数控机床加工质量影响因素分析

2023-11-07方颖

大众标准化 2023年19期

方颖

（江苏科技大学，江苏镇江 212000）

在科技水平大幅提升的背景下，我国工业生产方面的各领域开始广泛应用数控机床，随着数控机床整体水平的日益提高，给我国机械加工领域带来的经济、社会等效益巨大，在数控机床生产中，衡量其总体质量、效率的一个重要指标就是加工质量。目前，与数控机床加工质量息息相关的影响因素较多，如机床自身、加工方法、现场管理等，而为了最大限度地保证加工质量，必须要结合各方面影响因素探讨对应的防控手段，确保数控机床功能、作用充分发挥。

1 数控机床加工质量影响因素

1.1 人和工艺因素

从人为因素方面来看，在机械制造中，必不可少的重要构成就包含人，而人的素养存在参差不齐的情况，若数控加工操作员技能、素养达不到实际要求，必然会影响到数控加工质量。从当前来看，在大部分数控加工工厂之内，普遍存在的一个问题就是基层操作员素养、水平处在待提升的状态中，操作技术不够优良，对待工作的态度也有一定问题，所以给数控加工质量造成了影响。从加工工艺方面来看，在数控加工质量上，面临的一大影响因素就是加工工艺。现如今，社会的各方面已经全面普及计算机，受这一因素影响，传统以人为本的加工工艺开始逐步发生巨大改变。而从目前的加工工艺来看，主要的方式就是人工和计算机的结合，其中人的素质造成的影响仍然不容忽视。但在信息技术进一步发展的背景下，会逐步地提高数控加工的工艺水平，此时人为因素造成的影响自然能够得到极大程度的规避，最终逐步的提升数控加工质量水平。

1.2 机器因素

首先，夹具。此设备主要是用来进行模具的装夹操作。数控机床中，装夹模具要具备高精度特征。一般而言，机床运行前，操作者应在夹具上固定好工件，在此基础上启动机床，以设定参数为依据开展生产、加工作业。这一过程，若夹具针对模具进行装夹的过程中，误差过大，加工工件不标准的问题就会产生，甚至报废。另外，操作人员装夹的环节，受人员因素影响夹具过松现象极易出现，而该方面问题给加工质量带来的影响也不容小觑。夹具选择不当、或有质量问题存在时，也会给加工质量造成影响。其次，刀具。数控加工中，“前线”就是刀具，而刀具质量与所加工工件质量息息相关。刀具带来的影响主要体现在以下几方面：①刀具精度。数控加工中，一个最主要的要求就是针对刀具精度，要结合不同精度要求的工件，针对性的选用刀具。②刀具材质。加工件不同的情况下，所选刀具材质也应呈现出针对性。从当前来看，超硬材料及金属陶瓷等为应用相对广泛的刀具材质，一旦材质选择不科学，加工工件质量必然会受到影响。③刀具尺寸。数控加工中涉及到较多的工件类型，而工件形状的不同，也需要采取针对性的刀具尺寸。若尺寸不适配工件实际情况，就会制约加工有序推进。④刀具形状。加工件有各种各样的形状，所以对刀具的形状也有一定特殊要求。以圆弧曲面工件为例，要选择球头铣刀，如果选用的刀具形状达不到实际要求，对应工件的加工自然难以进行。

1.3 误差因素

影响数控加工质量的常见因素就是误差，误差中的一些属于客观存在，所以完全、彻底的消除目标难以达成，而针对这些误差只能以人工、技术等为依据，使误差逐步地减少。目前，机器、控制系统、加工环节等误差是影响数控加工质量的常见误差内容。①机器误差。当前的数控机床，技术进步较大，误差的产生也得到了逐步减少，但值得注意的是，机床升、降速时，时间误差易出现，一旦出现此种情况，超程问题就会产生，影响加工质量。②控制系统误差。当前的数控机床，涉及开环、半闭环、闭环三种控制系统，上述系统精度为递增关系。在开环系统中，多是在经济型机床中应用，无位置进行系统检测工作，且有效位置检测也难以进行，更无法反馈工件位移情况。在低精度工件加工中应用的情况下，质量问题极易出现。对于半闭环系统来说，工作台变换位置等极易影响机床，危机工件质量。闭环系统精度高，但转动间距误差极易出现，导致加工质量问题由此出现。③加工中误差。该方面误差大多数是以刀具为主要来源，一般来说，在刀具难以紧密贴合的情况下，工件动线偏差就会出现，而该方面偏差问题并非操作所致，其在设计环节就已存在，所以会给加工质量造成直接的影响。

2 数控加工质量影响因素的防控措施

2.1 加强一线操作员培训

操作数控机床的主体就是一线操作工，人员技能、素养水平会直接影响数控加工质量。所以有关企业要在人员的培养、专业操作员的招聘上加强力度。①要招聘个人素养良好的一线人员，并确保引进的一线人员具备吃苦耐劳精精神、良好态度和文化水平等。与此同时，也需要企业从一线操作员出发，进行针对性的培训、教育，培训中要以技术技能、敬业精神、个人素养等为主要内容，加上必要考核的落实，进而在人员通过考核的情况下，才能安排到具体工作岗位。②因当前数控机床技术正处在逐步发展的状态中，工厂中也开始陆续的出现一些新技术、新装备等，此时要想使新技术、新设备得到有效化的应用，要再次的培训一线员工，日常生活中要注意培训课程的定期开设，以巩固人员高效化、高质量应用新技术、新装备的基础，促进工厂效率的提升，为生产顺利推进提供保障。另外，由于数控加工中的危险性相对突出，所以培训的定期开设中，要在安全生产问题上提高关注度，要提醒一线人员关注生产安全，基于人身安全的保障，为企业更高效益的创造、获取贡献自己的力量。

2.2 选择精度适合的数控机床设备

数控机床精度在加工工件精度方面起到着重要决定性作用，若应用的数控机床不具备较高的精度，此时在对有较高精度要求的工件加工中，质量问题必然会出现。与此同时，由于不同精度数控机床控制系统存在差异性，所以对环境也有较高的要求。此种情况下，就需要工厂以精度不同为依据，针对精度适宜的数控机床进行选用。从现阶段我国实际情况来看，一些专业器具虽然仍然是以进口为主，但大多数的自主生产均已实现。而从现阶段大部分工厂中采购的数控机床来看，对成本控制要求相对严格，一些工厂为了使成本超支问题得到规避，可能并没有严格的考察所选数控机床的厂家，无法保证数控机床的精度要求达到加工实际需要，此时也很难加工出完美的工件。另外，在应用高精度数控机床的情况下，要注意专业运行环境的营造，如专业设备室等，为机床的顺利运行创造良好条件。

2.3 合理选择刀具和走刀程序

数控加工中，极为重要且不可或缺的一个部件就是刀具，在选择刀具科学、合理、适用的情况下，才能够最大限度地保证数控加工质量，所以需要操作人员慎重的选用刀具。数控机床中，涉及繁多种类的刀具，且不同刀具的尺寸、大小、材质、形状等也存在差异，该方面需要操作人员以实况为依据，将恰当刀具选择出来。从目前来看，应用相对广泛的刀具材料就是硬纸材料，此类材料刀具可在具有高精度要求的工件加工中应用，也具有理想化的切削速度。但值得注意的是，并非所有数控加工均可选择此材料刀具来应用，原因是一些数控加工中应用此材料道具的情况下，加工过程的难度可能会增加，最终导致加工质量问题由此出现，所以要结合实际来选用。另外，走刀程序的选择也不容忽视，原因是数控加工精度的基础保障就是走刀程序。对于数控加工中传统走刀程序来看，其弊端在当前日益凸显，导致数控加工中质量问题出现几率大幅增加。而在数控机床技术水平日益提升的背景下，同时得到发展的还有走刀程序。但值得注意的是，因每一种走刀程序都有相应的限制性因素存在，所以要想为加工工件的质量、精度等奠定坚实基础，要注意多种粗加工方式的整合应用，基于不同方式不同优点的发挥，使各自缺点有效规避，保障精度要求的满足，使质量问题切实规避。

2.4 优化模具的装夹方式

数控加工中，极重要的部分之一就是夹具，夹具力度大小都会给加工精度造成影响，所以装夹模具的环节，要严控装夹力度，使切削中误差的产生切实规避。调整装夹力度的过程中，应以模具材质为依据，以低硬度模具为例，避免施加过大的装夹力，否则无法为加工精度提供一定保障；而高硬度模具，可加大装夹力，创造有利条件来推动模具的正常运行，使精度恰当的工件切削目标有效实现。数控加工前，需要操作人员充分且详细了解模具大小及材质、硬度等各方面情况，继而将模具装夹力度确定好，同时也要充分的掌握装夹位置，使位置不当影响模具均衡受力、最终损坏模具并影响加工质量的现象切实规避。对于不同模具来说，很难借助肉眼来分辨其所存薄弱区域，所以在收到新模具的情况下，需要专业技术员对模具实况进行及时确定，之后基于模具合理装夹位置，为操作人员实际操作提供便利，保障机床高效运行。总的来说，在模具装夹不当或损坏模具的情况下，会危及操作员的人身安全，甚至严重事故也会因此引发。所以需要工厂以模具装夹位置为立足点，将健全工作流程制定好，使操作不当引发的质量、安全等问题最大限度地减少。

2.5 对加工中误差进行补偿、预防

数控加工中，往往会客观存在一些难以避免的误差，所以提前预防、补偿十分必要。如周围环境，要将机床所在地高温及高湿、高压等问题积极规避掉，避免以上因素给数控加工的正常推进造成影响。对于操作人员来说，要充分了解机床的机器设备，结合要求规范化、有序地进行相应操作，以此有效防控操作不当、操作失误等造成的误差。另外，我国数控技术得益于科技的进步、发展开始逐步得到提升，且对数控加工也提出了越来越高的精度要求、标准等，此时针对某些无法消除的误差来说，可以与技术手段将配合达到补偿目的。如螺距补偿，数控加工中因刀具难以紧密贴合而造成的动线偏差问题，就可借助该技术达到补偿目的，促进工件精度的提升。但值得注意的是，上述技术的应用仍然无法保障误差的完全消除，其仅能达到大幅补偿的目的。再如，坐标误差补偿。数控加工中，最外侧部位坐标点位不准的现象极易出现，最终导致误差由此产生。而依据传感检测机床有关位置温度，并将位置变化坐标点数值记录好，之后将自身分析工具的功用充分发挥出来，达到对应补偿数据的获取目标，在此基础上补偿机床控制系统的一种方式就是坐标误差补偿。除上述补偿措施以外，几何、解耦等补偿也十分常见，但值得注意的是，此类补偿要和其他补偿手段进行综合使用，如此才能保障良好补偿效果。但应用上述补偿方法，仅能在一定程度上补偿误差，并非能够使误差的产生完全规避掉。但从目前来看，得益于科技水平的日益提升，我国数控技术发展、进步日益加快，在此启动下，误差越来越小，零部件精细化程度也日益提升，此时自然能够逐步减少加工质量问题。

2.6 注重数控机床编程设计

数控技术发展至今，已经和众多技术实现融合目标，如计算机，且依据计算机发展而来的编程系统控制等技术，在数控机床的加工中起到的作用不容忽视。其中，应用编程技术能使加工效率、质量得到有效控制，也能便捷地加工。但不容忽视的是，编程中仍然涉及到人员的操作，所以该方面人员能力、编程软件有效性在数控加工质量上有着一定的决定性作用。要想使加工中质量问题有效规避，对编程人员、编程软件的要求较高。①编程人员。需要工厂招聘有过硬技术水平、良好个人素养的人才，同时以现阶段新技术不断更新情况为依据，开展必要的技术培训工作，为编程工作正常推进提供保障，此时也能够依据编程人员对数控加工工艺进行逐步地优化。②编程软件。目前，市场上有众多的编程软件，而不同软件的效果也存在差异，需要编程人员在编程软件上进行针对性的选用，保证其质量的同时，顺利进行编程工作，维护加工质量，如cimatron等编程软件，已经在众多数控加工中得到普及。