strategy

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

0 ?引言

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

1 ?數(shù)控加工質(zhì)量的影響因素

數(shù)控加工過程中，離不開人和機(jī)器，而數(shù)控加工的機(jī)器是數(shù)控機(jī)床，對加工質(zhì)量產(chǎn)生影響的方面主要包括夾具、刀具，還有加工工藝，我們來進(jìn)行一一分析，首先是人為因素，人是機(jī)器制造過程中不可或缺的組成，但是人的素質(zhì)存在高低，倘若數(shù)控加工操作人員的技能和素質(zhì)存在一定問題，就會對數(shù)控加工質(zhì)量造成影響，目前數(shù)控加工工廠中，基層的操作人員個(gè)人素質(zhì)普遍較低，沒有優(yōu)良的操作技術(shù)，其工作態(tài)度也存在一定的問題，影響其質(zhì)量。其次是加工工藝，加工工藝是影響數(shù)控加工質(zhì)量最大的一個(gè)方面，現(xiàn)如今隨著計(jì)算機(jī)的普及，已經(jīng)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(jì)算機(jī)相結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)的，人員的素質(zhì)仍然會造成一定的影響，不過隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)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(zhì)量也在不斷地提高（如圖1）。

再者就是機(jī)器的影響因素，而所涉及到機(jī)器的影響因素主要有兩個(gè)方面，其一，夾具，顧名思義就是裝夾模具的設(shè)備，數(shù)控機(jī)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(shù)控機(jī)床在運(yùn)行之前，操作者需將工件置于夾具上進(jìn)行固定，然后數(shù)控機(jī)床會根據(jù)設(shè)定好的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行加工，倘若夾具在裝夾模具時(shí)，超過允許的誤差，就會造成加工出來的工件不標(biāo)準(zhǔn)，甚至出現(xiàn)報(bào)廢的狀況，此外操作人員在進(jìn)行裝夾時(shí)，還可能會出現(xiàn)夾具過松的狀況，也會造成加工件的質(zhì)量問題，而且倘若選擇的夾具不適合，或夾具的質(zhì)量存在問題，也會造成數(shù)控加工的質(zhì)量問題;其二，刀具，刀具是數(shù)控加工過程中的“前線”，刀具的質(zhì)量問題將直接決定所加工工件的質(zhì)量，而刀具造成數(shù)控加工質(zhì)量問題的原因有四個(gè)方面：①刀具的精度，數(shù)控機(jī)床對刀具精度的要求較高，通常根據(jù)不同精度的工件運(yùn)用不同類型的刀具;②刀具的材質(zhì)，針對不同的加工件，數(shù)控機(jī)床所選刀具的材質(zhì)也不同，目前應(yīng)用最多的刀具材質(zhì)主要是超硬材料、金屬陶瓷、硬質(zhì)合金等，若刀具的材質(zhì)選擇不當(dāng)，就會影響所加工出來的工件質(zhì)量;③刀具的尺寸，數(shù)控機(jī)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(dāng)所選用的刀具尺寸不適當(dāng)時(shí)，相應(yīng)的工件加工將無法有效地進(jìn)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(yīng)用刀具形狀不當(dāng)，將無法進(jìn)行相應(yīng)工件的加工。

2 ?影響數(shù)控加工質(zhì)量的一些誤差

誤差是影響數(shù)控加工質(zhì)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(shù)的進(jìn)步去減小誤差，常見影響數(shù)控加工質(zhì)量的誤差主要有機(jī)器誤差、控制系統(tǒng)誤差、加工環(huán)節(jié)產(chǎn)生的誤差，我們來進(jìn)行一一分析：首先是機(jī)器誤差，現(xiàn)階段數(shù)控機(jī)床的技術(shù)已有很大的進(jìn)步，在一定程度上減少誤差的產(chǎn)生，但是數(shù)控機(jī)床在升速或降速過程中，容易引發(fā)時(shí)間誤差，而時(shí)間差的存在，會引發(fā)超程問題，進(jìn)而對工件質(zhì)量造成影響;其次是控制系統(tǒng)誤差，如今數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)分為三種：開環(huán)數(shù)控、半閉環(huán)數(shù)控以及閉環(huán)數(shù)控，這三種系統(tǒng)的精度是遞增的，而開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)主要運(yùn)用于經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控機(jī)床，沒有位置檢測系統(tǒng)，無法進(jìn)行有效的位置檢測，工件的位移情況無法有效地進(jìn)行反饋，而適用于低精度的工件加工，易引發(fā)質(zhì)量問題。半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)下的數(shù)控機(jī)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(zhì)量造成影響。閉環(huán)系統(tǒng)的精度較高，但在傳動(dòng)間距上易產(chǎn)生誤差，進(jìn)而造成數(shù)控加工質(zhì)量問題。再者是加工環(huán)節(jié)產(chǎn)生的誤差，其產(chǎn)生誤差的來源主要是刀具，通常情況下，數(shù)控機(jī)床的刀具無法緊密貼合，造成工件動(dòng)線偏差，這種問題并非是操作造成的，而是在設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)存在，進(jìn)而影響數(shù)控加工質(zhì)量。

3 ?提升數(shù)控加工質(zhì)量的策略

3.1 加強(qiáng)一線操作員工的培訓(xùn)力度

一線操作員工是數(shù)控機(jī)床的主要操作人員，其個(gè)人技能和素質(zhì)，對數(shù)控加工的質(zhì)量有很大的影響，因此相關(guān)企業(yè)要注重一線員工的培養(yǎng)以及合適操作人員的招聘。首先企業(yè)所招聘的一線員工應(yīng)具備良好的個(gè)人素質(zhì)，具有吃苦耐勞以及良好的工作態(tài)度，并具有一定的文化程度，然后企業(yè)要針對這些一線操作員工進(jìn)行充足的培訓(xùn)，培訓(xùn)的方面應(yīng)涉及技術(shù)技能、安全、愛崗敬業(yè)精神以及個(gè)人素質(zhì)等，并進(jìn)行必要的考核，考核通過之后才能到崗工作。其次，由于現(xiàn)階段數(shù)控機(jī)床技術(shù)不斷發(fā)展，一些新技術(shù)和新裝備不斷地出現(xiàn)在工廠里，為有效地運(yùn)用這些新技術(shù)和新設(shè)備，就需要對一線員工再進(jìn)行培訓(xùn)，因此在日常生活中就應(yīng)該定期開設(shè)培訓(xùn)課程，為新技術(shù)和新裝備的運(yùn)用奠定基礎(chǔ)，提高工廠的效率，保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。此外，數(shù)控加工過程中具有一定的危險(xiǎn)，如何保證安全生產(chǎn)是企業(yè)最重要的事情，定期開設(shè)的培訓(xùn)，還應(yīng)涉及安全生產(chǎn)問題，時(shí)刻提醒一線操作工注意安全，從而保證人身安全，為企業(yè)創(chuàng)造更高的效益。

3.2 對數(shù)控加工過程中的誤差進(jìn)行補(bǔ)償和預(yù)防

數(shù)控機(jī)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(shù)控加工過程中可能存在誤差的區(qū)域，進(jìn)行提前預(yù)防，例如周圍環(huán)境因素，數(shù)控機(jī)床的所在地應(yīng)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(shù)控加工過程，而且操作人員應(yīng)針對數(shù)控機(jī)床的機(jī)器設(shè)備進(jìn)行充分的了解，嚴(yán)格按照要求進(jìn)行操作，避免因操作不當(dāng)導(dǎo)致的誤差產(chǎn)生。此外，現(xiàn)階段隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，對數(shù)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(yùn)用技術(shù)對其進(jìn)行補(bǔ)償，例如螺距補(bǔ)償，針對數(shù)控加工過程中，刀具無法有效貼合所產(chǎn)生的動(dòng)線偏差，運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)，可以有效地進(jìn)行補(bǔ)償，提高工件精度，但是這種技術(shù)無法完全消除誤差，只能進(jìn)行大幅度的補(bǔ)償。其次是坐標(biāo)誤差補(bǔ)償，數(shù)控機(jī)床加工過程中，最外側(cè)的位置坐標(biāo)點(diǎn)易出現(xiàn)位置不準(zhǔn)的情況，進(jìn)而產(chǎn)生誤差，而坐標(biāo)誤差補(bǔ)償，是一種依靠傳感器，對機(jī)床相關(guān)位置進(jìn)行溫度檢測的系統(tǒng)，并記錄位置變化的坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)值，然后通過自身的分析工具，得出相應(yīng)的補(bǔ)償數(shù)據(jù)，通過數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。除這兩種誤差補(bǔ)償外，還有幾何補(bǔ)償和解耦補(bǔ)償，不過這兩種補(bǔ)償方法需要與其他補(bǔ)償方法結(jié)合進(jìn)行，才能獲得良好的補(bǔ)償結(jié)果，但是這些補(bǔ)償方法的運(yùn)用僅能起到對誤差進(jìn)行一定的償還作用，是不能完全避免誤差產(chǎn)生的。不過現(xiàn)階段，我國的數(shù)控機(jī)床技術(shù)的不斷提高，誤差不斷縮小，零部件也越發(fā)精細(xì)（如圖2），數(shù)控加工質(zhì)量問題逐漸減少。

3.3 選擇精度適合的數(shù)控機(jī)床設(shè)備

數(shù)控機(jī)床的精度決定所加工工件的精度，倘若應(yīng)用精度低的數(shù)控機(jī)床去加工精度要求高的工件，自然會產(chǎn)生一些質(zhì)量問題，而且不同精度的數(shù)控機(jī)床其控制系統(tǒng)也不相同，產(chǎn)生的質(zhì)量問題相對更少，但對環(huán)境的要求較高。因此，工廠應(yīng)該根據(jù)精度的不同去選擇精度適合的數(shù)控機(jī)床。目前，我國除一些專業(yè)器具依靠進(jìn)口外，大多能夠自己生產(chǎn)，而現(xiàn)階段很多工廠中對數(shù)控機(jī)床的采購，都有嚴(yán)格的成本控制，為避免成本問題，所選擇的數(shù)控機(jī)床的廠家可能沒有進(jìn)行嚴(yán)格的考察，數(shù)控機(jī)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(shù)控機(jī)床應(yīng)該為其準(zhǔn)備專業(yè)的運(yùn)行環(huán)境，例如專業(yè)的設(shè)備室，以保證其順利運(yùn)行。

3.4 合理選擇刀具以及走刀程序

刀具是數(shù)控機(jī)床加工過程中最重要的部件，合適的刀具是數(shù)控加工質(zhì)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(shù)控機(jī)床的刀具種類繁多，涉及尺寸、大小、材質(zhì)以及形狀，操作人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況恰當(dāng)?shù)倪x擇刀具。目前，硬質(zhì)材質(zhì)的刀具是應(yīng)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(shù)控加工都可以應(yīng)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(fā)數(shù)控加工質(zhì)量問題。此外是走刀程序的選擇，走刀程序是數(shù)控加工精度的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的走刀程序在數(shù)控加工過程中凸顯出來越來越多的弊端，增加數(shù)控加工過程中的質(zhì)量問題，如今，隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)的不斷發(fā)展，走刀程序也已有一定的發(fā)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(yīng)采取多種粗加工方式混合的模式，進(jìn)行數(shù)控加工，利用其不同的優(yōu)點(diǎn)，從而有效地避免各自的缺點(diǎn)，達(dá)到精度要求，也避免質(zhì)量問題的產(chǎn)生。

3.5 優(yōu)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(xiàng)非常重要的項(xiàng)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(shí)，應(yīng)該對裝夾的力度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以防其在切削過程中產(chǎn)生誤差，從而造成質(zhì)量問題。而裝夾的力度，要根據(jù)模具材質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)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(yùn)行，切削出精度恰當(dāng)?shù)墓ぜＲ虼?，操作人員在進(jìn)行數(shù)控加工前，需要對模具的大小、材質(zhì)以及硬度進(jìn)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(jìn)行充分的了解，以防裝夾位置不恰當(dāng)，令模具的受力點(diǎn)不均衡，而且模具存在薄弱的區(qū)域，倘若恰好裝夾在該區(qū)域，很容易造成模具的損壞，影響數(shù)控加工的質(zhì)量。此外，不同模具存在的薄弱區(qū)域是無法通過肉眼進(jìn)行分辨的，當(dāng)接收到新模具之時(shí)，專業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)及時(shí)去確定模具的實(shí)際情況，然后對相關(guān)模具出具合理的裝夾位置，以便操作人員進(jìn)行實(shí)際操作，而且高速運(yùn)轉(zhuǎn)的數(shù)控機(jī)床，模具一旦出現(xiàn)損壞，對操作人員的人身安全也具有一定的傷害，甚至?xí)l(fā)一些嚴(yán)重的事故，因此針對模具的裝夾位置，工廠應(yīng)該制定完備的工作流程，從而減少操作不當(dāng)所致的質(zhì)量問題以及安全問題。

3.6 注重?cái)?shù)控機(jī)床編程設(shè)計(jì)

數(shù)控加工技術(shù)進(jìn)步到今天，已經(jīng)成功的與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行有效的融合，而計(jì)算機(jī)為數(shù)控機(jī)床提供的主要是編程技術(shù)和系統(tǒng)控制技術(shù)，因此編程技術(shù)是數(shù)控加工過程中非常重要的環(huán)節(jié)，編程技術(shù)的應(yīng)用能夠有效地提高數(shù)控加工的效率以及質(zhì)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(jìn)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(shù)控加工過程中可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題。因此，想要避免數(shù)控加工過程中的質(zhì)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(yīng)招聘一批技術(shù)水平過硬，個(gè)人素質(zhì)良好的編程人員，并根據(jù)當(dāng)前新技術(shù)不斷更新的現(xiàn)狀，及時(shí)進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的培訓(xùn)，而且編程人員必須具備良好的敬業(yè)精神，才能保證編程工作的正常進(jìn)行，對優(yōu)化數(shù)控加工工藝具有參考價(jià)值，目前眾多企業(yè)已經(jīng)意識到編程人員的重要性，并定期開展相應(yīng)的培訓(xùn)，為數(shù)控加工質(zhì)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(shí)際的效果也不相同，編程人員應(yīng)該有針對性地去選擇編程軟件，而且所運(yùn)用的編程軟件要保證質(zhì)量，才能促使編程工作的順利進(jìn)行，為數(shù)控加工質(zhì)量提供保障，必要時(shí)應(yīng)采購質(zhì)量上乘且適合的編程軟件。例如cimatron、unigraphics等，都是廣泛的運(yùn)用在眾多數(shù)控加工中的編程軟件。

3.7 合理運(yùn)用智能化技術(shù)

現(xiàn)階段，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各種智能技術(shù)不斷涌現(xiàn)出來，這些智能設(shè)備已經(jīng)被運(yùn)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(jī)械加工領(lǐng)域，也應(yīng)及時(shí)引進(jìn)這些智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的智能化以及自動(dòng)化，而且智能化和自動(dòng)化的機(jī)械加工，是制造業(yè)以后的發(fā)展趨勢，而能夠運(yùn)用于機(jī)械加工的智能系統(tǒng)主要是自動(dòng)化管理系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)，代替以往操作人員的眾多繁瑣操作，降低人力資源的浪費(fèi)，也提高了生產(chǎn)效率，建立起更加高效、便捷的數(shù)控加工過程，在很大程度上可以杜絕一些客觀誤差問題，進(jìn)而提高數(shù)控加工的質(zhì)量。不過雖然智能化的技術(shù)為數(shù)控加工提供較為良好的作用，但是仍需要操作人員的監(jiān)控，可有效杜絕自動(dòng)化數(shù)控加工中可能出現(xiàn)的一些問題。例如加工平面不平、不光;精加工側(cè)面的接刀痕過于明顯等。

3.8 加大校企合作力度，實(shí)現(xiàn)雙贏

企業(yè)的人才流失是現(xiàn)階段非常常見的問題之一，同時(shí)還面臨人才老化的問題，因此企業(yè)需要人才的加入，而眾多高校的實(shí)踐活動(dòng)需要一些企業(yè)進(jìn)行配合，針對于這樣的現(xiàn)狀，企業(yè)應(yīng)該積極促進(jìn)與高校的合作，這樣一來，不僅能夠培養(yǎng)人才，還會加強(qiáng)高校學(xué)生的個(gè)人能力，實(shí)現(xiàn)雙贏。首先，企業(yè)與高校簽訂協(xié)議，高校應(yīng)實(shí)地對相關(guān)企業(yè)進(jìn)行考察，然后與企業(yè)達(dá)成合作，并簽訂相關(guān)高校學(xué)生的實(shí)習(xí)協(xié)議，來保證學(xué)生能夠有效的參與到實(shí)踐活動(dòng)中，提升學(xué)生的專業(yè)能力。其次，制定“雙向?qū)熤啤?，學(xué)校與企業(yè)分別挑選能力出眾的導(dǎo)師，學(xué)校內(nèi)的導(dǎo)師主要針對學(xué)生的理論知識，而企業(yè)導(dǎo)師可以由一線的“老師傅”擔(dān)當(dāng)，主要負(fù)責(zé)學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)，有利于培養(yǎng)專業(yè)的數(shù)控加工人才，為企業(yè)提供人才保障，從而有效地減少數(shù)控加工質(zhì)量問題。

4 ?結(jié)束語

綜上所述，數(shù)控加工是我國制造業(yè)中非常重要的一環(huán)，其質(zhì)量將決定我國制造業(yè)的發(fā)展，但是目前我國的數(shù)控加工還存在一些問題，影響數(shù)控加工的質(zhì)量，本文深入分析，闡述影響數(shù)控加工質(zhì)量的原因，并提出8項(xiàng)策略，分別為加強(qiáng)一線操作員工的培訓(xùn)力度;對數(shù)控加工過程中的誤差進(jìn)行補(bǔ)償和預(yù)防;選擇精度適合的數(shù)控機(jī)床設(shè)備;合理選擇刀具以及走刀程序;優(yōu)化模具的裝夾方式;注重?cái)?shù)控機(jī)床編程設(shè)計(jì);合理運(yùn)用智能化技術(shù)以及加大校企合作力度，實(shí)現(xiàn)雙贏，希望這8項(xiàng)策略，可以為數(shù)控加工的相關(guān)企業(yè)提供幫助。

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