数控加工中产品变形控制策略研究

孙磊

摘要：数控车床是实现自动化加工的重要手段，可以通过编程的方式对零件进行加工，具有极高的生产效率。然而，一旦生产过程变得复杂化，零件的加工就会产生产品变形，对零件的成品效果造成极大的影响，因此，需要采取有效的控制手段，对数控车床加工精度控制策略进行优化。基于此，本篇文章对数控加工中产品变形控制策略进行研究，以供参考。

关键词：数控加工；产品变形；控制策略

引言

对于在机械加工中存在的产品变形问题，操作人员需要充分考虑各个方面的情况，无论是管理、还是切削的工具、材料以及数控机床的设置等，都需要进行科学的选择，从而不断的提升数控机械加工的精度，从而保证零部件的加工质量，提高生产效率。

一、提高数控加工中产品变形控制的意义

随着各种科学技术的发展，也让数控加工技术在逐渐的成熟中，在进行加工时，包含了大量的数控原理，在加工中非常灵活，第一个加工的细节变化都非常留意，充分体现了数控加工的严谨性，另外，对于加工的对象和方法也能根据具体的情况进行不同的选择，从而发挥数控机床的优势，这样就大大提升了车削加工的效率，并且有效的提升了机械的加工质量，并且对于零部件加工的质量也有着很大的影响。虽然已经在数控加工工艺的技术应用取得了一定的成绩，但是在实际应用的过程当中，仍然会出一些新的问题，从而导致加工产品变形的影响，面对这种情况，就需要对于加工过程中影响的各种因素进行详细的分析，从而提升数控机械加工的质量，更好的提高加工部件的精度。

二、影响数控加工精度的因素

（一）电气伺服系统的影响在

利用数控车床对零部件进行加工时，电气伺服系统主要是提供车床运转的工作。在对零部件进行加工时，需要控制零部件与刀具之间的位置，这时就需要伺服电机运转以驱动滚珠丝杠的前移或者后退，在进行两者之间位置调节时，若伺服驱动与滚珠丝杠之间出现传动误差，则会对零部件的变形产生较大的影响，甚至工件失效。

（二）编程误差的影响

根据图纸在数控机床上进行编程时，会存在编程误差，这主要是由于数控机床内部的数学逻辑问题导致的，对于这种编程误差通常采用插值法或者直接提高数控车床的分辨率，从而降低误差，提高精度。对于这种编程误差一般不需要采用额外的添加补差程序。

（三）刀具参数

零件的加工主要是通过刀具实现的，需要通过刀具对零件进行打磨、转孔等进行一系列的处理。数控车床刀具运转过程中，受到刀尖圆弧和车刀主偏角等因素的影响，零件加工过程中会形成一定的变形，随着加工过程的进行，主偏角将会越来越大，进而导致零件的误差逐渐增大。因此，在数控车床加工的过程中，需要合理地使用刀具，选择合适的刀具加工参数，从而提高数控车床的零件加工性能，有效地降低刀具位移或旋转过程中产生的偏差，提高数控机床的加工精度。

（四）工艺系统受热变形而引起的误差

工艺系统受热变形引起的误差原因有三个方面：第一是机床温度过高导致变形，机床在运转作业中温度一旦过高，就会让机床内部的所有部件加快了磨损的程度，而且也会对于加工的部件产生一定的位置偏移，也就影响了工件的精度。第二是刀具温度过高产生变形，刀具在加工时因为不断的加工会受到高温的影响，从而降低刀具的韧性，刀具也会没那么锋利，影响了切割工作。第三是工件的温度过高变形，一些工件在加工呈受热状态，待加工冷却后，自身的长度以及直径就会因热胀冷缩的原理而受到一定的影响，倘若工件在加工时受热不均匀，待冷却后整体的尺寸误差就会与原本预想的有一定的差距，从而产生外形误差。

（五）机床误差

机床在进行安装、制造以及使用时都会出现一定的误差和错误，但是这种误差不会对机床正常的运转不会产生影响，这就是机床误差。一般对加工精度影响较大的也会有两种情况，一个是主轴回转产生的误差，其中包括有轴向窜动及摆动、径向圆跳动等，这些情况会影响零件加工表面的几何形状精度、表面粗糙度、位置精度。另一个是导轨误差，产生这种情况的主要原因是在进行导轨在制造或者是安装时有一定的误差，或者是导轨上有不均匀的磨损情况。

三、数控加工中产品变形控制策略

（一）预拉伸型材及坯料冷镦

对于无纤维流向要求的零件和大多数有纤维流向要求的零件，均可改为预拉伸板材加工，但材料成本有所增加。由于板材内部残余应力较小，切削加工引起的残余应力失衡不会引起明显变形。目前数控加工的飞机整体壁板、整体梁、整体肋、复杂缘条、大型接头等各类大型铝合金结构件中已大量采取预拉伸板材，例如7050-T7451；必须注意材料状态最后一位为“1”时，不允许再进行人工时效处理。

（二）低熔点合金应用

采用低熔点合金（LowMeltingAlloy），类似铸造原理，将低熔点填料填充在工件腔体或人为设计的工艺腔体之中，使零件成为实心刚性体；由于零件刚性提高，同时可以提供装夹面和定位基准面，装夹及找正方便，使得零件的加工工艺性大大改善，加工精度提高。加工完毕，加热使低熔点合金或低熔点填料熔化、倒出、回收即可，填料可重复使用。由于加热温度低，不会影响零件的材料状态，也不会引起零件的变形，不损伤零件，最终得到高精度的复杂薄壁零件。

（三）时效处理

采用铝合金VSR多级振动时效消除应力工艺技术，匀化和消除铸铝件材料内应力和切削加工产生的内应力，稳定工件尺寸精度，缩短加工周期。振动时效的实质是以共振的形式给工件施加附加动应力，当附加动应力与残余应力叠加后，达到或超过材料的屈服极限时，工件发生微观或宏观塑性变形，从而降低和均化工件内部的残余应力，并使其尺寸精度达到稳定。多级振动时效技术是在传统振动时效技术的基础上，自动捕捉工件3～5个亚共振频率，更彻底消除和均化工件内部残余应力，特别是对重量较轻的工件，多级振动时效技术尤其适合。

（四）合理选择切削工具

在数控机床中要保证加工质量，提高加工效率的一个重要环节就是选择合适的刀具。是要求刀具能够承受强力的切削以及高速切削，而且要求刀具的性能要非常稳定，所以在进行刀具选择时，尽量选择硬质合金刀具，或者选择更为耐磨的刀具。

（五）千分尺与游标卡尺的配合使用

在数控车床零件加工中，控制尺寸精度的方法有很多，以上方法是多次实践中的有效方法。总之，数控车床程序的编制、量具的正确使用和操作技能的熟练掌握，是保证零件合格的重要因素。

（六）工艺凸台应用

在大型复杂结构件的数控加工中，应广泛采用工艺凸台装夹策略，并根据产品工艺特点，设计不同类型的装夹工艺凸台（工艺搭子）和辅助支撑。并利用辅助支撑强化切削点的刚性以减少因弹性变形而引起的精度误差，使工件加工具有良好的开敞性，无须考虑刀具和余料的碰撞，排屑更加方便，也有利于应力释放。

结束语

对于在机械加工中存在的一系统问题，操作人员需要充分考虑各个方面的情况，无论是管理、还是切削的工具、材料以及数控机床的设置等，都需要进行科学的选择，从而不断的提升数控机械加工的精度，从而保证零部件的加工质量，提高生产效率。

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