淺談影響數控加工質量的因素與處理

數控加工是一項先進的加工方法,近年來被廣泛應用于電子工業、艦船工業、航空工業等復雜零件、高精度零件的加工生產。在數控加工中,數控加工質量受一系列因素影響,也就是工藝系統中的各個組成部分,諸如刀具、夾具、機床的制造誤差、安裝誤差及刀具磨損等均會不同程度影響攻堅的加工精度。換而言之,在數控加工過程中全面工藝系統會出現諸多誤差,進而會轉變刀具與工件在加工生產時的相互位置關系,進一步引導數控加工的質量及精度。

1數控機床運行原理

數控機床不僅可極大水平提高機床加工質量、效率,并且配置有可編程控制的自動化系統及多工位刀塔,可實現對復雜零件、高精度零件的加工生產,表現出高實用性、高自動化及高精度等特征,數控機床運行原理,如圖1所示。數控機床在運行過程中,主要是依據既定的流程對加工工件開展處理,結合設定參數和數控要求的數控語言,對加工程序開展編制,然后傳輸進計算機數字化控制裝置中,實現對加工程序的進一步處理完事,接著向系統下達指令,由系統驅動機床部件推動刀具運行,最終實現對零件的加工生產。

圖1數控機床運行原理示意圖

2數控加工質量的影響因素

2.1編程影響因素

編程是數控加工的重要前提。在數控加工過程中,數控機床運行是依據程序員編制的程序展開的。如果編程出現問題,勢必會從源頭影響到數控加工的質量。在實際運行中,數控機床要求編譯原點,而編譯原點主要通過程序員結合零件實際情況予以確定。與此期間,如果編譯原點選擇不合理,便會導致數控加工過程產生極大誤差,進而會對數控加工質量造成嚴重影響。

2.2刀具影響因素

數控加工過程中需要運用到刀具,而刀具同樣是通過制造而成的,在刀具制造過程中往往出現一些設計原理上的誤差。在實際生產中,即便可將該部分誤差控制在一定范圍內,然而隨著后期運用便會出現相應的磨損,在磨損達到一定程度后便會極大程度地影響到加工零件的精度,進而造成生產產品質量不盡人意。

2.3位置影響因素

在實際數控加工過程中,大部分零件均會設計出對應的軸線、表面形位公差要求,為了滿足這些設計要求,必須要在數控加工時,有效應對由于機床傳動間隙、彈性形變所產生的摩擦力,縮減偏差,通常情況下該部分偏差會伴隨閉環系統獲取相應修正,從而對其不會構成過大影響。然而在一些開環數控加工系統中,便會造成整個加工過程產生誤差。

2.4幾何影響因素

在數控加工中,所引發的誤差通常可分為內部原因和外部原因。其中,內部原因指的是數控機床自身技術所產生的集合誤差,諸如刀具誤差、刀具磨損等;外部原因則指的是在數控加工時零件受溫度影響所引發的形變。

2.5機床定位影響因素

機床定位誤差是影響數控加工質量的一項重要因素,并且主要可分成在開環和閉環狀態下所產生的一系列情況。其中,在開環情況下,一系列影響因素會使得數控機床難以精準定位,進而形成誤差;在閉環情況下,便可通過定位檢測裝置進而實現對偏差的修復。

3數控加工質量影響因素的處理策略

3.1提高編程質量

第一,設定合理的編程方式。編程方式涵蓋了相對坐標編程與絕對坐標編程。其中,絕對坐標編程是將坐標原點為起點,所導致的誤差相對較小;相對坐標編程在應用中也會形成累積誤差,但是編程工作更加高效。在數控加工中,為了盡可能的減少累積誤差的出現,保障數控加工質量,在對重點零件進行編程的過程中可以考慮使用絕對坐標編程方式。第二,優化零件加工過程。科學合理運用不同加工循環指令,能夠在以宏程序為基礎的前提下對編制程序進行優化處理,可以在降低編程難度的同時使得編程過程更加便捷,還能夠提升加工程序質量,確保零件加工進度。第三,合理處理編程計算尺寸。在進行編程過程中需要對不同刀具計算尺寸進行精準換算,將標注的非對稱尺寸以移動公差帶的方式進行換算,計算出對稱公差。將自身處于公差帶下的零件部位尺寸通過相同的公差帶進行計算,使得零件各個細節尺寸均處于允許公差范圍內,全面保障零件的加工精度。

3.2合理選擇刀具

刀具是數控機床開展工件切削的重要部件,合理選擇刀具是提高數控加工質量的一條有效途徑。要想通過刀具選擇來提高數控加工質量,并要求推進刀具管理的統一化、規范化及標準化。首先,正確選擇刀具材料,刀具材料選擇必須符合數控機床高速切削使用性能,必須具備可靠的熱穩定性、機械性能以及抵御沖擊性能等。其次,合理選擇刀具幾何參數、切削用量及冷卻液等,縮減刀具尺寸磨損,條件允許可借助補償裝置對刀具尺寸磨損開展自動補償。最后,為了保障加工人員及數控機床的安全性,應當對高速切削刀具結構設置嚴格要求,即為必須同時滿足動平衡、靜平衡兩方面要求,面對加工大直徑、盤類零件刀具及刀具外伸較長等情況時,應當有效考慮動平衡問題。

3.3合理定位及安裝刀具

工件的裝夾與定位很大程度上影響著工件的加工質量及效率,定位的基準選擇優劣不僅影響著零件加工質量,還影響著生產效率。首先,應當合理設置刀具刀位點,確保對刀點與刀位點的有效重合,在對對刀點進行設置過程中,既可設置于加工零件上,也可設置于夾具中,但需要始終保質其與零件定位基準建立相關坐標尺寸相聯系,以使得刀點的設置能夠始終位于零件的設計基礎上,始終保障數控機床坐標系與零件加工坐標系之間存在緊密聯系,避免對數控機床工作造成影響,從而改善零件的質量精度。

3.4提高導軌幾何精度

機床導軌在數控加工中扮演著十分重要的角色,不論是刀具的運行還是工件的運行均有賴于機床導軌。所以,為了提高數控加工質量,必須要對機床導軌開展嚴格校核,提高導軌幾何精度。倘若數控機床為一體式,可通過設置斜床式機床床身,以提高導軌結合精度。這是因為斜床式機床有助于精簡機床自身質量,進而達到提高導軌精度的目的。除此之外,通過精簡機床質量,還有助于增強機床負載能力、抗拉強度及抗彎強度,并可提高機床在高負荷情況下運行的精度。除去該項措施外,機床導軌在設計過程中,還應當合理選擇滾珠。即為為了確保數控機床可在高負荷下依然實現高精度,通常采用具有較強負載能力的圓柱滾珠。

3.5提高數控機床設計合理性

本質上而言,影響數控加工質量的重中之重,還是在于數控機床的設計。即便近年來我國在數控加工領域實現了長足發展,然而,受機床結構設計局限影響,使得我國綜合機械制造技術水平相較于發達國家依舊存在一定差距。因而,提高數控機床設計合理性尤為關鍵。為了提高數控加工質量,在機床設計環節應當開展好下述幾項工作:首先,為了確保數控機床主機質量,可采用外購方式得到某些關鍵設備部件,進而提高數控加工質量。其次,在數控機床設計過程中,應當開展全面系統的考慮,并且要特別關注數控機床在高負荷下可能產生的誤差和故障。換言之,數控機床設計應當考慮其整體負載能力,確保其各部分受力的均衡性,特別是處理好相關零件或機構的連接部分受負載影響,而可能引發的結構變形或斷裂情況。再次,應當注意工件或機床部件在加工時引發振動現象,這些振動往往會對數控加工質量造成極大影響。所以,在數控機床設計過程中,應當考慮降低機床高低以確保其加工穩定性。同時,為了縮減由于摩擦形成熱量對加工質量的影響,機床設計還應當考慮設計完善的冷卻水循環。最后,在工件加工前,應當對其實際情況進行有效分析,并結合其具體精度要求,合理選擇刀具,開展好編程及切削參數設置工作。這一系列因素需要開展全面系統靠,并需要確保工件加工時不會出現停頓情況,進而促進數控加工的有序開展。

4結語

總而言之,影響數控加工質量的因素多種多樣,所以產生的誤差也尤為復雜。因此,數控加工相關人員必須要加強對數控加工質量影響因素的全面分析,提高編程質量,合理選擇刀具,合理定位及安裝刀具,提高導軌幾何精度,提高數控機床設計合理性,等等,積極促進數控加工質量精度的有效提高。

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