浅谈影响数控加工质量的因素与处理策略

吴康福

【摘 要】数控加工作为一项先进的加工方法，已在诸多行业和领域得到推广。然而，实际数控加工会受到诸多因素影响，进而影响到零件加工质量。文章通过介绍数控机床运行原理，分析数控加工质量的影响因素，探讨数控加工质量影响因素的处理策略，以期为提高数控加工质量精度提供必要参考依据。

【关键词】数控加工;质量;影响因素;处理

【中图分类号】TG659 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）10-0126-02

0 引言

数控加工是一项先进的加工方法，近年来被广泛应用于电子工业、舰船工业、航空工业等复杂零件、高精度零件的加工生产。在数控加工中，数控加工质量受一系列因素影响，例如刀具、夹具、机床的制造误差、安装误差及刀具磨损等均会不同程度影响工件的加工精度。换言之，在数控加工过程中全面工艺系统会出现诸多误差，进而会影响刀具与工件在加工生产时的位置关系，进一步影响数控加工的质量及精度。

1 数控机床运行原理

数控机床不仅可以大幅提高机床加工质量和效率，并且配置有可编程控制的自动化系统及多工位刀塔，可实现对复杂零件、高精度零件的加工生产，表现出高实用性、高自动化及高精度等特征。数控机床运行原理如图1所示。数控机床在运行过程中，主要依据既定的流程对加工工件进行处理，结合设定参数和数控要求的数控语言，对加工程序进行编制，然后传输到计算机数字化控制装置，实现对加工程序的进一步处理，接着向系统下达指令，由系统驱动机床部件推动刀具运行，最终实现对零件的加工生产。

2 数控加工质量的影响因素

2.1 编程影响因素

编程是数控加工的重要前提。在数控加工过程中，数控机床运行是依据程序员编制的程序展开的。如果编程出现问题，势必会从源头影响到数控加工质量。在实际运行中，数控机床要求编译原点，而编译原点主要通过程序员结合零件实际情况予以确定。于此期间，如果编译原点选择不合理，便会导致数控加工过程产生极大误差，进而对数控加工质量造成严重影响。

2.2 刀具影响因素

数控加工过程中需要运用到刀具，而刀具同样是通过制造而成，在刀具制造过程中往往出现一些设计原理误差。在实际生产中，即便可将该部分误差控制在一定范围内，但随着后期运用会出现相应的磨损，在磨损达到一定程度后便会严重影响加工零件的精度，进而造成生产的产品质量不尽如人意。

2.3 位置影响因素

在实际数控加工过程中，大部分零件均会设计出对应的轴线、表面形位公差要求，为了满足这些设计要求，必须在数控加工时有效应对由于机床传动间隙、弹性形变所产生的摩擦力，缩减偏差。通常情况下，该部分偏差会伴随闭环系统获取相应修正，不会构成过大影响。然而在一些开环数控加工系统中，会造成整个加工过程产生误差。

2.4 几何影响因素

在数控加工中引发的误差可分为内部原因和外部原因。内部原因指数控机床自身技术所产生的集合误差，如刀具误差、刀具磨损等;外部原因则指在数控加工时零件受温度影响所引发的形变。

2.5 机床定位影响因素

机床定位误差是影响数控加工质量的一项重要因素，可分成在开环和闭环状态下产生的一系列情况。在开环情况下，一系列影响因素会使数控机床难以精准定位，进而形成误差;在闭环情况下，便可通过定位检测装置修复偏差。

3 数控加工质量影响因素的处理策略

3.1 提高编程质量

第一，设定合理的编程方式。编程方式涵盖相对坐标编程与绝对坐标编程。其中，绝对坐标编程是以坐标原点为起点，导致的误差相对较小;相对坐标编程在应用中会形成累积误差，但是编程工作更加高效。在数控加工中，为了尽可能减少累积误差的出现，保障数控加工质量，在对重点零件进行编程时可以考虑使用绝对坐标编程方式。第二，优化零件加工过程。科学合理运用不同加工循环指令，能够在以宏程序为基础的前提下对编制程序进行优化处理，可以在降低编程難度的同时使编程过程更加便捷，还能够提升加工程序质量，确保零件加工进度。第三，合理处理编程计算尺寸。在进行编程过程中需要对不同刀具计算尺寸进行精准换算，将标注的非对称尺寸以移动公差带的方式进行换算，计算出对称公差。将自身处于公差带下的零件部位尺寸通过相同的公差带进行计算，使得零件各个细节尺寸均处于允许公差范围内，全面保障零件的加工精度。

3.2 合理选择刀具

刀具是数控机床开展工件切削的重要部件，合理选择刀具是提高数控加工质量的有效途径。要想通过刀具选择来提高数控加工质量，需要推进刀具管理的统一化、规范化及标准化。首先，正确选择刀具材料。刀具材料选择必须符合数控机床高速切削使用性能，必须具备可靠的热稳定性能、机械性能及抵御冲击性能等。其次，合理选择刀具几何参数、切削用量及冷却液等，缩减刀具尺寸磨损，条件允许可借助补偿装置对刀具尺寸磨损开展自动补偿。最后，为了保障加工人员及数控机床的安全性，应当对高速切削刀具结构设置严格要求，即必须同时满足动平衡、静平衡两方面要求，面对加工大直径、盘类零件刀具及刀具外伸较长等情况时，应当有效考虑动平衡问题。

3.3 合理定位及安装刀具

工件的装夹与定位很大程度上影响着工件的加工质量及效率，定位的基准选择优劣不仅影响零件加工质量，还影响生产效率。首先，应当合理设置刀具刀位点，确保对刀点与刀位点的有效重合，在对刀点进行设置的过程中，既可设置于加工零件上，也可设置于夹具中，但需要始终保证其与零件定位基准建立相关坐标尺寸相联系，以使刀点的设置始终位于零件的设计上，保障数控机床坐标系与零件加工坐标系之间存在紧密联系，避免对数控机床工作造成影响，从而改善零件的质量精度。

3.4 提高导轨几何精度

机床导轨在数控加工中扮演着十分重要的角色，不论是刀具的运行还是工件的运行均有赖于机床导轨。为了提高数控加工质量，必须对机床导轨开展严格校核，提高导轨几何精度。倘若数控机床为一体式，可通过设置斜床式机床床身，以提高导轨结合精度。这是因为斜床式机床有助于精简机床自身质量，进而达到提高导轨精度的目的。除此之外，通过精简机床质量，还有助于增强机床负载能力、抗拉强度及抗弯强度，并可提高机床在高负荷状态下的运行精度。除该项措施外，机床导轨在设计过程中还应当合理选择滚珠。即为确保数控机床在高负荷下依然实现高精度，通常采用具有较强负载能力的圆柱滚珠。

3.5 提高数控机床设计合理性

影响数控加工质量的重中之重，关键在于数控机床的设计。近年来，我国数控加工领域实现长足发展，但是受机床结构设计局限影响，使得我国综合机械制造技术水平相较于发达国家依旧存在一定差距。因而，提高数控机床设计合理性尤为关键。为了提高数控加工质量，在机床设计环节应当做好下述工作：首先，为了确保数控机床主机质量，可采用外购方式获取某些关键设备部件，进而提高数控加工质量。其次，在数控机床设计过程中，应当进行全面系统的考虑，特别关注数控机床在高负荷下可能产生的误差和故障。换言之，数控机床设计应当考虑其整体负载能力，确保其各部分受力均衡，特别是处理好相关零件或机构的连接部分受负载影响而可能引发的结构变形或断裂情况。再次，应当注意工件或机床部件在加工时引发振动现象，这些振动往往会对数控加工质量造成极大影响。所以，在数控机床设计过程中，应当考虑降低机床高度以确保其加工稳定性。同时，为了缩减由于摩擦形成热量对加工质量的影响，机床设计还应当考虑设计完善的冷却水循环。最后，在加工工件前应当对其实际情况进行有效分析，并结合精度要求合理选择刀具，开展好编程及切削参数设置工作。这一系列因素需要进行全面系统地分析，并确保工件加工时不会出现停顿情况，进而促进数控加工有序开展。

4 结语

总而言之，影响数控加工质量的因素多种多样，产生误差也尤为复杂。因此，数控加工相关人员必须全面分析数控加工质量的影响因素，提高编程质量，合理选择刀具，合理定位及安装刀具，提高导轨几何精度，提高数控机床设计合理性等，积极促进数控加工质量精度的有效提高。

参 考 文 献

[1]王阳.关于影响数控加工质量的因素分析及應对措施探讨[J].湖北农机化，2018（10）：64.

[2]黄金水.影响数控加工质量的因素分析及相应的应对措施[J].现代制造技术与装备，2017（7）：105，111.

[3]张涵.关于数控车床加工精度的影响因素分析及提高方法探讨[J].山东工业技术，2017（8）：59.