CNC加工工序质量控制要点分析
CNC加工工序质量控制要点分析
CNC加工作为现代制造业的重要技术手段，其质量控制直接关系到最终产品的精度和性能。本文将从质量控制系统结构、现存问题及改进措施等多个维度，深入剖析CNC加工工序质量控制的关键要点，为相关从业者提供实用的参考指南。
CNC加工过程质量控制体系结构
1. CNC加工工艺操作流程
CNC加工工序操作流程如表1所示。CNC加工逐级操作流程是根据工序质量控制理论和相应的方法制定的，CNC加工工序质量可以反映加工过程的结果与设计、工艺和作业目标的契合程度。
通过对生产计划满足率、产品准时交付率、品质损失率、返工数、报废率、初检合格率、品质损失率等指标进行测量与监督。
所谓数控加工过程的质量控制，其实质就是通过有效的监督、测量和控制，将数控加工过程中的各项指标的波动控制在规定的范围内。
结合表1中各工序环节可以发现，数控加工过程的质量控制主要体现在以下几个方面，分别是测量、材料、信息、方法、人员、机床，这些方面与数控加工工序环节密切相关。
2. CNC加工过程质量控制系统结构
对于数控加工过程质量控制，首要任务是针对实际情况进行质量规划，量化数控加工过程指标，包括设计、工艺、生产、运行各环节的指标，通过数字化的方式呈现数控加工过程的质量特征，再结合数字化质量特征形成数控加工过程关键质量控制目标，以更好地控制、监督和评价数控加工过程质量。
此外，我们还需要利用统计数据收集与分析工具，动态收集数控加工工序的质量特征数据，将实际数据与关键工序的质量控制标准进行比较分析，根据分析结果制定质量评价与优化方案：最后将质量评价与优化方案渗透到数控加工生产工序的每个生产阶段，实现对生产过程进行系统化、全面的质量改进和反馈质量控制。
CNC加工过程质量控制体系如表2所示。
CNC加工过程质量控制存在的问题
1. CNC加工工艺方案有待改进
CNC加工工艺由于其技术强度高、生产工序复杂等特点，导致CNC加工过程的质量管理和控制面临诸多挑战。现阶段的CNC加工工艺程序存在一定的不足，如加工工序设计不够紧凑，以及加工工艺程序设计思路缺乏系统性和流程化等，导致CNC加工工艺程序在实际应用中往往显得零散，造成零件在流转过程中要经过多个环节，频繁定位、装配，不仅费时费力，而且使得零件的尺寸精度和形位公差难以保证，零件损坏、变形的概率较大，从而使零件的加工质量、加工精度等受到影响。
2. 生产准备太马虎
随着我国科技的不断发展，数控加工领域和技术也逐渐成熟，但我国的数控加工工艺规划和程序设计却没有形成统一的标准化体系，导致实际的数控加工过程中存在一定程度的不合理、不科学、不规范的做法，拉低了数控加工的工序质量并提升了数控加工出现问题的概率。
另外，由于缺乏标准化，没有形成统一的标准体系，不能有效指导企业针对不同零件动态调整数控程序参数，阻碍了数控机床技术潜力和刀具性能的充分发挥。
具体表现在传统数控加工工艺思想在程序设计上仍然占主导地位，使得相关技术人员难以对加工参数进行实时监控和准确调控，直接影响到产品制造的精度和加工速度。
数控技术虽然被视为企业转型升级的关键，但生产工艺落后、编程粗糙等问题阻碍了其在实际应用中发挥应有的成效，进一步制约了数控加工技术水平的整体提高。
CNC加工过程质量控制要点及措施
1. 完善CNC加工工艺方案，明确工艺生产路线
无论是传统机床加工还是数控机床加工，实际操作过程中都需要严格遵循协调统一的原则，避免加工中出现安全性、标准化问题。
然而就数控机床而言，其自动化、数字化程度较高，存在着工艺设计更加精细、设计内容具体而明确的特点，这也就导致数控加工需要数控加工工艺程序要有较高的精确度，以保证数控加工过程在自动化的运行过程中能够始终准确无误，进而达到保证数控加工过程质量的目的。
CNC加工的工艺程序主要体现在CNC编程中，如果工艺程序不合理、不完整等问题都会引发CNC加工误差现象，进而降低CNC加工的质量。因此，要想有效提高CNC加工工艺的质量和效率，可以从以下几个方面入手。
一、初步分析与规划。在CNC加工作业中应充分、全面、深入了解所加工零件的特点和加工需求，如零件结构、材料硬度、加工精度、加工工艺等条件，并以此为基础制定初步的加工工艺流程和工艺流程，确保CNC加工工艺能够满足当前CNC加工零件的需求。
二、试制与优化。实际加工过程中可能会因为刀具硬度、加工工艺等问题而出现误差，所以在产品小批量试制前需要进行正规的CNC加工操作。
通过试生产，可以验证最初规划的CNC加工工艺流程的可行性、合理性，根据试生产的结果进行必要的调整优化，利用详细的CNC加工数据，分析CNC加工的每一个步骤，选择最合适的加工策略和工装，确保不仅满足技术要求而且在成本和生产率上达到平衡状态，进而形成既科学又经济的CNC加工工艺流程。
最后是质量控制与改进。在最终确定CNC加工工艺方案后，通过对CNC加工过程数据的连续监测来实现CNC加工过程质量的动态控制，需要实时、准确地监测CNC加工生产过程输出的质量数据，如加工精度、效率、废品率等。
运用专业的质量管理方法对这些数据进行评估和分析，以准确掌握机械加工过程的当前质量现状，在此基础上找出并干预数控加工过程中可能对质量产生影响的关键因素，并通过及时的调整和优化，持续提高整个数控加工过程的质量。
此阶段主要强调数据驱动的质量控制和数控加工过程的持续优化，实现数控加工过程质量的全面提升。
2. 科学编制数控加工程序，保证加工过程的质量
CNC程序是控制数控机床正常运行的基础，数控机床通过执行预先编写的数控程序来自动完成零件的加工，通过CNC程序中有关参数的变化调整可以实现按预先设计好的加工顺序引导数控机床的动作目标。
因此，数控程序的科学性、合理性、可行性等要素将直接关系到整个数控加工过程的质量和最终产品的质量。如果加工过程中出现缺陷或者产品需要进一步优化，都可以结合实际情况通过修改、优化数控程序来实现。
为了保证数控程序操控的数控加工过程具有一定的准确性和稳定性，应注意以下几点。
首先，强调数控编程的准确性、完整性、全面性。结合零件的具体特点和结构，建立准确的零件模型，同时以零件模型作为设定编程坐标系的依据。
此外，相关技术人员在编制数控程序时还应考虑到刀具路径、机床特性、数控加工过程安全性等因素，避免出现刀具切削频率过高或过低，导致刀具磨损增大，加工精度不够等问题。
其次，科学安排数控加工工序。数控加工工序包括刀具类型的选择、加工路线的明确、切削参数的设定等，需要结合零部件产品的特点和加工标准，合理安排数控加工中的操作工序，以及相应的数控程序参数，保证产品生产工序和加工程序的有序、分工规范。
例如，根据零件的硬度、结构特点及刀具类型，合理安排刀具路径，不同的刀具路径应设置不同的切削参数，以保证数控加工的精度。
最后，在CNC加工过程中应密切关注刀具的实际工作状态，通过观察刀具的工作状态来判断CNC机床的运行情况和CNC编程的合理性，预防控制台、工件、刀具、夹具之间可能出现的不良相互作用，如物理碰撞、相互干扰、过切（过度加工）、欠切（加工不足）等等，一旦出现此类不良问题需要立即调整CNC程序的参数，通过动态、精细化的CNC过程管理来最大限度地发挥CNC程序的精确控制能力，保证整个加工过程的安全和高效。
3. 选择合适的质量控制方法，完善数控加工质量管理流程
在数控加工过程的质量控制中，可以采用多种质量管理与控制方法，其中既包括统计学的方法，也涉及定性和定量分析技术，通过选用适当的质量控制方法来改善数控加工过程的质量管理，从而有效地提高数控加工过程的质量。
首先，采用统计学相关的质量管理方法，如通过层次化的方法，汇总、分组来分析不同数控加工工序产生的数据；通过图表的排列，针对具体问题进行具体分析，找出主要问题及原因；通过柱状图，来展现数据的分布情况。
通过这些统计方法可以更加全面、直观地发现和解决数控加工过程中的质量问题，进而不断改进数控加工的质量管理过程。
其次，采用定性与定量相结合的质量管理方法，如矩阵数据分析法、矩阵图法、工艺决策程序图法、亲和图、相关图等，可以达到对问题进行精准组织和分类、展现因素间的逻辑关系、对问题进行多维度分析、对因素间关系进行多维度可视化等效果，帮助相关技术人员更加深入地了解当前数控加工过程中存在的问题及其具体的原因，为优化数控加工工艺和制定相关决策提供可靠的依据。
需要注意的是，在实际选择数控加工工序质量控制方法时，应结合数控加工的实际生产数据和人员的技术水平，以高效、方便、灵活、稳定为目标综合考虑。科学合理地选择质量管理控制方法，保证数控加工工序稳步推进，提高零件质量。
总之，在数控加工过程质量管理中应综合运用多种分析手段和技术，实现数控加工过程质量的有效控制和产品质量的持续改进。
4. 构建CNC加工过程仿真检查，展示CNC加工过程
仿真检查属于数控加工中的核心技术，也是数控加工过程质量控制的重要措施之一。仿真主要分为几何仿真和物理仿真两种。
（1）几何仿真。几何仿真主要依靠数字化、信息化的数控加工仿真软件实现，同时融合三维成像与虚拟现实技术，动态、清晰、完整地再现数控加工过程中的各个步骤、细节以及数控机床的实际动态。
几何仿真的应用，不但可以准确、完整地检查数控机床实际运行过程中潜在的几何碰撞风险，还可以验证走刀路径的准确性和合理性，进一步提升数控加工过程的质量和安全性，有效避免潜在的损失和隐患。
（2）物理仿真。物理仿真的主要作用是探究和分析数控加工过程中出现的各种物理现象。随着物理仿真技术的不断成熟，其应用范围在现代化、数字化生产加工企业中越来越广泛。基于物理仿真技术的动力学仿真优化系统可以有效提高生产效率，为铣削加工参数的精细调整提供可靠的数据支持。
另外，还有一些企业借助综合分析技术，对复杂精密零件切削加工过程进行物理模拟检查和管理，通过科学合理的有限元分析方法，详细模拟零件在数控加工过程中的物理变化：包括但不限于零件加工时的载荷变化、初始状态下的应力、材料性质、环境条件等，通过对零件在数控加工过程中的物理变化进行观察和分析，可以准确掌握数控加工的编程参数、结构性质和加工特点。
与几何模拟相比，物理模拟更适合于精度高、形状复杂、尺寸较大的零件的加工，为数控加工过程的质量控制提供了有效的检查手段。
结语
数控加工是机械制造业现代化发展的关键和核心技术驱动力，它的有效应用不仅可以克服小批量、高精度和结构复杂的零件加工难题，而且可以保证机械加工过程的高稳定性和高效性，有效缩短工件加工的节拍时间。
然而CNC加工工艺过程十分复杂，涵盖了从工艺规划、程序编写、刀具选择到实际加工、检测等紧密相连的工序环节，任何一个工序环节的疏漏都可能对产品质量产生影响。
因此：数控加工过程的质量控制尤为重要，需要认真分析数控加工过程中出现的问题，采取有效的质量控制措施，保证加工质量。