发动机机匣零件数控加工防错方法

王丽花　李丹　周鑫

摘 要：针对飞机发动机机匣零件加工过程中经常出现的质量事故，从数控程序编制规定及工艺过程易出错环节进行分析，通过提高自动化程度，减少和消除工序操作和生产过程中的错误，减少加工中人为差错发生的机会，避免差错形成缺陷，提高质量改进工作的主动性，做好事前的质量预防和过程质量控制工作。

关键词：质量；数控；加工；防错

Abstract： According to the quality accident happened in the casing machining， the article analyzes the rules of NC programming and the error-prone in process to reduce and even dispel the machining mistakes and operation mistakes by increasing the automation， then avoid forming defects by reducing accidents. The method will improve the initiative of the quality improvement， and do a good job of quality prevention and process quality control in advance.

Keywords： Quality； Numerical Control； Machining； Fail-Safe

中图分类号：V261 文献标识码：A

航空发动机机匣零件材料多为高温合金、钛合金等材料，价格昂贵，一旦出现加工事故，将为企业带来巨大的经济损失。单纯地依靠奖惩机制难以解决根本问题，防错技术充分重视产品的源头质量，发现差错立即发出警告并及时纠正，将提高产品质量建立在流程中而不是单纯依靠检验保证质量，是达到质量零缺陷的手段，应用防错技术目的是有效防止在产品的研制和生产中的人为差错，使差错不会发生或者至少及早地检查并纠正，以简单的方法和手段提高产品质量。

本文通过“监控”零部件的质量，节约返工、返修的成本和时间，及时识别需要改进的机会，在不可预知的人为差错转化到缺陷形成之前，防止差错的“蔓延”，消除缺陷，达到防错目的，提高产品的合格率。

1.现状

零件在数控加工过程中，包含了许多手动操作如零件的装夹、对刀、零件的翻转，同时需要输入大量的数据，如输入加工原点、刀具半径补偿值、公共坐标系等，加工一个零件，一旦操作者出现操作失误，将会造成难以挽回的加工事故。

每年由于加工事故带来的零件加工质量不合格给企业带来的巨大损失，同时随着零件加工材料趋于难加工材料、加工结构复杂、加工精度越来越高，产品的不合格率上升的风险也将增大。分析加工过程中引起加工事故的原因，引入防错机制监控加工过程，提升加工稳定性，提高产品合格率是企业提效的重要途径，也是急需解决的重要难题。

2.原因分析

据统计，按导致不合格品的原因进行分类，零件数控加工过程常见的加工问题，其中操作失误是导致产品不合格的重要原因，操作方法不当最容易引起加工事故。引起加工事故的主要原因总结如下：

（1）工艺技术能力不足、技术防错没有真正落到实处。表现在工艺技术能力满足不了现场的需求，还有装夹找正问题、上刀量大等。

（2）现场操作者工作不认真。表现在操作者操作失误如：对刀操作失误、设备操作失误、图纸看错等。

（3）员工本身能力不足。表现在技术人员本身能力不足，如：程序错误、工艺文件编制错误等。现场操作者新上岗经验不足。

（4）工装设备能力不足。表现在刀具问题、夹具问题、设备故障等。

3.数控加工过程防错控制

3.1 数控工步卡的填写

（1）数控编程原点的填写

当本工序所有工步程序原点是一致的，在附注栏内统一填写，当本工序所有工步程序原点不一致时，在程序原点栏内分别填写，并注明编程原点设定指令，如G54，G55。

（2）对刀方式的填写

对于车加工，对刀方式除用语言描述外，应在工步卡备注栏内按实际加工情况对对刀方式进行图示说明。

3.2 数控程序的编制

（1）在数控程序运行之前，在程序段中使用高级语言通过调用系统变量判断编程原点的正确性，以防止编程原点设置错误导致的加工错误。

（2）根据零件结构特点及编程方法的不同，应优先采用刀心编程方式，采用数控加工程序自动分层、换刀，减少工人的手动干预，对于轮廓编程方式，刀具半径补偿值使用高级语言通过调用系统变量进行判断，以防止刀具半径补偿值输入错误导致零件加工错误。

（3）对于加工角向零点非任意角向时，应在夹具结构设计中增加实际角向零点校正标识，如刻线或基准孔，在工艺规程及数控工步上注明对零点重新校验。

3.3 数控加工程序的审批要求

（1）数控加工程序校对检查

应编制相应标准，在标准中规定数控程序的校对内容。

（2）数控加工程序批准检查

审核编程坐标系的正确性。检查编程的加工坐标系方向与工艺文件要求的是否相符、坐标系选择是否合理，校对编程原点与仿真环境建立的编程原点与后置处理的一致性。

审核程序格式的正确性。检查程序格式是否与对应加工机床编程控制系统要求的一致性。

审核零件加工策略的合理性。检查工步安排的合理性，程序的刀具轨迹的合理性。

审核加工刀具选择的合理性。检查刀具材料、刀具结构、刀具尺寸能否满足零件加工。

3.4 数控加工程序的仿真要求

（1）所有数控加工程序在加工零件实物前，必须进行数控程序的仿真模拟，按照设计模型要求，保证仿真结果加工无碰撞、残留在工艺规程设定公差之内。

（2）校对人员仿真校对时要重新建立仿真环境，不能应用原编制提供的环境进行校对。

（3）现场加工修改后的数控加工程序必须重新履行审签手续并经数控程序仿真模拟后才能用于零件实物验证。

3.5 数控程序验证过程要求

（1）零件在首批零件验证之后，根据验证结果，及时固化加工参数。

（2）经验证参数固化后的数控加工程序及对应数控工步卡应及时存档。

（3）零件在验证过程中，准确统计刀具寿命，监控刀具磨损情况，在数控程序中适时进行更换刀具，避免由于刀具磨损导致的零件加工错误。

（4）固化后的数控加工程序不宜再进行人为调整主轴转速及进给倍率。

4.实例

4.1 刀具半径输入防错实例

数控机床的刀具半径补偿，是加工中最常用的功能，在上刀补加工，操作者根据刀具半径大小，以及零件的状态，在刀具参数表中输入正确的刀补值，来完成零件的加工，由于刀补值缺乏监督，每年都存在刀补上错的情况。

为了控制刀补上错问题，开发刀具半径控制程序，在高精度、壁薄零件的加工过程中，通过读取操作者输入的半径值与允许的最大最小值进行比较，只有输入正确的数值才能加工，消除了操作者输错半径值的情况，防止错误发生，部分程序代码如下。

4.2 案例名称：数控加工对刀防错

现场进行数控加工时，对刀方式的正确与否直接影响零件加工质量，通常在工步卡上写上对刀方式，语言描述不直观，易发生对刀错误导致零件报废。

为了防止对刀错误导致的零件超差报废，在数控工步卡备注栏内按实际加工情况以画图形式表示，直观清晰，可有效防止由于对刀错误导致零件加工错误，见表1。

结语

针对机匣加工过程中经常出现的质量事故，从数控程序编制规定、工艺过程易出错环节进行细化，减少和消除工序操作和生产过程中的错误，使零件在加工过程中，错误不会发生或及早发现问题进行纠正，减少加工中人为差错发生的机会，避免差错形成缺陷，做好事前的质量预防和过程质量控制工作。

参考文献

[1]陈思涛.防错技术在工艺与质量管理中的探讨与应用[J].工艺与检测，2012（3）：5.

[2]刘高鹏.面向制造质量的防错设计及其关键技术研究[D].重庆大学，2008.