数控机床加工质量影响因素分析

李阳

Abstract： In recent years， the rapid development of manufacturing industry in our country， and the nc machining is a very important part of the production process， and the quality of the numerical control processing will directly decide the development of the manufacturing process， but currently in the process of nc machining， there are some factors affecting the quality of nc machining， in this paper， analyzing the factors affecting the quality of nc machining， the part of the nc machine tool， The reasons affecting its quality are obtained， indicating that there is still room for improvement of CNC machining in China. For this reason， this paper puts forward solutions to these influencing factors， hoping to provide some help for CNC machining industry.

關键词： 数控加工;质量影响因素;策略

Key words： CNC machining;quality influencing factors;strategy

中图分类号：TG659                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2022）04-0194-03

0  引言

现如今，数控加工技术越来越受到国家的重视，而当前我国对精密仪器的需求越来越多，对数控加工技术的要求也在逐渐提高，虽然数控加工技术也在不断提升，可是仍存在一些影响数控加工质量的问题，需要众多技术人员去改善。

1  数控加工质量的影响因素

数控加工过程中，离不开人和机器，而数控加工的机器是数控机床，对加工质量产生影响的方面主要包括夹具、刀具，还有加工工艺，我们来进行一一分析，首先是人为因素，人是机器制造过程中不可或缺的组成，但是人的素质存在高低，倘若数控加工操作人员的技能和素质存在一定问题，就会对数控加工质量造成影响，目前数控加工工厂中，基层的操作人员个人素质普遍较低，没有优良的操作技术，其工作态度也存在一定的问题，影响其质量。其次是加工工艺，加工工艺是影响数控加工质量最大的一个方面，现如今随着计算机的普及，已经摆脱以往以人为本的加工工艺，目前的加工工艺是人工与计算机相结合进行设计的，人员的素质仍然会造成一定的影响，不过随着信息技术的不断发展，数控加工的加工工艺也在不断地提升，因此所加工出来的工件质量也在不断地提高（如图1）。

再者就是机器的影响因素，而所涉及到机器的影响因素主要有两个方面，其一，夹具，顾名思义就是装夹模具的设备，数控机床所装夹的模具都是一些精度较高的工件，因此对夹具的要求也较高，通常情况下，数控机床在运行之前，操作者需将工件置于夹具上进行固定，然后数控机床会根据设定好的相关参数进行加工，倘若夹具在装夹模具时，超过允许的误差，就会造成加工出来的工件不标准，甚至出现报废的状况，此外操作人员在进行装夹时，还可能会出现夹具过松的状况，也会造成加工件的质量问题，而且倘若选择的夹具不适合，或夹具的质量存在问题，也会造成数控加工的质量问题;其二，刀具，刀具是数控加工过程中的“前线”，刀具的质量问题将直接决定所加工工件的质量，而刀具造成数控加工质量问题的原因有四个方面：①刀具的精度，数控机床对刀具精度的要求较高，通常根据不同精度的工件运用不同类型的刀具;②刀具的材质，针对不同的加工件，数控机床所选刀具的材质也不同，目前应用最多的刀具材质主要是超硬材料、金属陶瓷、硬质合金等，若刀具的材质选择不当，就会影响所加工出来的工件质量;③刀具的尺寸，数控机床加工的工件类型是非常多的，不同形状的工件，所用的刀具尺寸也是不同的，当所选用的刀具尺寸不适当时，相应的工件加工将无法有效地进行;④刀具的形状，不同形状的加工件还要求不同形状的刀具，例如圆弧曲面工件所用到刀具为球头铣刀，若应用刀具形状不当，将无法进行相应工件的加工。

2  影响数控加工质量的一些误差

误差是影响数控加工质量常见的因素，不过有些误差是客观存在的，无法完全消除，只能依靠人工以及技术的进步去减小误差，常见影响数控加工质量的误差主要有机器误差、控制系统误差、加工环节产生的误差，我们来进行一一分析：首先是机器误差，现阶段数控机床的技术已有很大的进步，在一定程度上减少误差的产生，但是数控机床在升速或降速过程中，容易引发时间误差，而时间差的存在，会引发超程问题，进而对工件质量造成影响;其次是控制系统误差，如今数控机床的控制系统分为三种：开环数控、半闭环数控以及闭环数控，这三种系统的精度是递增的，而开环数控系统主要运用于经济型的数控机床，没有位置检测系统，无法进行有效的位置检测，工件的位移情况无法有效地进行反馈，而适用于低精度的工件加工，易引发质量问题。半闭环数控系统下的数控机床，容易受到工作台变换位置以及外界干扰的影响，从而对工件质量造成影响。闭环系统的精度较高，但在传动间距上易产生误差，进而造成数控加工质量问题。再者是加工环节产生的误差，其产生误差的来源主要是刀具，通常情况下，数控机床的刀具无法紧密贴合，造成工件动线偏差，这种问题并非是操作造成的，而是在设计阶段就已经存在，进而影响数控加工质量。

3  提升数控加工质量的策略

3.1 加强一线操作员工的培训力度

一线操作员工是数控机床的主要操作人员，其个人技能和素质，对数控加工的质量有很大的影响，因此相关企业要注重一线员工的培养以及合适操作人员的招聘。首先企业所招聘的一线员工应具备良好的个人素质，具有吃苦耐劳以及良好的工作态度，并具有一定的文化程度，然后企业要针对这些一线操作员工进行充足的培训，培训的方面应涉及技术技能、安全、爱岗敬业精神以及个人素质等，并进行必要的考核，考核通过之后才能到岗工作。其次，由于现阶段数控机床技术不断发展，一些新技术和新装备不断地出现在工厂里，为有效地运用这些新技术和新设备，就需要对一线员工再进行培训，因此在日常生活中就应该定期开设培训课程，为新技术和新装备的运用奠定基础，提高工厂的效率，保证生产的顺利进行。此外，数控加工过程中具有一定的危险，如何保证安全生产是企业最重要的事情，定期开设的培训，还应涉及安全生产问题，时刻提醒一线操作工注意安全，从而保证人身安全，为企业创造更高的效益。

3.2 对数控加工过程中的误差进行补偿和预防

数控机床的加工过程中一些误差是客观存在无法避免的，因此针对数控加工过程中可能存在误差的区域，进行提前预防，例如周围环境因素，数控机床的所在地应避免高温、高湿、高压以及地面不平整等问题，以免这些因素影响正常的数控加工过程，而且操作人员应针对数控机床的机器设备进行充分的了解，严格按照要求进行操作，避免因操作不当导致的误差产生。此外，现阶段随着数控技术的不断发展，对数控加工的精度要求越来越高，但是一些误差难以消除，就可以运用技术对其进行补偿，例如螺距补偿，针对数控加工过程中，刀具无法有效贴合所产生的动线偏差，运用这项技术，可以有效地进行补偿，提高工件精度，但是这种技术无法完全消除误差，只能进行大幅度的补偿。其次是坐标误差补偿，数控机床加工过程中，最外侧的位置坐标点易出现位置不准的情况，进而产生误差，而坐标误差补偿，是一种依靠传感器，对机床相关位置进行温度检测的系统，并记录位置变化的坐标点数值，然后通过自身的分析工具，得出相应的补偿数据，通过数控机床的控制系统进行补偿。除这两种误差补偿外，还有几何补偿和解耦补偿，不过这两种补偿方法需要与其他补偿方法结合进行，才能获得良好的补偿结果，但是这些补偿方法的运用仅能起到对误差进行一定的偿还作用，是不能完全避免误差产生的。不过现阶段，我国的数控机床技术的不断提高，误差不断缩小，零部件也越发精细（如图2），数控加工质量问题逐渐减少。

3.3 选择精度适合的数控机床设备

数控机床的精度决定所加工工件的精度，倘若应用精度低的数控机床去加工精度要求高的工件，自然会产生一些质量问题，而且不同精度的数控机床其控制系统也不相同，产生的质量问题相对更少，但对环境的要求较高。因此，工厂应该根据精度的不同去选择精度适合的数控机床。目前，我国除一些专业器具依靠进口外，大多能够自己生产，而现阶段很多工厂中对数控机床的采购，都有严格的成本控制，为避免成本问题，所选择的数控机床的厂家可能没有进行严格的考察，数控机床的精度可能会存在一些问题，所加工出来的工件自然也就不会十分的完美。此外，精度高的数控机床应该为其准备专业的运行环境，例如专业的设备室，以保证其顺利运行。

3.4 合理选择刀具以及走刀程序

刀具是数控机床加工过程中最重要的部件，合适的刀具是数控加工质量的重要保证，因此操作人员选择刀具需要格外的慎重，而数控机床的刀具种类繁多，涉及尺寸、大小、材质以及形状，操作人员应根据实际情况恰当的选择刀具。目前，硬質材质的刀具是应用最广泛的刀具材料，这种材料的刀具可以加工一些精度要求高的工件，而且其切削的速度也非常理想，但是并不是所有的数控加工都可以应用此材料的刀具，否则可能会造成加工过程的困难，从而引发数控加工质量问题。此外是走刀程序的选择，走刀程序是数控加工精度的基础，传统的走刀程序在数控加工过程中凸显出来越来越多的弊端，增加数控加工过程中的质量问题，如今，随着数控机床技术的不断发展，走刀程序也已有一定的发展，不过由于每一种走刀程序都具有一定的限制因素，因此为保证精度，应采取多种粗加工方式混合的模式，进行数控加工，利用其不同的优点，从而有效地避免各自的缺点，达到精度要求，也避免质量问题的产生。

3.5 优化模具的装夹方式

夹具的主要作用是装夹模具，是加工工件过程中一项非常重要的项目，夹具力度的大小都会造成一定的精度问题，因此在装夹模具时，应该对装夹的力度进行严格的控制，以防其在切削过程中产生误差，从而造成质量问题。而装夹的力度，要根据模具材质进行相应的调整，例如硬度较低的模具，装夹的力度不可过大，否则将影响加工精度，而硬度较高的模具，装夹力度要大，才能保证模具的正常运行，切削出精度恰当的工件。因此，操作人员在进行数控加工前，需要对模具的大小、材质以及硬度进行充分详尽的了解，以此来确定模具的装夹力度，对模具的装夹位置也要进行充分的了解，以防装夹位置不恰当，令模具的受力点不均衡，而且模具存在薄弱的区域，倘若恰好装夹在该区域，很容易造成模具的损坏，影响数控加工的质量。此外，不同模具存在的薄弱区域是无法通过肉眼进行分辨的，当接收到新模具之时，专业的技术人员应及时去确定模具的实际情况，然后对相关模具出具合理的装夹位置，以便操作人员进行实际操作，而且高速运转的数控机床，模具一旦出现损坏，对操作人员的人身安全也具有一定的伤害，甚至会引发一些严重的事故，因此针对模具的装夹位置，工厂应该制定完备的工作流程，从而减少操作不当所致的质量问题以及安全问题。

3.6 注重数控机床编程设计

数控加工技术进步到今天，已经成功的与计算机技术进行有效的融合，而计算机为数控机床提供的主要是编程技术和系统控制技术，因此编程技术是数控加工过程中非常重要的环节，编程技术的应用能够有效地提高数控加工的效率以及质量，也为工作人员提供更加便捷的操作，不过其编程过程仍旧是编程人员进行操作，因此编程人员的能力与编程软件的有效性决定了数控加工过程中可能出现的质量问题。因此，想要避免数控加工过程中的质量问题，就要对编程人员和编程软件提出更高的要求。首先是编程人员的能力，工厂应招聘一批技术水平过硬，个人素质良好的编程人员，并根据当前新技术不断更新的现状，及时进行相关技术的培训，而且编程人员必须具备良好的敬业精神，才能保证编程工作的正常进行，对优化数控加工工艺具有参考价值，目前众多企业已经意识到编程人员的重要性，并定期开展相应的培训，为数控加工质量提供了一定的保障。其次是编程软件，如今，市面上的编程软件众多，其实际的效果也不相同，编程人员应该有针对性地去选择编程软件，而且所运用的编程软件要保证质量，才能促使编程工作的顺利进行，为数控加工质量提供保障，必要时应采购质量上乘且适合的编程软件。例如cimatron、unigraphics等，都是广泛的运用在众多数控加工中的编程软件。

3.7 合理运用智能化技术

现阶段，随着科学技术的进步，各种智能技术不断涌现出来，这些智能设备已经被运用到日常生活中的方方面面，也已取得较为显著的成果，而机械加工领域，也应及时引进这些智能设备，实现机械加工的智能化以及自动化，而且智能化和自动化的机械加工，是制造业以后的发展趋势，而能够运用于机械加工的智能系统主要是自动化管理系统以及控制系统，代替以往操作人员的众多繁琐操作，降低人力资源的浪费，也提高了生产效率，建立起更加高效、便捷的数控加工过程，在很大程度上可以杜绝一些客观误差问题，进而提高数控加工的质量。不过虽然智能化的技术为数控加工提供较为良好的作用，但是仍需要操作人员的监控，可有效杜绝自动化数控加工中可能出现的一些问题。例如加工平面不平、不光;精加工侧面的接刀痕过于明显等。

3.8 加大校企合作力度，实现双赢

企业的人才流失是现阶段非常常见的问题之一，同时还面临人才老化的问题，因此企业需要人才的加入，而众多高校的实践活动需要一些企业进行配合，针对于这样的现状，企业应该积极促进与高校的合作，这样一来，不仅能够培养人才，还会加强高校学生的个人能力，实现双赢。首先，企业与高校签订协议，高校应实地对相关企业进行考察，然后与企业达成合作，并签订相关高校学生的实习协议，来保证学生能够有效的参与到实践活动中，提升学生的专业能力。其次，制定“双向导师制”，学校与企业分别挑选能力出众的导师，学校内的导师主要针对学生的理论知识，而企业导师可以由一线的“老师傅”担当，主要負责学生的实践教学，有利于培养专业的数控加工人才，为企业提供人才保障，从而有效地减少数控加工质量问题。

4  结束语

综上所述，数控加工是我国制造业中非常重要的一环，其质量将决定我国制造业的发展，但是目前我国的数控加工还存在一些问题，影响数控加工的质量，本文深入分析，阐述影响数控加工质量的原因，并提出8项策略，分别为加强一线操作员工的培训力度;对数控加工过程中的误差进行补偿和预防;选择精度适合的数控机床设备;合理选择刀具以及走刀程序;优化模具的装夹方式;注重数控机床编程设计;合理运用智能化技术以及加大校企合作力度，实现双赢，希望这8项策略，可以为数控加工的相关企业提供帮助。

参考文献：

[1]吴康福.浅谈影响数控加工质量的因素与处理策略[J].企业科技与发展，2019（10）：126-127.

[2]邓柏祥.数控车床加工精度的影响因素及提高策略[J].内燃机与配件，2020（13）.

[3]钟思权.关于影响数控加工精度的因素分析及提升策略探讨[J].技术与市场，2018.