數(shù)控加工質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)研究

周棟華

（蘇州工業(yè)園區(qū)工業(yè)技術(shù)學(xué)校，蘇州 215123）

作為一種新興加工技術(shù)，數(shù)控技術(shù)在航空制造業(yè)中起到至關(guān)重要的作用，不僅能夠?qū)Y(jié)構(gòu)精密復(fù)雜的零部件進(jìn)行批量加工，使零部件具備極高的加工質(zhì)量，同時(shí)也大大縮短了加工周期，實(shí)現(xiàn)了柔性化生產(chǎn)，大大加快了企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)周期，使企業(yè)在市場(chǎng)環(huán)境中的核心競(jìng)爭(zhēng)力大幅提升。現(xiàn)階段，產(chǎn)品加工質(zhì)量直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，更對(duì)企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。產(chǎn)品數(shù)據(jù)加工涉及許多環(huán)節(jié)，只有對(duì)數(shù)控加工過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，才能保證產(chǎn)品的最終質(zhì)量，進(jìn)而更好地促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，使其在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中占據(jù)更為有利的位置。

1 數(shù)控加工質(zhì)量控制的現(xiàn)狀

目前，我國在數(shù)控加工過程中仍采用傳統(tǒng)的工藝流程，機(jī)械設(shè)備中的大部分零件都是由普通機(jī)床設(shè)備進(jìn)行加工的，這也使加工工序變得較為分散，零部件加工需要進(jìn)行多個(gè)周轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，并且加工時(shí)經(jīng)常發(fā)生重復(fù)裝夾與重復(fù)定位現(xiàn)象，造成零部件在加工后發(fā)生較大變形，或零部件的形位公差不滿足要求，零件質(zhì)量也往往較低。此外，傳統(tǒng)的工藝流程在加工方案的編制上過于粗放，沒有考慮新型刀具在應(yīng)用過程中的具體效果，也沒有通過實(shí)踐驗(yàn)證對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。在實(shí)際加工過程中，加工人員只能憑借自身經(jīng)驗(yàn)對(duì)零部件進(jìn)行加工，這也使零部件的加工質(zhì)量受到很大影響，加工效率往往較低。同時(shí)，我國在數(shù)據(jù)加工領(lǐng)域的技術(shù)人員存在嚴(yán)重欠缺，現(xiàn)有的技術(shù)人員的數(shù)控加工技術(shù)水平存在很大差異，再加上加工方案的編制資料質(zhì)量難以保障、工序卡片中的內(nèi)容過于簡(jiǎn)單、數(shù)控工藝信息經(jīng)常缺失，致使零部件的數(shù)控加工質(zhì)量難以得到保障。最后，我國在數(shù)控加工時(shí)缺乏先進(jìn)的質(zhì)量控制方法與工具，沒有形成較為科學(xué)的數(shù)控加工質(zhì)量控制模型，這也使零部件的加工質(zhì)量受到很大制約，影響數(shù)控機(jī)床的使用效率。

2 數(shù)控加工質(zhì)量控制體系的內(nèi)部架構(gòu)分析

在數(shù)控加工質(zhì)量控制體系架構(gòu)中，必須要先開展質(zhì)量策劃，根據(jù)工藝指標(biāo)、生產(chǎn)要求、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容來對(duì)數(shù)控加工中的質(zhì)量特征進(jìn)行確定，然后依據(jù)這些確定的質(zhì)量特征來明確數(shù)控加工關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制目標(biāo)，將該目標(biāo)進(jìn)一步分解，形成關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制參數(shù)及規(guī)范。對(duì)數(shù)控加工過程中的質(zhì)量特性數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量與收集，并應(yīng)用先進(jìn)的質(zhì)量控制方法與統(tǒng)計(jì)分析工具，比較關(guān)鍵環(huán)節(jié)中的質(zhì)量控制目標(biāo)，從而對(duì)數(shù)控加工質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)與決策。通過對(duì)質(zhì)量評(píng)價(jià)與決策信息進(jìn)行收集，將其反饋至各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以此進(jìn)行相應(yīng)的質(zhì)量改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)加工關(guān)鍵環(huán)節(jié)的反饋式質(zhì)量控制。

3 數(shù)控加工質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)研究

數(shù)控加工質(zhì)量控制過程主要分為五個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，即數(shù)控加工方案的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、程序編制環(huán)節(jié)、仿真檢查環(huán)節(jié)、數(shù)控加工質(zhì)量控制方法及工具的應(yīng)用環(huán)節(jié)以及數(shù)控加工技術(shù)團(tuán)隊(duì)的建立環(huán)節(jié)。以下便對(duì)這五個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行深入的研究。

3.1 數(shù)控加工方案的設(shè)計(jì)

數(shù)控加工方案的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)主要包含以下內(nèi)容，首先是對(duì)待數(shù)據(jù)加工的零部件類型、尺寸、型號(hào)等內(nèi)容進(jìn)行確定，并生成零部件圖樣，同時(shí)對(duì)數(shù)控加工中的工藝性進(jìn)行分析，確定數(shù)控加工的工藝路線，然后明確數(shù)控加工的各個(gè)工序內(nèi)容，最后對(duì)數(shù)控參數(shù)和加工刀具進(jìn)行選擇等。數(shù)控加工和普通的機(jī)床加工相比，在設(shè)計(jì)原則上是相差不多的，不過數(shù)控加工的控制方式不同，其具備較高的自動(dòng)化程度，數(shù)控設(shè)備成本也較為高昂。因此，其在工藝設(shè)計(jì)中要更加嚴(yán)謹(jǐn)、設(shè)計(jì)內(nèi)容也要更加具體，并且需要具備較強(qiáng)的適應(yīng)性。

3.2 數(shù)控加工過程中的程序編制

在數(shù)控加工中，程序的編制也是一大關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其程序中的指令代碼直接影響到輸出結(jié)果，更對(duì)零部件的加工質(zhì)量有著關(guān)鍵性的影響。在對(duì)程序進(jìn)行編制時(shí)，應(yīng)確保零部件加工過程中所采用的數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確無誤，并對(duì)坐標(biāo)系進(jìn)行準(zhǔn)確定義，同時(shí)還要對(duì)數(shù)控機(jī)床中的屬性參數(shù)、刀點(diǎn)以及安全平面等內(nèi)容進(jìn)行正確的設(shè)置。此外，還要對(duì)加工方案中的各個(gè)工序和加工順序進(jìn)行合理安排，并正確選擇刀具類型、走刀路線及切削量，在指令字母的使用上要能夠?qū)C(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中的語法格式進(jìn)行準(zhǔn)確描述。對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行選擇時(shí)，還要對(duì)刀具自身的切削特性、零部件自身材料所具備的加工特性、零件加工余量、機(jī)床切削特性等因素進(jìn)行綜合考慮。最后，在數(shù)控加工過程中，要確保零部件的刀具加工軌跡不發(fā)生過切、干涉、碰撞及欠切等現(xiàn)象。

3.3 仿真檢查環(huán)節(jié)

仿真檢查也是數(shù)控加工質(zhì)量控制中的一大關(guān)鍵環(huán)節(jié)，仿真檢查的內(nèi)容主要包括物理仿真與幾何仿真兩個(gè)部分。在物理仿真方面，人們主要通過對(duì)數(shù)控加工時(shí)所產(chǎn)生的物理現(xiàn)象進(jìn)行模擬分析，以檢查該物理現(xiàn)象是否合理。在幾何仿真方面，則可通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)或三維顯示技術(shù)的應(yīng)用來對(duì)數(shù)控加工的整個(gè)過程進(jìn)行逼真的幾何模擬，以便對(duì)數(shù)控程序中機(jī)床在運(yùn)動(dòng)時(shí)是否會(huì)發(fā)生幾何干涉或碰撞問題，以及刀具運(yùn)行軌跡是否正確等問題進(jìn)行檢查。可以說，仿真檢查環(huán)節(jié)是確保數(shù)控加工安全、準(zhǔn)確的重要保證，該環(huán)節(jié)能夠有效避免加工過程中各種問題的發(fā)生，從而使數(shù)控加工變得更加科學(xué)、高效、合理。

3.4 數(shù)控加工質(zhì)量控制方法及工具

在數(shù)控加工質(zhì)量控制方法和工具應(yīng)用中，人們應(yīng)根據(jù)質(zhì)量控制體系及其加工流程來實(shí)施質(zhì)量策劃，確定各個(gè)工序中的質(zhì)量控制點(diǎn)和指標(biāo)特性值，然后對(duì)各個(gè)工序的能力進(jìn)行實(shí)際調(diào)查，對(duì)影響工序開展的相關(guān)因素進(jìn)行分析與確定。接著，編制工序管理點(diǎn)和質(zhì)量表等質(zhì)量控制文件，以便實(shí)時(shí)全面地對(duì)其數(shù)據(jù)加工過程中的質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行動(dòng)態(tài)收集，從而使質(zhì)量控制方法能夠?qū)@些質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析與評(píng)價(jià)。最后得出結(jié)論，并在實(shí)際數(shù)控加工過程中對(duì)影響質(zhì)量的主導(dǎo)因素實(shí)施干預(yù)控制，從而使質(zhì)量控制目標(biāo)得以最終實(shí)現(xiàn)。

3.5 數(shù)控加工技術(shù)團(tuán)隊(duì)的建立

在數(shù)控加工中，操作人員的自身水平將直接影響零部件的數(shù)控加工質(zhì)量，因此建立技術(shù)過硬的數(shù)控加工技術(shù)團(tuán)隊(duì)十分重要。企業(yè)應(yīng)充分協(xié)調(diào)生產(chǎn)計(jì)劃員、程序編制員、刀具預(yù)調(diào)員、數(shù)控加工員及質(zhì)量檢驗(yàn)人員之間的工作關(guān)系，使其能夠做到緊密配合，并增強(qiáng)數(shù)控加工各個(gè)工種人員的質(zhì)量控制意識(shí)，提高其技術(shù)水平，這樣才能使數(shù)控加工質(zhì)量得到可靠控制。

4 結(jié)語

在對(duì)數(shù)控加工質(zhì)量進(jìn)行控制時(shí)，人們必須明確其各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，了解影響加工質(zhì)量的相關(guān)因素。針對(duì)主導(dǎo)因素，人們要采取合理的質(zhì)量控制方法進(jìn)行干預(yù)控制，通過策劃、分析、診斷與改進(jìn)這一質(zhì)量控制過程的實(shí)施，更好地達(dá)到數(shù)控加工質(zhì)量控制的目的。