论如何保证数控机床的加工质量

时间：2023-11-18 16:10:24 炜玲数控机床我要投稿

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论如何保证数控机床的加工质量

　　影响工件最终的加工精度和加工效率，除了数控机床自身的原因以外，还应从合理的加工路线设置、刀具的选择和正确安装、切削量的合理选择、编程的技巧以及尺寸精度快速控制等几个方面进行综合考虑。下面是小编精心整理的论如何保证数控机床的加工质量，欢迎阅读与收藏。

　　论如何保证数控机床的加工质量

　　质量是表示产品优劣程度的参数。机械产品的工作性能和使用寿命在很大程度上取决于零件的机械加工质量，零件的加工质量是整个产品质量的基础。零件的加工质量包括机械加工精度和表面质量两个方面。一般情况下，零件的加工精度越高，则对应的加工成本也越高，生产效率越低。因此，设计人员应根据零件的使用要求，合理地规定零件的加工精度。工艺人员则应根据设计要求、生产条件等采取适当的工艺方法，在保证加工精度的前提下，尽量提高生产率和降低成本。

　　1、加工精度

　　1.1 加工精度的概念

　　加工精度是指零件加工后的几何参数(尺寸、几何形状和相互位置)的实际值与理想值之间的符合程度。而实际值与理想值之间的偏离程度(即差异)则为加工误差。加工误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内容:尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，这三者之间是有联系的。在机械加工中，零件的尺寸、几何形状和表面间相对位置的形成，主要取决于工件和刀具在切削运动过程中的相互位置关系;而工件和刀具，又是安装在夹具和机床上，并受到夹具和机床的约束。因此，在机械加工时，机床、夹具、刀具和工件就构成了一个完整的系统，称之为工艺系统。零件加工精度的问题实质上是整个工艺系统的精度问题。

　　1.2 影响加工精度的主要因素

　　1.2.1 加工原理误差

　　加工原理误差是指采用了近似的成型运动或近似形状的刀具进行加工而产生的误差。在曲线或曲而的数控加工中。刀具相对于工件的成型运动是近似的。进一步地说.数控机床在做直线或圆弧插补时，是利用平行坐标轴的小直线段来逼近理想直线或圆弧的.这里存在着加工原理误差。

　　1.2.2 机床误差

　　机床误差是由机床的制造、安装误差和使用中的磨损造成的。在机床的各类误差中.对工件加工精度影响较大的主要是主抽回转误差和导轨误差。

　　1.2.3 夹具误差

　　产生夹具误差的主要原因是各夹具元件的制造精度不高、装配精度不高以及夹具在使用过程中工作表面的磨损。夹具误差将直接影响到工件表面的位置精度及尺寸精度，其中对加工表面的位置精度影响最大。

　　1.2.4 刀具误差

　　刀具的制造误差和使用中磨损是产生刀具误差的主要原因。刀具误差对加工精度的影响，因刀具的种类、材料等的不同而异.如定尺寸刀具(如钻头、铰刀等)的尺寸精度将直接影响工件的尺寸精度。如成型刀具(如成型车刀、成型铣刀等)的形状精度将直接影响工件的形状精度。

　　2、加工表面质量

　　机器零件的机械加工质量除了加工精度外，还包括零件在加工后的表面质量。机械产品的工作性能，尤其是它的可靠性、耐久性，在很大程度上取决于其主要零件的表面质量。随着科学技术的发展，机器向着高速重载、高温高压等方向发展、对零件表面质量的要求也越来越高。

　　2.1 表面质量的概念

　　表面质量是指零件加工后的表面层状态，它包含表面粗糙度和波度以及表面层的物理机械性能两方面的内容。

　　2.1.1 表面粗糙度和波度

　　表面粗糙度是指加工表面的微观几何形状误差。通常是机械加工中切削刀具的运动轨迹所形成的，其波距与波高的比值一般小50。

　　2.1.2 表面层物理机械性能

　　表面层冷作硬化。它是指工件经切削加工后表面层强度、硬度有所提高的现象，也称冷硬或强化;表面层金相组织变化。它是指切削加工(特别是磨削)中产生的高温使工件表层金属的金相组织发生变化，使表层硬度降低的现象;表面层残余应力。它是指切削加工中所产生的切削力和切削热使工件表面层产生残余应力，影响零件的疲劳强度。

　　2.2 影响表面粗糙度的因素

　　机械加工中，形成表面粗糙度的主要原因有两个方面:一是刀刃和工件相对运动轨迹所形成的切削残留面积-几何因素;二是和被加工材料性质及切削机理有关的因素-物理因素，它是指切削过程中的塑性变形、摩擦、积屑瘤、鳞刺以及工艺系统中的振动等。

　　3、提高数控机床加工质量的措施

　　3.1 提高加工精度的途径

　　生产实际中有许多减小误差的方法和措施，从消除或减小误差的技术上看，可将这些措施分成如下几种。

　　3.1.1 误差预防技术

　　误差预防技术是指采取相应措施来减少或消除误差，亦即减少误差源或改变误差源与加工误差之间的数量转换关系。

　　为减少或消除几何形状误差，可采用如下一些措施。

　　采用跟刀架，消除径向力的影响，采用反向走刀，使轴向力的压缩作用变为拉伸作用，同时采用弹性顶尖，消除可能的压弯变形。

　　3.1.2 误差补偿技术

　　误差补偿技术是指在现有条件下。通过分析、测量，并以这些误差为依据，人为地在工艺系统中引人一个附加的误差，使之与工艺系统原有的误差相抵消。以减小或消除零件的加工误差。

　　3.1.3 减小数控系统累积误差的影响

　　数控系统在进行快速移动和插补的运算过程中，会产生累积误差，当它达到一定值时，会使机床产生移动和定位误差，影响加工精度。以下措施可减小数控系统的累积误差。

　　尽量用绝对方式编程，绝对方式编程以某一固定点(工件坐标原点)为基准，每一段程序和整个加工过程都以此为基准。而增量方式编程，是以前一点为基准，连续执行多段程序必然产生累积误差。

　　插入回参考点指令，机床回参考点时，会使各坐标清零，这样便消除了数控系统运算的累积误差。在较长的程序中适当插入回参考点指令有益于保证加工精度。有换刀要求时，可回参考点换刀，这样一举两得。

　　4、提高表面质量的措施

　　4.1 提高操作者技能

　　操作者须掌握装刀与对刀技术装刀与对刀是数控机床加工中及其重要并十分棘手的一项基本工作。装刀与对刀的好与差，将直接影响到加工程序的编制及零件的尺寸精度。只有掌握好装刀与对刀技术才能保证加工质量。对刀一般分为手工对刀和自动对刀两大类。目前，绝大多数的数控机床采用手工对刀，常用的是试切对刀法。它可以得到较准确和可靠的结果。

　　利用数控车床的仿真系统来检查程序：程序在机床面板输入后必须先仿真，让加工程序在CRT上模拟加工显示加工轨迹，看机床(刀具)的运动及模拟加工出的工件形状是否正确。通过程序仿真，可以检查程序是否正确合理，避免因程序错误而造成事故，从而减少设备和刀具的损耗，确保人身安全，保证加工质量。

　　4.2 降低表面粗糙度值的措施

　　合理选择切削用量：适当减少进给盆，选择合理的切削速度及切深，都能减小表面粗糙度值。

　　选择适当的刀具材料和几何参数：采用先进的刀具材料，增大刃倾角，减小刀具的主偏角和副偏角，增大刀尖圆弧半径，都可以减小表面粗糙度值。

　　改善材料的切削加工性能：采用热处理正火或退火工艺，细化晶粒，可获得表面粗糙度很细的表面。

　　结语

　　数控机床是综合应用了当代最新科技成果而发展起来的新型机械加工机床。自其产生以来，数控机床的发展在品种、数量、加工范围与加工精度等方面有了惊人的发展。作为机械加工行业的从业者，我们应该熟练掌握数控机床的操作技能，提高加工质量，为提高企业效益做出贡献。

　　如何保证数控机床的加工质量？

　　选用优质的机床

　　机床的刚性、精度、稳定性和耐用性等方面对加工质量有较大影响。因此，应选择质量可靠、性能稳定的数控机床。可以通过参考厂家的宣传资料、客户评价、实地考察等方式进行选择。

　　选用合适的刀具

　　不同的工件需要使用不同的刀具，应根据加工要求选择合适的刀具。刀具的刃口尺寸、材质和形状等也会影响加工质量。应选择质量可靠、性能稳定的刀具，并根据加工要求进行切削参数的调整。

　　选用合适的切削参数根据工件材料、形状、大小、加工难度等因素，选择合适的切削参数，如进给速、主轴转速、切削深度等。应在保证加工质量的前提下，尽可能地提高加工效率。

　　保证数控系的稳定性

　　数控系统是数控机床的核心，稳定性和可靠性对加工质量影响较大。应保证系统的软硬件设备完好，程序正确，操作规范。同时，应定期进行系统维护和升级，及时排除故障。

　　保养和维护机床

　　定期检查和保养机床，检查各部件是否正常，润滑是否充足，保证机床的正常运行和加工质量。同时，应定期更换易损和维修故障，延长机床寿命和保持加工。

　　对数控机床进行调试和校准

　　在使用新机床或更换关键部件后，应对数控机床进行调试和校准，以保证加工精度和稳定性。同时，应定期进行机床的重新校准和调整，避免因长时间使用而导致的误差积累。

　　进行质量检测

　　对加工完成的工件进行质量检测，如尺寸精度、表面光洁度、形状精度等，及时发现问题并采取措施。通过质量检测，可以了解加工质量情况，及时改进加工工艺和调整切削参数，提高加工精度和稳定性。

　　干数控怎样才能提高工件加工精度和加工效率？

　　1、灵活运用主程序与子程序

　　在进行复杂模具加工中，一般采用一模多件的形式进行加工。如果模具上有几处相同的形状，应灵活运用主程序与子程序的关系，在主程序中反复调用子程序，直到完成加工。不仅可以确保加工尺寸的一致性还可以提高其加工效率。

　　2、减少数控系统的累积误差

　　一般使用增量方式进行工件的编程，是以前一点为基准进行加工的，这样连续执行多段程序必然产生一定累积误差，所以在程序编制时尽量使用绝对方式进行编程，使每个程序段都以工件原点为基准，这样就能减少数控系统的累积误差，保证加工精度。

　　加工精度主要用于生产产品程度，加工精度与加工误差都是评价加工表面几何参数的术语。但任何加工方法所得到的实际参数都不会绝对准确，从零件的功能看，只要加工误差在零件图要求的公差范围内，就认为保证了加工精度。

　　机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数相符合的程度。它们之间的差异称为加工误差。加工误差的大小反映了加工精度的高低。误差越大加工精度越低，误差越小加工精度越高。

　　下面简单介绍下提高工件加工精度的方法有哪些：

　　一、对工艺系统进行调整

　　1）试切法调整通过试切-测量尺寸-调整刀具的吃刀量-走刀切削-再试切，如此反复直至达到所需尺寸。此法生产效率低，主要用于单件小批生产。

　　2）调整法通过预先调整好机床、夹具、工件和刀具的相对位置获得所需尺寸。此法生产率高，主要用于大批大量生产。

　　二、减小机床误差

　　1）应提高轴承的回转精度 :

　　①选用高精度的滚动轴承

　　②采用高精度的多油锲动压轴承

　　③采用高精度的静压轴承

　　2）提高与轴承相配件的精度:

　　①提高箱体支撑孔、主轴轴颈的加工精度

　　②提高与轴承相配合表面的加工精度

　　③测量及调节相应件的径向跳动范围，使误差补偿或相抵消。

　　3）对滚动轴承适当预紧：

　　①可消除间隙

　　②增加轴承刚度

　　③均化滚动体误差。

　　4）使主轴回转精度不反映到工件上

　　三、减少传动链传动误差

　　1）传动件数少，传动链短，传动精度高;

　　2）采用降速传动是保证传动精度的重要原则，且越接近末端的传动副，其传动比应越小;

　　3）末端件精度应高于其他传动件。

　　四、减小刀具磨损

　　1）在刀具尺寸磨损达到急剧磨损阶段前就必须重新磨刀

　　2）选用专用的切削油进行充分润滑

　　3）刀具材质应当符合工艺要求

　　五、减小工艺系统的受力变形

　　1）提高系统的刚度，特别是提高工艺系统中薄弱环节的刚度;

　　2）减小载荷及其变化

　　六、减小工艺系统热变形

　　1）减少热源的发热和隔离热源

　　2）均衡温度场

　　3）采用合理的机床部件结构及装配基准

　　4）加速达到传热平衡

　　5）控制环境温度

　　七、减少残余应力

　　1）增加消除内应力的热处理工序;

　　2）合理安排工艺过程。以上就是加工工件减少误差的方法，合理安排工艺可以有效提高工件的精度。

　　合理的设置加工路线

　　合理的设置加工路线和加工顺序是优化工件加工程序编制的重要基础。可以从加工轨迹方面和进刀方式方面加以考虑。

　　在进行工件数控铣削加工时，要结合工件的工艺性要求去选择合适的进刀方式，以确保工件的切削加工精度和加工效率。在铣削平面工件外轮廓时，应安排好刀具的切入、切出路线。尽量沿轮廓曲线的延长线切入、切出，以免交接处出现刀痕。同时在铣削加工中应根据工件情况选择顺铣还是逆铣。

　　刀具的选择和正确安装

　　不论是数控加工还是普通加工，刀具因是直接作用于工件的，所以它的选择和安装时工件加工精度和表面质量最主要的因素。特别是工件在数控加工中心上加工，刀具事先都储存在刀库中，一旦开始加工不得随意更换。所以刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高等。

　　切削用量的合理选择

　　切削用量的确定是数控加工工艺的重要内容，它的大小是机床主运动和进给运动的重要参数，对工件加工精度、加工效率以及刀具磨损有着重要的影响。切削用量的选择包括切削速度、背吃刀量以及进给量。基本的选择原则是：在刚度允许的条件下，粗加工取较大的切削深度，以减少走刀次数，提高工件生产率；精加工一般取较小的切削深度，以获得较高的表面质量。

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