數(shù)控加工過程質量控制的關鍵環(huán)節(jié)研究

王建峰

（江蘇省射陽中等專業(yè)學校，鹽城 224300）

數(shù)控加工是制造業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的關鍵與核心技術，合理使用數(shù)控加工不僅可以解決小批量零件、精密復雜零件的機械處理問題，還可以保證零件加工的穩(wěn)定性，適當縮短零件加工周期，助推企業(yè)新產(chǎn)品革新與開發(fā)研究。但是，數(shù)控加工生產(chǎn)涉及的環(huán)節(jié)相對較多，在生產(chǎn)期間對質量控制有著較高的要求。為確保能夠充分發(fā)揮數(shù)控加工的作用，需要針對數(shù)控加工過程組織展開質量管控，為產(chǎn)品生產(chǎn)制造提供良好支撐。

1 數(shù)控加工概述

1.1 數(shù)控加工特點

數(shù)控加工指在數(shù)控機床中組織展開零件加工生產(chǎn)的工藝模式。與傳統(tǒng)常規(guī)的機床相比，數(shù)控機床可借助數(shù)字程序控制刀具、零件的位移，具有工序比較集中、自動化、精準度較高、軟性化的特征，比較適合加工處理形狀復雜、批量較小、品種相對多的零件[1]。

第一，工序集中。在工序層面，大部分數(shù)控機床可借助自動化系統(tǒng)，針對刀庫、刀架、機床等進行集中化管控，節(jié)約資源，提高加工處理效率，適當減少人力成本。

第二，自動化。在自動化方面，數(shù)控機床加工時并不需要通過人工對刀具進行控制，數(shù)字系統(tǒng)可自動控制刀具運作程序，并且具有優(yōu)異的處理效果[2]。

第三，精準度較高。無須消耗較多勞動力就可展開零件高精度加工，避免引發(fā)人工誤差或者操作失誤等各類問題。如果選擇普通、常規(guī)的機床加工技術，將要消耗較多時間展開高素質、實踐型技術人員培養(yǎng)，而現(xiàn)代編程數(shù)控技術十分容易掌握，無須耗費較多時間即可有效掌握。

第四，軟性化。雖然傳統(tǒng)機床也具備軟性化的特點，但是應用效率相對較低，工藝方法適應性欠缺。若單純采取專機操作，雖然可以適當提高生產(chǎn)效率，但是很難滿足市場實際需求。數(shù)控機床只需要優(yōu)化數(shù)控加工程序就可以組織展開新零件加工處理，具有效率較高、適應性相對較強、柔性化的優(yōu)勢特征，可以滿足新產(chǎn)品研發(fā)、零件高效應用、急件加工等要求，與現(xiàn)代市場發(fā)展需求相符合[3]。

1.2 數(shù)控加工原則

在借助數(shù)控加工技術組織落實零件處理與加工時，需要重點遵循4 個原則。第一，先內后外原則。先針對內部型腔進行加工，再加工處理零件外形。第二，有序落實原則。上下工序不能互相產(chǎn)生影響，特別是前道工序不得影響后續(xù)工序的處理操作。如果應用道具和安裝方式相同，要選擇使用連續(xù)操作模式，避免在換刀、定位過程中進行操作。在同一次安裝期間，需要先組織實施剛性程序。第三，在加工線路層面，盡量維護與保障加工件表面的粗糙度和干凈整潔度，盡量選取最短、最優(yōu)異的加工線路，避免空行過量對效率產(chǎn)生影響?？蛇x擇數(shù)值簡化的模式計算實際工作量，適當減少相關加工程序。第四，重復應用原則，采取子程序相互配合的模式。在成本與時間控制時，要適當降低滑動、刀具等各類零部件的損耗[4]。

2 數(shù)控加工過程中質量控制的問題

2.1 數(shù)控加工工藝方案不健全

數(shù)據(jù)加工技術含量較高，實際生產(chǎn)原理與操作步驟十分復雜，因此在質量管理控制過程中需要克服很多困難[5]。目前，在工藝加工處理期間，加工處理方案不夠完善，工藝生產(chǎn)流程相對較為分散，周轉零件時需要通過多個環(huán)節(jié)，多次進行重復性定位或者零部件安裝可能會使得零件出現(xiàn)損傷與變形，無法保證零件質量及形位公差。

2.2 生產(chǎn)編制過于粗放

現(xiàn)階段，國內數(shù)控加工工藝計劃與方案編制并沒有形成統(tǒng)一標準，在細節(jié)層面還存在很多不科學、不合理的現(xiàn)象。基于此類情況，企業(yè)在零部件生產(chǎn)期間很難全面發(fā)揮數(shù)控機床的技術優(yōu)勢，各類刀具的性能會大打折扣。具體來講，常規(guī)工藝思維在工藝方案計劃中占據(jù)主導地位，相關工作人員難以實時把控與掌握各類參數(shù)，必然會影響產(chǎn)品實際生產(chǎn)精準度與加工效率[6]。雖然數(shù)控技術成為當前企業(yè)改革生產(chǎn)模式的焦點，但是由于生產(chǎn)工藝落后、編制粗放，數(shù)控技術在實踐探索應用中無法完全發(fā)揮功能作用，進而影響行業(yè)整體工藝水平的提高。

2.3 技術人員水平有限

數(shù)控加工在有關領域中得到全方位的推廣應用，為我國制造業(yè)發(fā)展提供支撐。國家有關部門也在致力于縮小國內外制造業(yè)的差距，培養(yǎng)一批高水平、優(yōu)異的技術人才。但是從產(chǎn)品質量層面分析，相關工作人員專業(yè)素質和專業(yè)能力參差不齊，難以滿足數(shù)控加工制作要求。大部分技術人員雖然可借助經(jīng)驗積累落實簡單產(chǎn)品機械的制造與加工，但是面對大量、復雜零部件的加工，很難達到技術標準要求，會嚴重影響數(shù)控機床的加工處理效率，因此組織展開技術人才培訓是需要重點關注的課題。

3 數(shù)控加工過程中質量控制的關鍵環(huán)節(jié)

3.1 優(yōu)化數(shù)控加工工藝方案，確定工藝生產(chǎn)路線

數(shù)控加工與傳統(tǒng)機床加工相同，在運行期間都需要遵循統(tǒng)一、協(xié)調的原則，但是數(shù)控機床的自動化程度較高，具有工藝設計較為嚴密、工藝內容具體明確、重視數(shù)控加工適用性等特點。數(shù)控加工方案的科學合理性是組織落實數(shù)控程序編制的前提及依據(jù)，若工藝方案和計劃考慮不全面，可能會使得數(shù)控加工出現(xiàn)錯誤，導致數(shù)控加工工作量不斷增加，影響數(shù)控程序實施的質量水平。因此，為保證數(shù)控加工水平，需要針對數(shù)控加工方案進行規(guī)范合理設計[7]。

首先，全方位研究分析零件特點，初步設定與制定工藝加工路線。其次，組織展開產(chǎn)品試制活動，并結合試制結果調整工藝路線，確定零部件數(shù)控加工分析，分析數(shù)控加工工藝路線和加工程序，科學合理選擇數(shù)控加工道具，以此設計出成本、技術、效率最優(yōu)的零部件產(chǎn)品工藝生產(chǎn)路線。最后，精準、實時收集數(shù)控加工工序的質量指標數(shù)據(jù)，借助質量管控方案組織展開指標數(shù)據(jù)評價和整理分析，明確掌握工序質量情況，干預管控工序質量的影響因素，最終實現(xiàn)全面提升數(shù)據(jù)加工過程質量的目標。

3.2 科學合理編制數(shù)控程序，保證生產(chǎn)質量

數(shù)控機床主要由數(shù)控程序控制，借助數(shù)控程序可令機床根據(jù)預先設計的順序、方案高質量完成零部件產(chǎn)品的制作。因此，程序編制是否科學合理會對產(chǎn)品質量產(chǎn)生直接影響。若零部件工藝路線存在不足或者產(chǎn)品質量需要優(yōu)化改進，應借助數(shù)控程序主導落實。為了保證和維護這一環(huán)節(jié)工作穩(wěn)定性、精準性，應做到3 點。一是零部件產(chǎn)品處理模型必須精準、全面，并正確定義編程坐標系，針對安全平面、數(shù)控機床屬性、刀點等進行設計。二是科學合理選擇零部件產(chǎn)品數(shù)控加工中各個操作工序，有序劃分特定產(chǎn)品生產(chǎn)流程與工序。例如，結合刀具類型選擇正確的走刀路線與切削用量，然后改進加工順序，整合收集各類分散的工序，持續(xù)提高數(shù)控加工效率。在上述工作完成后，還要借助符合數(shù)控機床指令的字母和語法格式有效描述。三是監(jiān)督管理刀具實際運行狀態(tài)，防止數(shù)控機床操作臺與加工刀具、被加工零部件或者夾具間出現(xiàn)欠切、過切、互相干涉、碰撞等各類問題，有效發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機床的功能作用。

3.3 合理選擇質量控制方法，健全數(shù)控加工質量管理程序

數(shù)控加工過程質量管理控制方法主要包含分層法、調查表、排列圖、因果圖、控制圖和直方圖等統(tǒng)計方式，以及親緣圖法、關聯(lián)圖法、矩陣數(shù)據(jù)分析方法、矩陣圖法、箭頭圖法和過程決策管理法等以定性、定量為主的方法。實際過程中需要依托數(shù)控加工生產(chǎn)質量信息以及數(shù)據(jù)資料，針對質量管理控制人員、操作人員的技能水平進行綜合考量，并采取高效、便捷、靈活穩(wěn)定的原則，科學合理地選擇質量管理控制方法，實現(xiàn)管理控制零件數(shù)控加工順序及零部件實物質量狀態(tài)的目標。

3.4 開展數(shù)控加工過程仿真檢查，展示數(shù)控加工運行過程

仿真檢查技術是數(shù)控加工中的核心技術，也是管理控制數(shù)控加工過程實施質量的關鍵手段，仿真內容主要分為幾何仿真和物理仿真兩種類型。

幾何仿真選擇使用數(shù)控加工仿真軟件程序，利用先進、現(xiàn)代化的虛擬現(xiàn)實技術、三維顯示技術，模擬數(shù)控加工流程、機床實際運行過程等。借助幾何仿真技術，能夠有效監(jiān)督檢查機床運行幾何碰撞問題以及數(shù)控機床中刀具實際運行軌跡，從而保證數(shù)控加工的有效性，提升數(shù)控加工的安全性和檢查效率，避免出現(xiàn)損失與缺陷。

物理仿真主要是深入研究與分析數(shù)控加工中的各類物理現(xiàn)象。現(xiàn)階段，物理仿真技術主要在現(xiàn)代化、先進企業(yè)中使用。部分企業(yè)為保證生產(chǎn)效率，引進研究基地開發(fā)一套動力學仿真優(yōu)化系統(tǒng)軟件，全面選擇銑削時的切削參數(shù)及力學仿真數(shù)據(jù)。有些企業(yè)以元分析技術為依托，針對復雜、緊密的結構零部件數(shù)控切削過程進行仿真管理，借助科學合理的有限元加工處理模式，模擬數(shù)控機床中零部件加工物理過程，包括零部件加工系統(tǒng)條件、材料具備的物理優(yōu)勢特征、材料初始的應力狀態(tài)、操作設備軌跡載荷改變等，進而明確把控與掌握零部件加工處理方法、結構特征、數(shù)控編程舉措等，控制大型、復雜、精密度較高的零部件加工變形問題。

3.5 強化數(shù)控隊伍構建，提升人員數(shù)控加工處理能力

人才是企業(yè)最主要的生產(chǎn)力，也是質量管理控制的根本。從實際層面分析，目前大部分企業(yè)數(shù)控加工處理人員并非科班出身，但是具有豐富、充足的實踐經(jīng)驗。對此，數(shù)控企業(yè)必須不斷強化人力資源構建，依托實際情況逐步提高人才選聘門檻。首先，企業(yè)需要積極與高等院校配合，改善企業(yè)成員結構，吸引高素質、高水平人才，構建一支實踐能力較強、理論素養(yǎng)優(yōu)異的工作團隊，避免因為人為操作失誤而引發(fā)損失。其次，企業(yè)需要結合數(shù)控加工需求，制訂教育培訓計劃和方案，定期、定時實施培訓活動，及時為員工傳遞推廣現(xiàn)代化理論，培育技術人員的質量意識，激勵其積極主動展開質量管理工作。再次，應及時召開內外部交流活動，鼓勵數(shù)控加工技術人員分享成功經(jīng)驗。最后，企業(yè)要健全與優(yōu)化績效考核體系，針對員工操作行為進行綜合化、系統(tǒng)化的調查分析，針對發(fā)現(xiàn)的問題制定科學合理的解決措施，并給予相應的獎勵與懲罰，以提升技術工作人員質量管控的主動性。

4 結語

在現(xiàn)代化制造業(yè)中，數(shù)控加工是十分重要的一項技術，對于我國制造業(yè)快速、長遠發(fā)展具有一定的影響。因此，需要不斷強化數(shù)控加工質量管控，優(yōu)化加工工藝方案，調整數(shù)控加工編制，健全數(shù)控加工過程質量管控計劃，做好數(shù)控加工過程仿真檢查，創(chuàng)建一支專業(yè)化、高水平的數(shù)控技術團隊，以此全方位提高數(shù)控加工質量水平，使數(shù)控加工具備較強的精準性、安全性以及穩(wěn)定性，確保全面發(fā)揮其功能作用。