提高數(shù)控加工質(zhì)量的途徑與方法

陳甫

（天津機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300131）

1 加工精度和表面質(zhì)量概念

1.1 加工精度概念

加工精度指的就是零件加工的精細(xì)度，是指零件加工后的實(shí)際尺寸與設(shè)計(jì)時(shí)標(biāo)定的幾何參數(shù)的吻合程度。零件加工精度主要包含了幾何形狀、尺寸以及相互位置這三個(gè)要素。

1.2 表面質(zhì)量概念

1.2.1 表面粗糙度和波度。表面粗糙度指的是加工表面在微觀下存在的幾何形狀的誤差。

1.2.2 表面層物理機(jī)械性能。在機(jī)械加工的過程中，因刀具與零件互相接觸，使工件的表面層物理機(jī)械性能發(fā)生了變化。主要的體現(xiàn)是發(fā)生了表面層冷作硬化和金相組織變化，具體而言，就是在切削加工之后，工件表面層的硬度和強(qiáng)度得到了一定程度的提高，并在高溫作用下，出現(xiàn)了金相組織的變化。這些變化導(dǎo)致了工件表面層物理機(jī)械性能的弱化，從而降低了表層的硬度。

2 加工精度受到影響的主要因素

2.1 加工原理誤差。加工原理誤差主要指的是在加工中采用近似形狀的刀具或者是成型運(yùn)動(dòng)從而產(chǎn)生的誤差。加工原理誤差，一般都出現(xiàn)在曲線的數(shù)控加工當(dāng)中。因?yàn)橄鄬?duì)于工件成型運(yùn)動(dòng)，刀具是相對(duì)近似的。所以，當(dāng)數(shù)控機(jī)床在做曲線移動(dòng)的時(shí)候，即采用圓弧插補(bǔ)或者直線運(yùn)動(dòng)的方式時(shí)，可以通過平行坐標(biāo)軸的小直線段的利用，使加工更趨近于設(shè)計(jì)尺寸。這樣就大大地提高了工件的加工質(zhì)量和效率。

2.2 機(jī)床誤差。機(jī)床誤差指的是在制造機(jī)床、安裝當(dāng)中或者是使用當(dāng)中由于磨損而產(chǎn)生的誤差。其中，最主要的誤差是主軸回轉(zhuǎn)以及導(dǎo)軌這兩個(gè)方面的誤差。機(jī)床誤差會(huì)對(duì)機(jī)械加工造成一定的負(fù)面影響，從而使零件的配合度和精確度降低。

2.3 夾具誤差。夾具誤差指的是標(biāo)準(zhǔn)夾具和實(shí)際夾具之間出現(xiàn)的誤差。其產(chǎn)生的主要原因是在制造各個(gè)夾具元件時(shí)精度沒有達(dá)到要求，而且裝配精度不夠。此外，由于使用不當(dāng)使夾具表面出現(xiàn)了磨損也是造成夾具誤差的一個(gè)重要因素。夾具誤差對(duì)于工件表面位置、尺寸精度都有著直接的影響，尤其是對(duì)位置精度的影響較為嚴(yán)重。

2.4 刀具誤差。刀具的合理選擇直接影響零件的加工精度，其誤差產(chǎn)生的主要原因是刀具制造精度和刀具實(shí)際使用當(dāng)中發(fā)生了磨損。由于刀具的種類、材質(zhì)等不同，也使得刀具的誤差對(duì)于精度的影響存在差異。

3 提高數(shù)控加工零件表面質(zhì)量的工藝措施

所謂的零件表面質(zhì)量，主要指的是表面層幾何微觀形狀誤差以及表面層的物理機(jī)械性能。在實(shí)際的加工當(dāng)中，要強(qiáng)化相應(yīng)的工藝流程，采取相應(yīng)的工藝手段，進(jìn)一步完善加工細(xì)節(jié)，以此來保證零件表面粗糙度，從而防止零件使用性能受到表面粗糙度的影響。

3.1 采用正確的加工工藝方案

3.1.1 合理設(shè)計(jì)切入切出路線。在使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工的時(shí)候，要合理地設(shè)計(jì)切入切出路線，優(yōu)化機(jī)床的切削角度。為了盡可能的減少接刀時(shí)候出現(xiàn)的接刀痕跡，確保表面的質(zhì)量不受到影響，就需要對(duì)于刀具切入以及切出程序進(jìn)行縝密精細(xì)的設(shè)計(jì)。刀具的切入點(diǎn)主要是從零件的周邊外延開始，從而確保光滑的輪廓表面。在切削的過程中，要保持切削的連續(xù)性和穩(wěn)定性，不能出現(xiàn)任何停頓，否則就會(huì)發(fā)生切削力忽變的情況，這極易導(dǎo)致工件表面出現(xiàn)刀痕。在切入刀具時(shí)，要循序漸進(jìn)，盡量選擇較小的進(jìn)給速度，以便從一個(gè)切削層緩緩進(jìn)入到另一個(gè)切削層，使切削圓滑過渡，從而保證切削質(zhì)量。除此而外，在切削過程中，要盡可能地保證切削參數(shù)的穩(wěn)定，采用合適的切削深度、進(jìn)給量以及切削的速度，從而一氣呵成地完成切削工作。

3.1.2 正確選擇切削加工方式。在數(shù)控銑床的具體使用中，經(jīng)常使用順銑和逆銑兩種方式。從精加工效果上看，順銑要優(yōu)于逆銑。所以在零件的加工當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)盡可能的選擇順銑的方式來提升零件表面質(zhì)量。在軸類零件的車削中，對(duì)不同軸頸的加工也需要盡可能的選擇同一把車刀，從而減少由于接刀而帶來的痕跡。一般來說，應(yīng)當(dāng)盡可能的避免在非連續(xù)表面上進(jìn)行不斷的車削，要本著分類分形的原則，要按照由外至內(nèi)，由表及里的順序，科學(xué)選擇切削加工方式。從而避免由于刀具干涉而有可能出現(xiàn)的刀痕。在軸類零件的圓弧表面的加工中，應(yīng)當(dāng)選擇較小刀尖圓角。

3.1.3 使用新型高效刀具。工欲善其事必先利其器。數(shù)控機(jī)床的效率和性能最終都要靠刀具來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于精度要求較高的零件加工，除了完善先進(jìn)的工藝流程外，最有效的手段就是選擇和使用新型高效刀具。只有選擇高性能、高效率的新型刀具，才能夠?qū)F(xiàn)代化數(shù)控機(jī)床的性能較好發(fā)揮出來。現(xiàn)在，新型刀具概念更加靈活，刀具開發(fā)商采用的新刀具和刀片設(shè)計(jì)更加自由，這些優(yōu)化設(shè)計(jì)可以運(yùn)用新的刀具理念，可更合理地解決機(jī)械加工的安全性、精度、表面粗糙度、高速切削，以及優(yōu)化切削路徑的能力等問題。

3.2 采用最佳的數(shù)控加工程序。優(yōu)化程序設(shè)計(jì)，為加工者提供最佳的數(shù)控?cái)?shù)據(jù)，是提高加工質(zhì)量的重要措施。相比普通機(jī)床，數(shù)控機(jī)床在零件的加工中不僅僅需要操作者擁有較高的操作水平，也需要在編程和工藝分析上擁有較高的水平。想要編制一個(gè)優(yōu)秀的程序，主要應(yīng)從以下幾方面著手。其一，要確保機(jī)床的加工精度，盡可能降低零件加工時(shí)間，優(yōu)化精簡程序。為了減少不必要的輔助工時(shí)，在編制程序時(shí)，就要盡可能地合并指令，將輔助時(shí)間減少，從而將生產(chǎn)效率得到最大限度的提高。

例如：可以本著優(yōu)化的原則，合并啟動(dòng)切削液、主軸等指令，在刀具的移動(dòng)時(shí)，也可以考慮到將幾個(gè)軸一起進(jìn)行移動(dòng)。這樣，就整合了不必要的指令，從而縮短了操作時(shí)間，提高了機(jī)床的工作效率。值得注意的是，應(yīng)該在確保安全工作的前提下，由程序編寫人員進(jìn)行換刀，并盡量使用同一換刀點(diǎn)。這樣不僅能夠確保編程的安全性，也能夠?qū)C(jī)床零件加工的安全性提高。但這樣的操作，也存在著一些問題，因?yàn)閾Q刀也是一項(xiàng)專業(yè)性非常強(qiáng)的工作，所以要耗費(fèi)一定的時(shí)間，這在某種程度上也會(huì)影響加工的效率。這就需要因地制宜，選擇安全方便的換刀點(diǎn)，盡量縮短換刀的時(shí)間，從而把換刀帶來的負(fù)面效應(yīng)降到最小。

結(jié)語

總之，在機(jī)械制造與自動(dòng)化領(lǐng)域中，數(shù)控機(jī)床以操作的現(xiàn)代化和車銑的精細(xì)化越來越成為機(jī)加領(lǐng)域的驕子，在中國制造走向世界的過程中發(fā)揮著重要的作用。因此，為了進(jìn)一步發(fā)展中國先進(jìn)的制造業(yè)，就要不斷提升數(shù)控機(jī)床加工行業(yè)操作人員的專業(yè)技術(shù)水平和質(zhì)量意識(shí)。力爭早日實(shí)現(xiàn)我國機(jī)械加工水平從低端到高端、從初級(jí)產(chǎn)品制造到高精尖產(chǎn)品制造的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)從制造大國到制造強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變。

[1]李心平，王海英.數(shù)控加工零件質(zhì)量控制[J].職業(yè)，2011.

[2]蔚京生，唐平.數(shù)控機(jī)床的編程技巧[J].機(jī)床與液壓，2005.