关于数控机床加工关键工序的质量控制探讨

李珑

摘 要：对于机械产品的加工过程而言，其中可能存在一道或几道工序的加工质量对产品最终的功能和性能影响巨大，我们称其为关键工序。只有对关键工序的加工质量加强管控，才能生产出质量合格的产品。本文对数控机床加工关键工序的质量控制问题进行了一些有意义的探讨，希望对相关工作能够有所借鉴。

关键词：数控机床；关键工序；质量控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.011

1 引言

随着数控加工技术的广泛应用，我国的机械加工水平也在不断提升，这有力地促进了我国制造业的发展，给工业现代化的发展奠定了坚实的基础。但与此同时我们也要清醒地认识到，数控加工技术在使用中依然存在一些问题，而这些问题会影响到最终产品的质量，我们只有加强对数控加工过程的质量控制，尤其是对产品关键工序的质量加强管控，才能使数控加工技术的优势得到最大限度的发挥。本文正是基于这一立场，对数控机床加工关键工序的质量控制问题进行了一些有意义的探讨。

2 影响加工质量的因素

对于机械产品的加工过程而言，其中可能存在一道或几道工序的加工质量对产品最终的功能和性能影响巨大，我们称其为关键工序。只有对关键工序的加工质量加强管控，才能生产出质量合格的产品。现实中，影响关键工序质量的因素主要包括机床刀具、材料、操作方法以及生产环境等方面的因素。这些因素对关键工序加工质量的影响并非同等重要，往往是其中某个因素对特定加工对象起着决定性的作用，处于“支配”地位。这也就从侧面决定了，我们必须根据具体的加工对象，分析影响其关键工序加工质量的决定因素，并确定该因素与关键工序加工质量间的关系，最后在此基础上制定對关键工序质量的控制标准和策略，进而保障工序加工质量满足实际要求。对某一具体加工对象而言，其关键工序的质量控制就是对上面提及的几大要素进行管控。

3 数控机床上关键工序的质量控制

本文从刀具、操作方法、操作者、材料及生产环境这五个方面来探讨关键工序的质量控制方法。

3.1 刀具方面

与普通机床相同，数控机床也需要通过刀具和工件间的相对运动来实现切削加工，如果刀具在加工过程中出现磨损而又没有及时更换，那么必然会给关键工序的加工质量造成严重影响。

刀具的磨损情况对加工表面的粗糙度和关键工序尺寸的加工精度影响很大。现实中，刀具磨损量在切削刚开始时的增加很快，但在开始一段时间后，磨损量的增加就与切削路程成正比关系，待磨损超过一定程度后又会急剧增加，而这时就必须停止加工，进行刃磨或更换刀具。刀具的磨损过程如图1所示。

现实中，影响刀具磨损的主要因素包括：刀具选用不合理、切削参数特别是切削用量的选择不恰当、零件材料与刀具材质间存在工艺不匹配、零件毛坯中存在硬质颗粒以及补焊时局部硬度过高等等。针对这些因素，我们可以采取以下措施来控制关键工序的加工质量：首先，根据零件材料选择合适的刀具；其次，合理确定切削参数；第三，对刀具的磨损情况进行在线监测，一旦发现其进入剧烈磨损阶段，就必须立即进行更换以保障加工质量。

3.2 材料及生产环境方面

材料及生产环境对关键工序加工质量的影响主要体现为以下几点：第一，如果毛坯为铸造件，那么毛坯中存在的砂眼等铸造缺陷会影响加工质量；第二，加工环境温度波动不均，使工件在经过关键工序后依然存在残余应力，进而引发变形。鉴于此，为了确保关键工序的加工质量，必须对毛坯质量加强检测，尤其要重点检查铸造毛坯中是否存在缺陷；同时还应对加工现场的温度加强控制，并对经过关键工序后的工件进行时效处理，进而有效消除残余应力的影响。

3.3 操作方法方面

对于数控加工过程而言，关键工序加工前的刀具安装角度会对工序质量产生影响，比如刀具安装不牢固就会造成加工中产生剧烈振动，进而影响加工质量。因此，有必要在关键工序加工前对刀具的安装情况进行严格检查。

此外，为了确保关键工序的加工质量，一般要在工序加工后对其进行测量检验，以为加工质量评判提供依据。但测量过程本身就包含了各种误差因素存在，进而致使测量结果与真实值间存在误差。为了提升测量精度，可以采取以下措施：第一，在对经过关键工序后的工件进行测量之前，应该首先了解所采用的测量仪器和方法所能达到的测量精度，然后依据关键工序中的关键尺寸精度控制要求合理选择测量工具和方法。第二，对于没有精度控制标准的测量，一般可按测量仪器的极限误差占被测工件公差的1/10-1/3 来选择。

3.4 操作者方面

数控机床的加工精度除了取决于机床、刀具等“硬件”之外，也取决于任务安排、控制规划、工人技能等“软件”因素。因此，要确保数控机床对关键工序的加工质量满足工艺要求，就必须对相关操作者和工艺人员进行培训，通过提升他们的综合技能来为加工质量保障奠定良好基础。

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