CNC加工中如何控制质量？

CNC加工中如何控制质量？

数控机床加工生产过程中难免会出现误差，要保证产品质量，控制数控机床加工误差，必须分析生产过程中产生误差的原因，提出相应的对策，并尽力提高加工的精度，保证产品质量。

如图1所示，影响产品质量的主要因素有机器本身的结构、加工工艺、加工过程、质量管理等因素。

图 1. 质量控制

本文对这些重要因素进行了简要回顾，以提供分析框架并提出相应的措施和控制方法。

数控机床结构对产品质量的影响及对策

数控机床在制造、安装或使用过程中都会产生一定的误差。其中，最主要的误差是主轴旋转和进给系统这两个方面的误差；此外，机床控制系统的误差也不容忽视，因为误差会影响加工精度。误差会降低加工零件的精度，影响加工质量。

1.机床主轴对加工质量的影响因素及对策

该部件是影响数控机床加工精度的主要部件；它的回转精度直接影响工件的加工精度。在主轴转速较高的情况下，离心力会使主轴零部件因摩擦而产生振动、变形，而电机产生的热量也会引起主轴的高温和变形。主轴轴承损坏或轴承间隙过大或过小都会造成加工产品尺寸不稳定，从而影响产品加工质量。因此主轴零部件的要求必须与机床的旋转精度、刚度、抗振性、耐磨性、工作温度、热稳定性等性能相适应。主轴结构尺寸和形状、制造精度、材质以及热处理等对机床的工作性能有很大影响。为了提高刚度，主轴直径应较大，且悬伸应尽可能小。主轴支撑轴承的配置应考虑前后轴承应能承受径向载荷，并根据机床的实际情况，配置能承受轴向力的轴承。同时还应考虑主轴部件的润滑、冷却、密封等问题，应尽量减少主轴部件因热变形引起的温升对机床加工精度的影响。通常采用循环润滑系统，由液压泵供油润滑，由油温控制器控制油箱中油液的温度。

2、影响数控机床进给系统加工精度的因素及对策

数控机床的进给系统主要由齿轮减速装置、滚珠丝杠螺母副及轴承、联轴器等组成，它的传动精度和定位精度对零件的加工精度起着关键作用，而这些部件在运转过程中经常会出现进给间隙，特别是在换向时间隙较大，影响加工精度。

（1）丝杠螺母副的间隙。间隙会影响传动精度和刚性，降低工作台进给精度。通常采用双螺母结构预紧来消除轴向间隙，即两螺母间的相对轴向位移，使两螺母螺母中的滚珠分别紧固在螺旋滚道相对的两侧。采用此方法时要注意预紧力不宜过大，预紧力过大会增加空载扭矩，降低传动效率，缩短使用寿命。也可采用计算机软件自动补偿齿隙和螺距误差。

（2）丝杠支撑方式直接影响滚珠丝杠副的传动刚度。常采用推力轴承支撑固定两端，加预紧力等措施，提高丝杠的刚度。同时应对螺母座进行加强处理，以减少受力变形，对于高速进给机构，在不降低精度的前提下，获得较高的进给速度和进给加减速速度，可以采用能保证大尺寸高质量要求的小螺距滚珠丝杠副或粗螺距多头滚珠丝杠副。

（3）齿轮运转中的间隙直接影响传动精度。提高齿轮的精度，采用刚性或柔性的调整方法消除间隙。除消除丝杠安装部分与驱动部分之间的间隙外，在加工中心及精度较高的数控机床的进给运动中，电机轴与丝杠之间采用锥环无键联轴器或高精度十字联轴器，使进给驱动系统具有较高的传动精度和传动刚性。

数控零件

3、机床控制系统的误差对加工精度的影响

机床零部件的质量和性能也大大影响机床的加工精度，为优化控制电路，必须建立控制系统来修正机械系统产生的各种误差。对于闭环数控机床控制系统，在安装过程中尽量选择精度较高的反馈系统，以提高其安装精度。此外，数控机床可控制轴的数量

机械加工技术与加工过程对产品质量的影响及对策

数控机床加工过程中容易因为工艺程序不合理而产生误差，问题的精度高于数控机床加工误差。工艺分析前对所要加工的零件进行编程，制定加工程序，包括确定夹具、切削刀具、切削用量，确定加工顺序和加工路线。

1. 工具选择

刀具在切削过程中不可避免地要产生磨损，并由此引起工件尺寸和形状的改变。因此，为保证加工质量，应注意以下几点：

（1）正确选择刀具材料：刀具材料的选择必须满足数控机床高速切削的性能，必须具有良好的力学性能、较高的热稳定性、较强的抗冲击性、耐磨损性等；

（2）合理选择刀具几何参数和切削用量及冷却液等，减少刀具磨损的大小，必要时也可采用自动补偿功能来补偿刀具磨损的大小；

（3）为保证加工者和数控机床的安全，对高速切削刀具的结构必须有严格的要求，必须同时满足静平衡和动平衡两种要求。对于加工大直径或盘类零件，刀具及刀具外伸较长的刀具应重点考虑动平衡问题。

2.零件的定位及其夹紧

工件的装夹方法和定位直接影响工件加工的精度和效率，定位基准的选择不仅对零件加工的质量有很大影响，而且对生产率的高低也有很大的影响。工件定位基准应与设计基准一致，防止定位过准，所选用的定位基准应能保证定位准确、可靠。

3.加工顺序及加工方式

数控机床加工中刀具运行的进入点和退出点的选择和定位直接影响加工零件的精度，特别是刀具角度偏差较大就会出现废品和缺陷产品。对于刀具的出点、进点、角度三个重要参数必须遵照加工设计和行业规范做出严格的规范。对刀点可以设在已加工部位，但必须是基准点或已精加工的部位；它作为先加工细基准面；对于连杆、箱体、支架、底座等零件，应作为定位平面，先加工端面的孔，然后再加工孔。刀具的切入点应从零件的周边延伸开始，以确保光滑的轮廓表面。应保持切削的连续性和稳定性，采用适当的切削深度、进给、切削速度，以保证切削质量。正确的切削方法是保证数控加工质量的重要措施。要符合分类、分形的原理，按照从外到内、从表面到内部的顺序，科学地选择切削加工方法。加工轴类零件圆弧面时，应选择较小的刀尖角；加工不同的轴颈时，尽量使用同一台车床，减少因接刀而产生的痕迹。使用数控铣床加工时，顺铣在精加工效果上要优于逆铣，因此应尽量选择顺铣，以提高零件的表面质量。孔系加工的路线和顺序应依据规范和设计制定合理的孔系加工顺序和准确的位置，不能将坐标系反向间隙带入加工中而产生对孔系位置和精度的影响。

编程缺陷对机械加工精度的影响及对策

对于非圆曲线加工的编程，程序采用近视算法来模拟实际形状，即用直线代替曲线轮廓，从而产生误差，影响加工精度。另外，数控机床虽然可以实现几何误差的软件补偿，但仍然存在插补误差；同时，在插补运算中，每道程序的执行都是以前一点为基准，因此多个程序连续执行后会产生累积误差。在编程过程中，为尽量减少累积误差，防止累积，必须多植入回参考点指令。减少插补间隙，提高机床分辨率，减少编程误差，提高产品的加工精度。

质量管理和操作人员素质对产品质量的影响

操作人员的专业素质和专业技术水平直接影响加工产品的质量。操作人员必须认真严谨、精益求精，具有强烈的安全生产意识，具有良好的团队敬业精神；掌握良好的专业技能，包括掌握一定的数控编程、仿真加工和操作能力，具备机械制图、公差与技术测量、机械加工工艺、刀具选择等必备的专业知识，还要求具备一定的处理现场问题和维护设备的能力，能够较好地解决较复杂零件的加工，保证生产质量。质量控制与检测是数控加工中不可缺少的质量管理手段，必须符合ISO9000质量保证体系的要求，各种因素影响着制造质量控制的实施。实施工序质量控制，严格按照设计图纸和技术标准进行生产，使产品符合质量标准；设置质量控制点；并落实到制造过程的各个环节的质量保证，确保工序质量。同时，加强生产前原材料的检验、生产过程中的产品抽检、数据监测分析等，确保产品质量满足相关参数和指标的要求。

结语

综上所述，影响误差的因素数控机床加工涉及机床结构、加工工艺、编程方法、质量管理等多个方面，为保证产品质量，应从优化机床设计、合理选择加工参数、改进编程策略、加强质量控制等角度减少加工误差，提高加工精度，通过综合的误差控制和改进措施，确保数控加工的产品达到较高的精度和质量标准。