论如何保证数控机床的加工质量

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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。

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