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【摘 要】随着现代机床加工技术的快速发展，数控加工成为现代企业应用广泛的技术，尤其是在加工特殊形状和构造的部件中，数控加工发挥了重要作用。曲面加工是机械加工中的复杂项目，采用数控加工在近些年来成为主要的方式。然而，在加工过程中却发现存在几个典型的问题，这与加工工艺、加工设备及操作人员等都有密切联系，研究数控加工曲面有着重要的意义。本文主要结合工作经验及数控加工理论，分析了数控加工曲面存在问题，并相应的提出了改进措施，指导数控加工曲面。
【关键词】数控加工；曲面加工；控制；加工工艺；数控机床
0.引言
数控加工由于其加工的高效性、准确性及高可靠性在现代机械工业中广为应用，对于现代机械制造发展起到了关键的作用[1]。数控机床技术在近些来有着迅速的发展，这为数控加工提供了良好的硬件支持，保证数控加工的质量。曲面属于复杂的加工形状，在特殊的部件中有着广泛的应用，例如螺旋桨叶、涡轮叶片、棱镜表面等，这都需要通过数控加工进行[2]。然而，在工作过程中发现数控加工曲面存在部分问题，这些问题与实际加工有着密切的关系。本文主要分析了在数控加工曲面中存在的典型问题，并探索了进行改善这些问题的措施，从而为数控加工曲面提供理论支持。
1.数控加工曲面存在问题分析
数控加工质量受到多方面的影响，尤其是在加工复杂曲面中，对于设备的加工精度和操作人员技术有着较高的要求[3]。然而，实际数控加工曲面存在诸多问题，具体问题如下：
1.1复杂曲面的粗加工问题
由于在加工曲面中都要进行粗加工，尤其是加工大型铸件中，其表面往往较为粗糙，各处加工变形不均匀的现象。在实际加工中存在空走刀现象，影响加工效率。同时，由于加工曲面变形难以控制，刀具的加工轨迹不容易进行优化，也会产生较多的空走刀。此外，由于毛坯部件加工难以控制，就对精加工的加工余量控制有更高的要求。
1.2复杂曲面定位问题
工装定位影响曲面加工质量，传统的机械夹具不能保证高精度加工要求。尤其是无法直接进行确定参考点，质量偏大的大型加工件中，工件的定位更加复杂，对于工装的精度也有着严格的要求，这些因素都制约着复杂曲面的加工精度和效率。
1.3数控机床加工问题
尽管近些年来数控机床技术发展迅速，但目前在应用数控机床进行曲面加工中存在操作不当，参数设定保守，刀具匹配程度不佳的现象，这就严重制约了数控加工曲面的能力。同时，针对目前的数控机床加工人员的专业素质整体偏低，不利于及时发现数控机床工作状态机及故障问题，从而导致数控机床在非正常状态下工作。
1.4复杂曲面加工理论有待加强
在数控机床加工复杂曲面过程中，需要根据曲面形状来控制机床的刀具轨迹，从而实现对曲面的加工。然而，目前的曲面加工理论需要加强计算机对曲面匹配、刀具走刀加工的反馈及控制、曲面切削模型等问题，只有通过深化全面加工理论才能从根本上改善曲面的加工技术。
2.数控加工曲面改进分析
在改进数控加工曲面中要提高加工精度和效率，能够严格的按照设计要求进行加工，这就需要改进目前的加工技术，主要的改进措施包括以下方面：
2.1曲面加工改进理论研究
高速加工理论。数控高速加工技术是目前提高加工曲面效率的主要方法，但其中要加强对刀具加工轨迹参数及反馈响应能力的理论研究，同时，高速加工对刀具和机床的要求，需要更加稳定的切削负载和更严格的刀具切削路径仿真机制等。
加工曲面匹配技术。曲面匹配是数字化加工与检测的基础，因此在加工过程中需要严格掌握曲面的匹配程度。对于复杂曲面的加工，首先是定位安装，定位安装时一是要使得加工余量尽可能的均匀，二是尽可能减少复杂曲面的加工工作量，以提高复杂曲面的加工效率。
刀具实时控制技术。为了进一步降低加工误差，对加工进行实时监测并实时反馈，将数据传输到控制中心进行相应的控制，达到左右的控制方法。其中，需要保证加工机床接受数据后的执行加工行为的合理性，保证加工误差趋于最小化发展。
机械切削力建模理论，对影响切削力建模的主要因素进行分析，并采用回归分析方法计算切削力系数，基于铣刀切削力模型研究其有效性，并最终计算出最优的加工参数，例如进给量、加工速度、走刀路径等参数。
2.2加工加床及刀具改进分析
数控机床是影响曲面加工的主要条件，一方面要积极推进高精度和高可靠性新机床的研究，另一方面要掌握现有的加工机床技术，应用当前的设备防止加工过程中产生误操作。在加工过程中注重机床保养和维护，是数控机床的工作能力保持到最佳。同时，积极应用先进的控制理论和切削理论，针对加工模型进行理论分析，在确定最佳加工方案后方可进行。
数控加工刀具也影响到曲面的加工质量，尤其是刀具的磨损对曲面加工影响。在实际加工中要论证刀具的轮廓，必要时要加工专用的刀具，保证加工的可靠性。同时，要充分考虑加工刀具的变形，从整体优化的角度来设定刀具的具体参数。
对数控加工曲面操作人员继续严格培训，针对加工的具体专业知识进行讲解，以实际的模型来提升操作人员的专业水平。同时，设定严格的操作规范，防止加工过程中出现不合理的加工行为。
2.3计算机辅助加工技术
为了更好的加工质量和效率，可以借助计算机辅助加工技术来模拟和仿真加工过程。通过计算机辅助分析来确定具体的加工参数，根据分析结果来优化各种参数，从而推测在加工过程中可能存在的加工问题。采用辅助的专业软件进行刀具轨迹研究，实现刀具的最优化设定。同时，利用计算机技术进行构建各种加工模型，采用专业软件来进行获得良好的理论加工值。
3.总结
复杂曲面在机械产品中有着大量的应用，如何提高曲面加工质量和效率是诸多企业关注的问题。通过提升理论研究水平，以先进的加工理论来指导加工实践，同时能够保证机床的加工精度和操作人员的工作流程，严格控制影响加工质量的各个因素，从而提升数控加工曲面能力。 [科]
【参考文献】
[1]陈满意，李斌，段正澄.叶片零件毛坯余量分布优化问题研究.机械科学与技术，2006.25（2）：246-248.
[2]丁汉.复杂曲面快速测量、建模及基于测量点云的RP和NC加工.机械工程学报，2003，39（11）：33-36.
[3]马骊溟，姜虹，负敏，王小椿.大型复杂曲面类毛坯加工定位的全局优化算法.系统仿真学报，2005，17（4）：825-830.
【关键词】数控加工；曲面加工；控制；加工工艺；数控机床
0.引言
数控加工由于其加工的高效性、准确性及高可靠性在现代机械工业中广为应用，对于现代机械制造发展起到了关键的作用[1]。数控机床技术在近些来有着迅速的发展，这为数控加工提供了良好的硬件支持，保证数控加工的质量。曲面属于复杂的加工形状，在特殊的部件中有着广泛的应用，例如螺旋桨叶、涡轮叶片、棱镜表面等，这都需要通过数控加工进行[2]。然而，在工作过程中发现数控加工曲面存在部分问题，这些问题与实际加工有着密切的关系。本文主要分析了在数控加工曲面中存在的典型问题，并探索了进行改善这些问题的措施，从而为数控加工曲面提供理论支持。
1.数控加工曲面存在问题分析
数控加工质量受到多方面的影响，尤其是在加工复杂曲面中，对于设备的加工精度和操作人员技术有着较高的要求[3]。然而，实际数控加工曲面存在诸多问题，具体问题如下：
1.1复杂曲面的粗加工问题
由于在加工曲面中都要进行粗加工，尤其是加工大型铸件中，其表面往往较为粗糙，各处加工变形不均匀的现象。在实际加工中存在空走刀现象，影响加工效率。同时，由于加工曲面变形难以控制，刀具的加工轨迹不容易进行优化，也会产生较多的空走刀。此外，由于毛坯部件加工难以控制，就对精加工的加工余量控制有更高的要求。
1.2复杂曲面定位问题
工装定位影响曲面加工质量，传统的机械夹具不能保证高精度加工要求。尤其是无法直接进行确定参考点，质量偏大的大型加工件中，工件的定位更加复杂，对于工装的精度也有着严格的要求，这些因素都制约着复杂曲面的加工精度和效率。
1.3数控机床加工问题
尽管近些年来数控机床技术发展迅速，但目前在应用数控机床进行曲面加工中存在操作不当，参数设定保守，刀具匹配程度不佳的现象，这就严重制约了数控加工曲面的能力。同时，针对目前的数控机床加工人员的专业素质整体偏低，不利于及时发现数控机床工作状态机及故障问题，从而导致数控机床在非正常状态下工作。
1.4复杂曲面加工理论有待加强
在数控机床加工复杂曲面过程中，需要根据曲面形状来控制机床的刀具轨迹，从而实现对曲面的加工。然而，目前的曲面加工理论需要加强计算机对曲面匹配、刀具走刀加工的反馈及控制、曲面切削模型等问题，只有通过深化全面加工理论才能从根本上改善曲面的加工技术。
2.数控加工曲面改进分析
在改进数控加工曲面中要提高加工精度和效率，能够严格的按照设计要求进行加工，这就需要改进目前的加工技术，主要的改进措施包括以下方面：
2.1曲面加工改进理论研究
高速加工理论。数控高速加工技术是目前提高加工曲面效率的主要方法，但其中要加强对刀具加工轨迹参数及反馈响应能力的理论研究，同时，高速加工对刀具和机床的要求，需要更加稳定的切削负载和更严格的刀具切削路径仿真机制等。
加工曲面匹配技术。曲面匹配是数字化加工与检测的基础，因此在加工过程中需要严格掌握曲面的匹配程度。对于复杂曲面的加工，首先是定位安装，定位安装时一是要使得加工余量尽可能的均匀，二是尽可能减少复杂曲面的加工工作量，以提高复杂曲面的加工效率。
刀具实时控制技术。为了进一步降低加工误差，对加工进行实时监测并实时反馈，将数据传输到控制中心进行相应的控制，达到左右的控制方法。其中，需要保证加工机床接受数据后的执行加工行为的合理性，保证加工误差趋于最小化发展。
机械切削力建模理论，对影响切削力建模的主要因素进行分析，并采用回归分析方法计算切削力系数，基于铣刀切削力模型研究其有效性，并最终计算出最优的加工参数，例如进给量、加工速度、走刀路径等参数。
2.2加工加床及刀具改进分析
数控机床是影响曲面加工的主要条件，一方面要积极推进高精度和高可靠性新机床的研究，另一方面要掌握现有的加工机床技术，应用当前的设备防止加工过程中产生误操作。在加工过程中注重机床保养和维护，是数控机床的工作能力保持到最佳。同时，积极应用先进的控制理论和切削理论，针对加工模型进行理论分析，在确定最佳加工方案后方可进行。
数控加工刀具也影响到曲面的加工质量，尤其是刀具的磨损对曲面加工影响。在实际加工中要论证刀具的轮廓，必要时要加工专用的刀具，保证加工的可靠性。同时，要充分考虑加工刀具的变形，从整体优化的角度来设定刀具的具体参数。
对数控加工曲面操作人员继续严格培训，针对加工的具体专业知识进行讲解，以实际的模型来提升操作人员的专业水平。同时，设定严格的操作规范，防止加工过程中出现不合理的加工行为。
2.3计算机辅助加工技术
为了更好的加工质量和效率，可以借助计算机辅助加工技术来模拟和仿真加工过程。通过计算机辅助分析来确定具体的加工参数，根据分析结果来优化各种参数，从而推测在加工过程中可能存在的加工问题。采用辅助的专业软件进行刀具轨迹研究，实现刀具的最优化设定。同时，利用计算机技术进行构建各种加工模型，采用专业软件来进行获得良好的理论加工值。
3.总结
复杂曲面在机械产品中有着大量的应用，如何提高曲面加工质量和效率是诸多企业关注的问题。通过提升理论研究水平，以先进的加工理论来指导加工实践，同时能够保证机床的加工精度和操作人员的工作流程，严格控制影响加工质量的各个因素，从而提升数控加工曲面能力。 [科]
【参考文献】
[1]陈满意，李斌，段正澄.叶片零件毛坯余量分布优化问题研究.机械科学与技术，2006.25（2）：246-248.
[2]丁汉.复杂曲面快速测量、建模及基于测量点云的RP和NC加工.机械工程学报，2003，39（11）：33-36.
[3]马骊溟，姜虹，负敏，王小椿.大型复杂曲面类毛坯加工定位的全局优化算法.系统仿真学报，2005，17（4）：825-830.