數控機床加工質量影響因素分析

方 穎

（江蘇科技大學，江蘇 鎮江 212000）

在科技水平大幅提升的背景下，我國工業生產方面的各領域開始廣泛應用數控機床，隨著數控機床整體水平的日益提高，給我國機械加工領域帶來的經濟、社會等效益巨大，在數控機床生產中，衡量其總體質量、效率的一個重要指標就是加工質量。目前，與數控機床加工質量息息相關的影響因素較多，如機床自身、加工方法、現場管理等，而為了最大限度地保證加工質量，必須要結合各方面影響因素探討對應的防控手段，確保數控機床功能、作用充分發揮。

1 數控機床加工質量影響因素

1.1 人和工藝因素

從人為因素方面來看，在機械制造中，必不可少的重要構成就包含人，而人的素養存在參差不齊的情況，若數控加工操作員技能、素養達不到實際要求，必然會影響到數控加工質量。從當前來看，在大部分數控加工工廠之內，普遍存在的一個問題就是基層操作員素養、水平處在待提升的狀態中，操作技術不夠優良，對待工作的態度也有一定問題，所以給數控加工質量造成了影響。從加工工藝方面來看，在數控加工質量上，面臨的一大影響因素就是加工工藝。現如今，社會的各方面已經全面普及計算機，受這一因素影響，傳統以人為本的加工工藝開始逐步發生巨大改變。而從目前的加工工藝來看，主要的方式就是人工和計算機的結合，其中人的素質造成的影響仍然不容忽視。但在信息技術進一步發展的背景下，會逐步地提高數控加工的工藝水平，此時人為因素造成的影響自然能夠得到極大程度的規避，最終逐步的提升數控加工質量水平。

1.2 機器因素

首先，夾具。此設備主要是用來進行模具的裝夾操作。數控機床中，裝夾模具要具備高精度特征。一般而言，機床運行前，操作者應在夾具上固定好工件，在此基礎上啟動機床，以設定參數為依據開展生產、加工作業。這一過程，若夾具針對模具進行裝夾的過程中，誤差過大，加工工件不標準的問題就會產生，甚至報廢。另外，操作人員裝夾的環節，受人員因素影響夾具過松現象極易出現，而該方面問題給加工質量帶來的影響也不容小覷。夾具選擇不當、或有質量問題存在時，也會給加工質量造成影響。其次，刀具。數控加工中，“前線”就是刀具，而刀具質量與所加工工件質量息息相關。刀具帶來的影響主要體現在以下幾方面：①刀具精度。數控加工中，一個最主要的要求就是針對刀具精度，要結合不同精度要求的工件，針對性的選用刀具。②刀具材質。加工件不同的情況下，所選刀具材質也應呈現出針對性。從當前來看，超硬材料及金屬陶瓷等為應用相對廣泛的刀具材質，一旦材質選擇不科學，加工工件質量必然會受到影響。③刀具尺寸。數控加工中涉及到較多的工件類型，而工件形狀的不同，也需要采取針對性的刀具尺寸。若尺寸不適配工件實際情況，就會制約加工有序推進。④刀具形狀。加工件有各種各樣的形狀，所以對刀具的形狀也有一定特殊要求。以圓弧曲面工件為例，要選擇球頭銑刀，如果選用的刀具形狀達不到實際要求，對應工件的加工自然難以進行。

1.3 誤差因素

影響數控加工質量的常見因素就是誤差，誤差中的一些屬于客觀存在，所以完全、徹底的消除目標難以達成，而針對這些誤差只能以人工、技術等為依據，使誤差逐步地減少。目前，機器、控制系統、加工環節等誤差是影響數控加工質量的常見誤差內容。①機器誤差。當前的數控機床，技術進步較大，誤差的產生也得到了逐步減少，但值得注意的是，機床升、降速時，時間誤差易出現，一旦出現此種情況，超程問題就會產生，影響加工質量。②控制系統誤差。當前的數控機床，涉及開環、半閉環、閉環三種控制系統，上述系統精度為遞增關系。在開環系統中，多是在經濟型機床中應用，無位置進行系統檢測工作，且有效位置檢測也難以進行，更無法反饋工件位移情況。在低精度工件加工中應用的情況下，質量問題極易出現。對于半閉環系統來說，工作臺變換位置等極易影響機床，危機工件質量。閉環系統精度高，但轉動間距誤差極易出現，導致加工質量問題由此出現。③加工中誤差。該方面誤差大多數是以刀具為主要來源，一般來說，在刀具難以緊密貼合的情況下，工件動線偏差就會出現，而該方面偏差問題并非操作所致，其在設計環節就已存在，所以會給加工質量造成直接的影響。

2 數控加工質量影響因素的防控措施

2.1 加強一線操作員培訓

操作數控機床的主體就是一線操作工，人員技能、素養水平會直接影響數控加工質量。所以有關企業要在人員的培養、專業操作員的招聘上加強力度。①要招聘個人素養良好的一線人員，并確保引進的一線人員具備吃苦耐勞精精神、良好態度和文化水平等。與此同時，也需要企業從一線操作員出發，進行針對性的培訓、教育，培訓中要以技術技能、敬業精神、個人素養等為主要內容，加上必要考核的落實，進而在人員通過考核的情況下，才能安排到具體工作崗位。②因當前數控機床技術正處在逐步發展的狀態中，工廠中也開始陸續的出現一些新技術、新裝備等，此時要想使新技術、新設備得到有效化的應用，要再次的培訓一線員工，日常生活中要注意培訓課程的定期開設，以鞏固人員高效化、高質量應用新技術、新裝備的基礎，促進工廠效率的提升，為生產順利推進提供保障。另外，由于數控加工中的危險性相對突出，所以培訓的定期開設中，要在安全生產問題上提高關注度，要提醒一線人員關注生產安全，基于人身安全的保障，為企業更高效益的創造、獲取貢獻自己的力量。

2.2 選擇精度適合的數控機床設備

數控機床精度在加工工件精度方面起到著重要決定性作用，若應用的數控機床不具備較高的精度，此時在對有較高精度要求的工件加工中，質量問題必然會出現。與此同時，由于不同精度數控機床控制系統存在差異性，所以對環境也有較高的要求。此種情況下，就需要工廠以精度不同為依據，針對精度適宜的數控機床進行選用。從現階段我國實際情況來看，一些專業器具雖然仍然是以進口為主，但大多數的自主生產均已實現。而從現階段大部分工廠中采購的數控機床來看，對成本控制要求相對嚴格，一些工廠為了使成本超支問題得到規避，可能并沒有嚴格的考察所選數控機床的廠家，無法保證數控機床的精度要求達到加工實際需要，此時也很難加工出完美的工件。另外，在應用高精度數控機床的情況下，要注意專業運行環境的營造，如專業設備室等，為機床的順利運行創造良好條件。

2.3 合理選擇刀具和走刀程序

數控加工中，極為重要且不可或缺的一個部件就是刀具，在選擇刀具科學、合理、適用的情況下，才能夠最大限度地保證數控加工質量，所以需要操作人員慎重的選用刀具。數控機床中，涉及繁多種類的刀具，且不同刀具的尺寸、大小、材質、形狀等也存在差異，該方面需要操作人員以實況為依據，將恰當刀具選擇出來。從目前來看，應用相對廣泛的刀具材料就是硬紙材料，此類材料刀具可在具有高精度要求的工件加工中應用，也具有理想化的切削速度。但值得注意的是，并非所有數控加工均可選擇此材料刀具來應用，原因是一些數控加工中應用此材料道具的情況下，加工過程的難度可能會增加，最終導致加工質量問題由此出現，所以要結合實際來選用。另外，走刀程序的選擇也不容忽視，原因是數控加工精度的基礎保障就是走刀程序。對于數控加工中傳統走刀程序來看，其弊端在當前日益凸顯，導致數控加工中質量問題出現幾率大幅增加。而在數控機床技術水平日益提升的背景下，同時得到發展的還有走刀程序。但值得注意的是，因每一種走刀程序都有相應的限制性因素存在，所以要想為加工工件的質量、精度等奠定堅實基礎，要注意多種粗加工方式的整合應用，基于不同方式不同優點的發揮，使各自缺點有效規避，保障精度要求的滿足，使質量問題切實規避。

2.4 優化模具的裝夾方式

數控加工中，極重要的部分之一就是夾具，夾具力度大小都會給加工精度造成影響，所以裝夾模具的環節，要嚴控裝夾力度，使切削中誤差的產生切實規避。調整裝夾力度的過程中，應以模具材質為依據，以低硬度模具為例，避免施加過大的裝夾力，否則無法為加工精度提供一定保障；而高硬度模具，可加大裝夾力，創造有利條件來推動模具的正常運行，使精度恰當的工件切削目標有效實現。數控加工前，需要操作人員充分且詳細了解模具大小及材質、硬度等各方面情況，繼而將模具裝夾力度確定好，同時也要充分的掌握裝夾位置，使位置不當影響模具均衡受力、最終損壞模具并影響加工質量的現象切實規避。對于不同模具來說，很難借助肉眼來分辨其所存薄弱區域，所以在收到新模具的情況下，需要專業技術員對模具實況進行及時確定，之后基于模具合理裝夾位置，為操作人員實際操作提供便利，保障機床高效運行。總的來說，在模具裝夾不當或損壞模具的情況下，會危及操作員的人身安全，甚至嚴重事故也會因此引發。所以需要工廠以模具裝夾位置為立足點，將健全工作流程制定好，使操作不當引發的質量、安全等問題最大限度地減少。

2.5 對加工中誤差進行補償、預防

數控加工中，往往會客觀存在一些難以避免的誤差，所以提前預防、補償十分必要。如周圍環境，要將機床所在地高溫及高濕、高壓等問題積極規避掉，避免以上因素給數控加工的正常推進造成影響。對于操作人員來說，要充分了解機床的機器設備，結合要求規范化、有序地進行相應操作，以此有效防控操作不當、操作失誤等造成的誤差。另外，我國數控技術得益于科技的進步、發展開始逐步得到提升，且對數控加工也提出了越來越高的精度要求、標準等，此時針對某些無法消除的誤差來說，可以與技術手段將配合達到補償目的。如螺距補償，數控加工中因刀具難以緊密貼合而造成的動線偏差問題，就可借助該技術達到補償目的，促進工件精度的提升。但值得注意的是，上述技術的應用仍然無法保障誤差的完全消除，其僅能達到大幅補償的目的。再如，坐標誤差補償。數控加工中，最外側部位坐標點位不準的現象極易出現，最終導致誤差由此產生。而依據傳感檢測機床有關位置溫度，并將位置變化坐標點數值記錄好，之后將自身分析工具的功用充分發揮出來，達到對應補償數據的獲取目標，在此基礎上補償機床控制系統的一種方式就是坐標誤差補償。除上述補償措施以外，幾何、解耦等補償也十分常見，但值得注意的是，此類補償要和其他補償手段進行綜合使用，如此才能保障良好補償效果。但應用上述補償方法，僅能在一定程度上補償誤差，并非能夠使誤差的產生完全規避掉。但從目前來看，得益于科技水平的日益提升，我國數控技術發展、進步日益加快，在此啟動下，誤差越來越小，零部件精細化程度也日益提升，此時自然能夠逐步減少加工質量問題。

2.6 注重數控機床編程設計

數控技術發展至今，已經和眾多技術實現融合目標，如計算機，且依據計算機發展而來的編程系統控制等技術，在數控機床的加工中起到的作用不容忽視。其中，應用編程技術能使加工效率、質量得到有效控制，也能便捷地加工。但不容忽視的是，編程中仍然涉及到人員的操作，所以該方面人員能力、編程軟件有效性在數控加工質量上有著一定的決定性作用。要想使加工中質量問題有效規避，對編程人員、編程軟件的要求較高。①編程人員。需要工廠招聘有過硬技術水平、良好個人素養的人才，同時以現階段新技術不斷更新情況為依據，開展必要的技術培訓工作，為編程工作正常推進提供保障，此時也能夠依據編程人員對數控加工工藝進行逐步地優化。②編程軟件。目前，市場上有眾多的編程軟件，而不同軟件的效果也存在差異，需要編程人員在編程軟件上進行針對性的選用，保證其質量的同時，順利進行編程工作，維護加工質量，如cimatron等編程軟件，已經在眾多數控加工中得到普及。

3 結束語

在我國制造業中，極為重要的一個工序環節就是數控加工，而數控加工質量在制造業發展方面起著決定性作用。從現階段我國數控加工情況來看，各種因素的存在給加工質量造成了影響，所以必須要就影響因素、對應防控手段進行分析、探討，多管齊下保障加工質量。