典型零件加工中數(shù)控編程對(duì)加工誤差的影響

河南 鄭東暉

典型零件加工中數(shù)控編程對(duì)加工誤差的影響

河南 鄭東暉

本文分析了典型零件的加工過(guò)程中編程方法對(duì)零件加工精度的影響及采用不同編程方法產(chǎn)生加工誤差的原因，分析了減小編程誤差的一些措施。

數(shù)控加工；編程誤差；加工精度

1 影響數(shù)控加工精度的因素

數(shù)控機(jī)床加工與普通機(jī)床加工不同，工件的加工精度不僅與加工過(guò)程有關(guān)，而且與加工前編程階段緊密相關(guān)。由于程序控制原理自身的原因，編程誤差不可避免。在編程階段，圖紙上的信息轉(zhuǎn)換為對(duì)于控制數(shù)控機(jī)床可以接受的形式，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生近似運(yùn)算誤差、插補(bǔ)誤差、尺寸圓整誤差、積累誤差、理論刀具運(yùn)動(dòng)軌跡與實(shí)際刀具運(yùn)動(dòng)軌跡之間的誤差。編程誤差的大小與所用數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量有一定的關(guān)系。在編程過(guò)程中,我們只要針對(duì)這幾種誤差的一種或幾種采取相應(yīng)的措施減少這種誤差,數(shù)控機(jī)床的編程誤差都會(huì)做到相應(yīng)的減少。下面我們就根據(jù)部分典型零件的加工來(lái)分析這些誤差的形成原因及減少這些誤差的方法。

2 典型零件加工

2.1 典型車(chē)床零件加工

圖為被加工零件簡(jiǎn)圖

2.2 工藝分析

根據(jù)零件圖樣要求、毛坯情況（毛坯為Φ42的棒料），確定工藝方案及加工路線(xiàn)。

該零件總長(zhǎng)為64mm，屬短軸類(lèi)零件，右端面為工藝基準(zhǔn)，采用一端夾緊一次裝夾完成粗精加工。工步順序如下：

①粗車(chē)外圓?；静捎秒A梯形、梯形切削路線(xiàn)去除余量。

②自右向左精車(chē)各外圓面：倒角→切削螺紋外圓→車(chē)錐體→車(chē)R22mm圓弧→車(chē)φ38mm外圓。

③切槽。

④車(chē)螺紋。

⑤切斷。

2.3 編制零件加工程序

2.3.1 選擇機(jī)床設(shè)備

根據(jù)零件圖樣要求，選用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床即可達(dá)到要求。故選用GSK980T型數(shù)控臥式車(chē)床。

2.3.2 選擇刀具

根據(jù)加工要求，選用四把刀具，T01為粗加工刀，選90°外圓車(chē)刀，T02為精加工刀，選90°外圓車(chē)刀，T03為切槽刀，刀寬為4mm，T04為60°螺紋刀，同時(shí)把四把刀在四工位自動(dòng)換刀刀架上安裝好，且都對(duì)好刀，把它們的刀偏值輸入相應(yīng)的刀具參數(shù)中。

2.3.3 確定切削用量

切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)該機(jī)床性能、相關(guān)的手冊(cè)并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定，詳見(jiàn)加工程序。

2.3.4 確定工件坐標(biāo)系、對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)

確定以工件右端面與軸心線(xiàn)的交點(diǎn)O為工件原點(diǎn)，建立XOZ工件坐標(biāo)系。

采用手動(dòng)試切對(duì)刀方法（操作與前面介紹的數(shù)控車(chē)床對(duì)刀方法相同）把點(diǎn)O作為對(duì)刀點(diǎn)。換刀點(diǎn)設(shè)置在工件坐標(biāo)系下X15、Z150處。

2.3.5 編寫(xiě)程序（該程序用于GSK980T車(chē)床）

按該機(jī)床規(guī)定的指令代碼和程序段格式，把加工零件的全部工藝過(guò)程編寫(xiě)成程序清單。該工件的加工程序如下：（該系統(tǒng)X方向采用直徑徑編程）

方法一：（對(duì)圖示零件不做任何數(shù)學(xué)處理直接按輪廓編程）單位：mm

方法二：（按上述減小編程誤差的方法對(duì)該零件進(jìn)行數(shù)學(xué)處理后進(jìn)行編程）

將 φ38-0.04、φ26-0.04、φ16-0.04 處理為 φ37.98±0.02、φ25.98±0.02、φ15.98±0.02，將 39+0.1、54+0.05 處理為 39.05±0.05、54.025±0.025。將精車(chē)時(shí)的z-19、處理為z-19.13，將圓弧半徑R22+0.1處理為R22.05±0.05。編程如下：

只要將方法一中的精車(chē)程序段（N0370----N0440）加以修改即可單位：mm

2.4 比較加工誤差

用第一種方法加工后，測(cè)量值與理論值對(duì)照表：?jiǎn)挝唬簃m

用第二種方法加工后，測(cè)量值與理論值對(duì)照表：?jiǎn)挝唬簃m

2.5 分析不同編程方法對(duì)該零件加工精度的影響應(yīng)采取的措施

通過(guò)上面的實(shí)例加工，可以看出用第一種方法編程，加工誤差較大。用第二種方法編程，加工誤差大部分在公差范圍之內(nèi)。所以說(shuō)，不同的編程方法對(duì)零件的加工精度影響很大，應(yīng)在編程前先對(duì)該零件尺寸進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，再進(jìn)行編程加工。

2.6 總結(jié):針對(duì)不同零件的加工應(yīng)采取哪種合適的編程方法

數(shù)控編程中誤差處理是一項(xiàng)重要問(wèn)題。在編程中，影響輪廓加工精度的主要是插補(bǔ)誤差，另外還有近似運(yùn)算誤差、尺寸圓整誤差、積累誤差、理論刀具運(yùn)動(dòng)軌跡與實(shí)際刀具運(yùn)動(dòng)軌跡之間的誤差等等。下面針對(duì)不同的零件所應(yīng)采取的編程方法進(jìn)行總結(jié)：

①錐體面和圓弧面時(shí)應(yīng)考慮刀尖圓弧半徑對(duì)零件加工的影響，應(yīng)按2.5（理論刀具運(yùn)動(dòng)軌跡與實(shí)際刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的誤差）中介紹的方法進(jìn)行處理。

②在編制程序時(shí)，徑向尺寸最好采用絕對(duì)編程，軸向尺寸可采用相對(duì)編程，即采用混合編程比較好。但對(duì)于重要的軸向尺寸，也可采用絕對(duì)編程，以盡量減少其積累誤差。在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床上加工平行孔系時(shí)，用相對(duì)編程時(shí)，考慮到機(jī)床定位誤差的累積，設(shè)計(jì)加工路線(xiàn)時(shí)，最好是沿同一方向依次走刀至各孔中心，以提高各孔之間的相對(duì)精度。用絕對(duì)編程可在很大程度上減小積累誤差。

③編制程序時(shí),應(yīng)正確處理零件圖上的尺寸標(biāo)注,如標(biāo)注的是非對(duì)稱(chēng)尺寸,則要變換為對(duì)稱(chēng)尺寸來(lái)編程。

④對(duì)于重復(fù)定位精度很高的機(jī)床，為了保證主要尺寸的加工精度，在加工主要尺寸之前，刀具可先返回參考點(diǎn)在重新運(yùn)行到加工位置。如此做法的目的實(shí)際上是重新校核一下基準(zhǔn)，以確定加工的尺寸精度。

⑤有刀具半徑補(bǔ)償功能的數(shù)控系統(tǒng)，編程時(shí)要按零件輪廓編程，使用刀具半徑補(bǔ)償功能指令，在控制面板上手工輸入刀具半徑，以便于在更換刀具或修磨刀具后，直接在控制面板上輸入刀具尺寸的變化值,而不必重新調(diào)整刀具、重新對(duì)刀、重新編程。

⑥鉆孔、鏜孔、車(chē)螺紋時(shí)要正確考慮刀具的引入長(zhǎng)度和超出長(zhǎng)度。在有接刀的地方,刀具應(yīng)切向切入和切向切出。

數(shù)控編程的方法及應(yīng)注意的問(wèn)題是很多的，在實(shí)際工作中，針對(duì)零件的不同特點(diǎn)，考慮所使用的數(shù)控系統(tǒng)不同，采用靈活多樣的編程方法是很有必要的。數(shù)控機(jī)床突出特點(diǎn)之一是：零件的加工精度不僅在加工過(guò)程中形成，而且在加工前編程階段就已形成，編程階段的誤差是不可避免的。因此,在應(yīng)用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行機(jī)械零件加工時(shí),要充分地考慮工藝問(wèn)題、編程方法對(duì)零件加工精度的影響，這對(duì)提高數(shù)控機(jī)床的加工精度具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

[1]杜家熙，李穎主編.數(shù)控機(jī)床編程與結(jié)構(gòu).中國(guó)國(guó)際商務(wù)出版社，2003（7）.

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（作者單位：河南工業(yè)技師學(xué)院）

（編輯 王旸）