机械零件数控加工精度保障策略

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摘要：数控技术在当前的机械制造行业中应用非常广泛，其具有自动化程度高、加工精度高等众多优势，能够满足各类机械零件的加工需求，已经广泛地应用在机械零件的自动化和高效加工过程中，传统机械加工工艺的局限性在应用数控技术后得到进一步突破。但是，数控加工技术在应用过程中也会受到多种因素影响，导致其容易出现加工误差，在零件的加工良品率方面仍然有待提升。本文主要针对机械零件加工中的数控加工精度影响因素进行探讨，同时，对于如何有效保障数控加工精度提出了有针对性的建议。

关键词：机械零件；数控加工；精度；措施

随着制造业的快速发展，机械加工系统标准化、自动化水平得到了全面提升，而且随着社会的不断进步，人们对机械零件的加工精度要求也越来越严格，从而使得机械零件加工难度更大，将机械加工系统与数控技术进行有效结合后，充分发挥数控加工技术优势来实现机械加工创新，进而能够全面提升机械产品加工质量，因此，要在数控技术应用过程中有效利用各类影响因素进行深入分析和有效解决，这样才能保障产品加工质量。

1数控车床基本结构及原理

作为一种机电一体化产品，数控机床实现了自动化机械技术、测量技术以及计算机信息技术的综合，随着当今时代下智能化技术的快速推进，数控车床也正在逐步向着效率更高、精度更高的方向发展。数控车床的整体结构主要包括机械结构、电子控制单元、数控车床电源等几部分。在进行零件加工的过程中，传统车床必须要利用人工方式来对刀具和零件的移动进行控制，加工过程中操作人员要对应加工图纸进行操作，这样才能够顺利完成零件的切削等加工。而利用数控车床能够有效节省人力资源，操作人员只需要按照设计图纸将加工程序进行编程后，对零件加工的规格参数、加工顺序、车床旋转方向等进行明确规定后，数控车床就可以按照加工指令进行自动化处理，同时，也能够对于伺服系统执行指令，从而使得车床的加工部件做出运动，并最终完成零件的自动化加工。

2机械零件数控加工精度影响因素

2.1人为影响因素

虽然数控加工技术具有极高的自动化程度，但是在进行零件加工过程中，仍然需要以人作为主体，这也是影响机械零件数控加工的加工精度的主要因素。部分数控机床的操作人员由于对新型数控机床工艺流程、操作要点的掌握不够深刻，或者自身操作技能存在缺陷，导致在零件加工过程中出现控制指令下达错误、操作不规范行为等现象，在此情况下，零件的加工精度和产品质量就会受到影响。例如，在进行零件加工的过程中，操作人员没有严格执行既定的加工顺序，在加工前并未对零件加工的机床参数进行详细核实，导致加工参数与实际加工要求不符。此外，由于存在操作失误导致工件在夹具上出现了定位误差，进行机械零件加工前并未对数控机床进行及时调试和维护保养。上述问题的存在必然会导致机械零件数控加工精度受到影响，甚至可能会引发工具出现磨损、零件尺寸造型出现偏差等问题。

2.2刀具影响因素

机械零件数控加工过程中如果存在刀具选用不合理、更换不及时、走刀线路设定不合理等问题，必然会对加工精度产生影响。首先，在选择刀具之前，首先要对机械加工需求和造型尺寸、加工粗糙度、机床种类型号、加工工艺等相关因素进行全面综合后来完成刀具的选择，如果操作人员未对上述因素进行充分考虑而导致刀具选择不合理问题，不仅会对刀具使用寿命产生影响，也会加速刀具磨损，在此情况下，进行零件加工必然会导致出现加工误差，例如，在加工平面零件内外轮廓的铣削加工过程中并未选择平底立铣刀，或者是进行切削加工过程中未选择圆弧形或尖形车刀。其次，机械零件数控加工过程中，刀具长时间使用必然会出现严重磨损，如果不能进行及时更换会导致刀具出现月牙洼、切削刃钝、后刀面相关问题，这必然会对后续的零件加工效果产生较大影响。最后，操作人员如果对刀点设定存在不合理之处不重视，就必然会导致走刀线路设定出现偏差，控制系统的刀具运动坐标未提前进行明确，或者是在操作过程中对刀方式仍然采取传统方法，刀点和刀位点不能实现完全重合，由此也会导致零件加工产生误差。

2.3程序影响因素

相较传统的机床加工，数控加工具有极高的自动化加工优势，在加工过程中，操作人员不仅可以采取传统的手工控制模式，而且也可以通过预先编制控制程序进行零件加工。数控车床的加工程序按照自动执行的方式提前导入方案中，通过程序执行完成传统加工模式下需要人工操作才能完成的对刀定位、换刀、刀具轨迹计算、切削速度调整等工艺流程，自动化程序下使得机械零件数控加工中的人为影响因素的影响被有效消除。但是，需要注意的是，部分企业由于缺乏对数控机床系统的开发经验，数控加工伺服控制程序的编写仍然存在功能单一、加工信号传输缺乏稳定性、系统运行稳定性差、控制方式不合理等众多问题，导致实际进行零件加工的过程中会受到外部环境的严重影响，不仅会导致出现加工误差，而且也会使机床运行故障概率增加。例如，加工企业未针对数控加工伺服系统采取开环或者闭环等常规控制方式，在加工中应用了半闭环控制，在这种控制模式下，控制指令下达主要通过螺旋组件驱动以及加工信号采集来完成，如果在加工中一旦出现信号传输中断或者操作失误等问题，必然会使得系统出现无效传输或者反向传输等问题，由此也会导致出现较大加工误差。

3机械零件数控加工精度保障措施

3.1分析零件图纸，确定方案

首先，要对机械零件设计图纸进行详细分析，对图纸上的零件尺寸工厂、基础坐标、加工进度等相关信息进行详细掌握，在此情况下与技术人员完成技术交底，并以此为依据制定出详细的机械零件数控加工方案，在方案制定过程中首先要对加工方式、控制介质、刀具种类等进行合理选择。与此同时，由于机械零件在数控加工过程中会受到很多因素的影响，因此，仅仅根据零件设计图纸分析结果来制定加工方案不能充分保障产品加工质量和加工进度，还需要充分结合加工现场按照拟定的数控加工基本方案开展试加工实验，通过试加工来及时发现数控加工中存在的问题并进行及时解决，同时，也要对试加工件的加工进度、外形尺寸、表面粗糙度等参数进行严格检查，在此基础上，实现加工方案的进一步优化，并最终完成加工工艺文件的进行归档。

3.2刀具更换和加工轨迹完善

为了能够将机械零件数控加工过程中因刀具因素导致的加工进度影响控制在最低的程度，应该按照以下措施给予保障：首先，完成刀具合理选择。针对加工零件的表面粗糙度、外形形状、加工工艺的相关因素进行综合分析后来选择最合理的刀具类型。例如，加工零件对精度要求较高的情况下，应该尽可能选择具备较高高速切削适应能力的超细力度硬质刀具。针对机夹可转位刀具进行更换的过程中使用寿命为30min左右的刀具即可，如果要进行铣削加工，则要及时更换平底立铣刀，平底立铣刀的半径值要充分结合机械零件外轮廓曲率半径、外轮廓形状、加工高度等相关参数进行确定；其次，刀具的更换和磨损检查。在数控机床加工过程中，零件表面粗糙度、操作行为、解决速度等都会对刀具磨损产生一定影响，因此，刀具更换时间也应该结合实际加工状况进行确定。刀具更换过于提前会导致加工成本增加，刀具更换不及时，则会对零件加工精度产生影响。为了保证刀具更换时间的合理性，在机械零件加工的过程中要利用铁屑颜色与工件表面、刀具寿命表、仪器检测等方法针对刀具磨损程度进行判断，一旦刀具磨损达到某一限制或者产生刻划模式、切削刃裂缝等现象的情况下就要及时更换刀具；在此，要及时校正刀点。在数控加工过程中操作人员必须要通过系统提前将准确的起刀点坐标输入，同时要在夹具上设置起刀点，要充分保障刀位点和起刀点完全重合，刀位点在选择过程中要结合刀具种类进行确定，例如在加工过程中使用平底立铣刀的情况下，刀位点就应该设置为平底立铣刀底面与轴线的交点，球头铣刀通常情况下是以球头的球心来作为刀位点。此外，一些企业为了能够将数控机床的刀点误差控制在最小程度，经常会将一个自动对刀装置设置在数控加工系统中，以此替代人工对刀操作，通过该装置不仅能够让对刀效率得到进一步提升，而且也能够在换刀过程中实现换刀点的快速设定。

3.3设定切削量参数

在机械零件数控加工操作过程中，切削量参数设定属于非常重要的一个环节，数控加工操作失误中切削量参数设定不合理问题也比较常见，作为操作人员没有严格按照加工方法和进给速度等相关因素设置最佳的切削用量，导致加工零件出现了较大加工余量，同时，也很可能会对零件加工精度已经脉冲当量产生较大影响。因此，在实际加工过程中作为操作人员需要对切削量参数的计算方法进行正确掌握，同时，结合实际加工状况以及加工方案对数控机床的主轴转速、进给速度、背吃刀量等相关参数进行合理确定，将各类参数设定完成后充分利用公式V=πdn/1000来精确计算出机床的主轴转速，该公式中n表示的是主轴转速，d表示的是加工工件直径，V则表示的是切削速度。充分结合加工工件材质、加工方式以及加工零件的表面粗糙度要求等来确定加工的进给速度，例如，在进行深孔加工或者是切断加工的过程中，通常情况下，需要将进给速度设定在20～50mm/min。另外需要结合使用刀具的刚度值以及工件本身刚度详细计算出背吃刀量，在进行参数计算和设定的过程中，需要充分保障加工余量和背吃刀量两个数值基本保持相同，同时，也要预留出0.5mm精加工余量来作为零件加工的冗余量。

3.4设备保养维护

从当前机械零件数控加工的实际生产状况可以看出，因维护保养不到位经常会导致数控机床设备在运行过程中产生故障等问题，在此情况下，会导致零件加工产生误差，而且设备和相关零部件的老化速度也会加快，进而严重影响机床设备的使用寿命。因此，作为机械加工企业，要进一步加大机床设备的维护保养力度，在进行机械零件加工之前，首先要对设备进行详细检查调试，及时发现其中存在故障进行有效解决，刀具或钻头等部件产生磨损或老化现象后要及时进行更换。其次，在进行机械零件的加工过程中，需要对机床设备的实时运行数据进行及时采集，通过数据分析后对设备的基本运行状况是否与加工标准相符，同时，也要对机械设备表面存在的破损部件或者是灰尘污渍等进行彻底清理和更换，并加强对设备润滑油的加注，保障设备时刻能处在最佳运行状态。最后，针对机床设备要开展定期的拆检工作，拆检过程中对各项设备正好进行及时检测，发现磨损严重或损坏等要及时进行更换，如设备内部存在复合杂质或油路堵塞等现象要及时进行清理，如果设备存在严重故障或者是零部件存在严重缺陷的情况下返厂维修。

3.5伺服控制系统升级优化

为了能够使机械零件的数控加工精度得到进一步提升，在进行数控伺服控制程序编写的过程中，要尽可能使用全闭环控制模式，减少半闭环或开环控制，数控机场工作台也要适当增加传感元件，以此针对设备运行过程中的运行状态进行及时监测，对工件加工的位移等参数进行实时掌握，将监测数值与预先设定数值进行详细对比后采取有效纠偏措施，这样才能将加工砂纸进行有效消除，或者可以将加工砂纸保持在可控范围内。

4结语

总而言之，我国机械制造行业目前正处于快速发展过程中，数控加工技术的应用也越来越广泛，为了能够充分保障机械加工零件质量达到预期要求，就要对数控加工精度不同的问题进行不断改进。作为机械加工企业要对机械零件数控加工精度控制问题给予高度重视，对于数控加工过程中存在的影响因素进行深入分析，并采取合理的保障措施有效消除机械零件数控加工过程中的负面影响因素。

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作者:何俊杰 金鑫 秦雪飞 蒲江涌 罗震 韩甲瑞 单位:宝鸡石油机械有限责任公司 中油国家油气钻井装备工程技术研究中心有限公司