論如何保證數控機牀的加工質量

質量是表示產品優劣程度的參數。機械產品的工作性能和使用壽命在很大程度上取決於零件的機械加工質量，零件的加工質量是整個產品質量的基礎。零件的加工質量包括機械加工精度和表面質量兩個方面。一般情況下，零件的加工精度越高，則對應的加工成本也越高，生產效率越低。因此，設計人員應根據零件的使用要求，合理地規定零件的加工精度。工藝人員則應根據設計要求、生產條件等採取適當的工藝方法，在保證加工精度的前提下，儘量提高生產率和降低成本。

　　1 加工精度

　　1.1 加工精度的概念

加工精度是指零件加工後的幾何參數(尺寸、幾何形狀和相互位置)的實際值與理想值之間的符合程度。而實際值與理想值之間的偏離程度(即差異)則為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精度的高低。零件的加工精度包含三方面的內容:尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，這三者之間是有聯繫的。在機械加工中，零件的尺寸、幾何形狀和表面間相對位置的形成，主要取決於工件和刀具在切削運動過程中的相互位置關係;而工件和刀具，又是安裝在夾具和機牀上，並受到夾具和機牀的約束。因此，在機械加工時，機牀、夾具、刀具和工件就構成了一個完整的系統，稱之為工藝系統。零件加工精度的問題實質上是整個工藝系統的精度問題。

　　1.2 影響加工精度的主要因素

　　1.2.1 加工原理誤差

加工原理誤差是指採用了近似的成型運動或近似形狀的刀具進行加工而產生的誤差。在曲線或曲而的數控加工中。刀具相對於工件的成型運動是近似的。進一步地説.數控機牀在做直線或圓弧插補時，是利用平行座標軸的小直線段來逼近理想直線或圓弧的.這裏存在着加工原理誤差。

　　1.2.2 機牀誤差

機牀誤差是由機牀的製造、安裝誤差和使用中的磨損造成的。在機牀的各類誤差中.對工件加工精度影響較大的主要是主抽回轉誤差和導軌誤差。

　　1.2.3 夾具誤差

產生夾具誤差的主要原因是各夾具元件的製造精度不高、裝配精度不高以及夾具在使用過程中工作表面的磨損。夾具誤差將直接影響到工件表面的位置精度及尺寸精度，其中對加工表面的位置精度影響最大。

　　1.2.4 刀具誤差

刀具的製造誤差和使用中磨損是產生刀具誤差的主要原因。刀具誤差對加工精度的影響，因刀具的種類、材料等的不同而異.如定尺寸刀具(如鑽頭、鉸刀等)的尺寸精度將直接影響工件的尺寸精度。如成型刀具(如成型車刀、成型銑刀等)的形狀精度將直接影響工件的形狀精度。

　　2 加工表面質量

機器零件的機械加工質量除了加工精度外，還包括零件在加工後的表面質量。機械產品的工作性能，尤其是它的可靠性、耐久性，在很大程度上取決於其主要零件的表面質量。隨着科學技術的發展，機器向着高速重載、高温高壓等方向發展、對零件表面質量的要求也越來越高。

　　2.1 表面質量的概念

表面質量是指零件加工後的表面層狀態，它包含表面粗糙度和波度以及表面層的物理機械性能兩方面的內容。

　　2.1.1 表面粗糙度和波度

表面粗糙度是指加工表面的微觀幾何形狀誤差。通常是機械加工中切削刀具的運動軌跡所形成的，其波距與波高的比值一般小50。

　　2.1.2 表面層物理機械性能

表面層冷作硬化。它是指工件經切削加工後表面層強度、硬度有所提高的現象，也稱冷硬或強化;表面層金相組織變化。它是指切削加工(特別是磨削)中產生的高温使工件表層金屬的金相組織發生變化，使表層硬度降低的現象;表面層殘餘應力。它是指切削加工中所產生的切削力和切削熱使工件表面層產生殘餘應力，影響零件的疲勞強度。

　　2.2 影響表面粗糙度的因素

機械加工中，形成表面粗糙度的`主要原因有兩個方面:一是刀刃和工件相對運動軌跡所形成的切削殘留面積-幾何因素;二是和被加工材料性質及切削機理有關的因素-物理因素，它是指切削過程中的塑性變形、摩擦、積屑瘤、鱗刺以及工藝系統中的振動等。

　　3 提高數控機牀加工質量的措施

　　3.1 提高加工精度的途徑

生產實際中有許多減小誤差的方法和措施，從消除或減小誤差的技術上看，可將這些措施分成如下幾種。

　　3.1.1 誤差預防技術

誤差預防技術是指採取相應措施來減少或消除誤差，亦即減少誤差源或改變誤差源與加工誤差之間的數量轉換關係。

為減少或消除幾何形狀誤差，可採用如下一些措施。

採用跟刀架，消除徑向力的影響，採用反向走刀，使軸向力的壓縮作用變為拉伸作用，同時採用彈性頂尖，消除可能的壓彎變形。

　　3.1.2 誤差補償技術

誤差補償技術是指在現有條件下。通過分析、測量，並以這些誤差為依據，人為地在工藝系統中引人一個附加的誤差，使之與工藝系統原有的誤差相抵消。以減小或消除零件的加工誤差。

　　3.1.3 減小數控系統累積誤差的影響

數控系統在進行快速移動和插補的運算過程中，會產生累積誤差，當它達到一定值時，會使機牀產生移動和定位誤差，影響加工精度。以下措施可減小數控系統的累積誤差。

儘量用絕對方式編程，絕對方式編程以某一固定點(工件座標原點)為基準，每一段程序和整個加工過程都以此為基準。而增量方式編程，是以前一點為基準，連續執行多段程序必然產生累積誤差。

插入回參考點指令，機牀回參考點時，會使各座標清零，這樣便消除了數控系統運算的累積誤差。在較長的程序中適當插入回參考點指令有益於保證加工精度。有換刀要求時，可回參考點換刀，這樣一舉兩得。

　　4 提高表面質量的措施

　　4.1 提高操作者技能

操作者須掌握裝刀與對刀技術裝刀與對刀是數控機牀加工中及其重要並十分棘手的一項基本工作。裝刀與對刀的好與差，將直接影響到加工程序的編制及零件的尺寸精度。只有掌握好裝刀與對刀技術才能保證加工質量。對刀一般分為手工對刀和自動對刀兩大類。目前，絕大多數的數控機牀採用手工對刀，常用的是試切對刀法。它可以得到較準確和可靠的結果。

利用數控車牀的仿真系統來檢查程序：程序在機牀面板輸入後必須先仿真，讓加工程序在CRT上模擬加工顯示加工軌跡，看機牀(刀具)的運動及模擬加工出的工件形狀是否正確。通過程序仿真，可以檢查程序是否正確合理，避免因程序錯誤而造成事故，從而減少設備和刀具的損耗，確保人身安全，保證加工質量。

　　4.2 降低表面粗糙度值的措施

合理選擇切削用量：適當減少進給盆，選擇合理的切削速度及切深，都能減小表面粗糙度值。

選擇適當的刀具材料和幾何參數：採用先進的刀具材料，增大刃傾角，減小刀具的主偏角和副偏角，增大刀尖圓弧半徑，都可以減小表面粗糙度值。

改善材料的切削加工性能：採用熱處理正火或退火工藝，細化晶粒，可獲得表面粗糙度很細的表面。

　　結語

數控機牀是綜合應用了當代最新科技成果而發展起來的新型機械加工機牀。自其產生以來，數控機牀的發展在品種、數量、加工範圍與加工精度等方面有了驚人的發展。作為機械加工行業的從業者，我們應該熟練掌握數控機牀的操作技能，提高加工質量，為提高企業效益做出貢獻。