數(shù)控加工過程中精度控制的探討

上官建林　王曉侃

摘 要：目前，數(shù)控機床不管是在職業(yè)院校還是在機械加工相關(guān)企業(yè)應(yīng)用的越來越多。文章針對數(shù)控加工過程中工件的質(zhì)量控制列舉了幾種思路，希望能對在校的職業(yè)院校的學生以及企業(yè)一線工人有所幫助。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；數(shù)控加工；精度控制

引言

數(shù)控機床是一種高技術(shù)、高精度、高效率的現(xiàn)代化加工設(shè)備，數(shù)控加工技術(shù)也變成現(xiàn)代化機械加工的重要基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)。應(yīng)用數(shù)控機床可以提高機床加工效率，但確保產(chǎn)品質(zhì)量也是生產(chǎn)所必需的[1]。數(shù)控加工過程中也會因為種種因素導致工件報廢，增加成本。因此，對數(shù)控加工過程中工件的精度控制具有重要的現(xiàn)實意義。

1 影響數(shù)控加工工件精度的因素

數(shù)控機床加工精度的評定指標有尺寸精度、形狀精度和位置精度。在數(shù)控加工過程中，影響工件加工精度的因素很多，主要有：（1）數(shù)控機床本身產(chǎn)生的誤差；（2）工件的裝夾，包括刀具和夾具等產(chǎn)生的誤差；（3）程序編制過程中造成的誤差。針對以上三種情況產(chǎn)生的精度誤差，在一定程度上是不可避免的；即使通過的相關(guān)技術(shù)改進及正確合理的操作方法，也只能減小誤差，并不能消除誤差。所以只能在執(zhí)行工件加工之前，通過相關(guān)參數(shù)的控制來實現(xiàn)工件的精度控制。

2 數(shù)控車削加工精度控制[2]

2.1 工件的合理裝夾

合理的選擇工件裝夾方式：（1）一般軸類零件用三爪自定心卡盤直接裝夾；（2）稍長軸，采用掉頭加工對于；（3）細長軸零件在車削時采用“一夾一頂”方法裝夾，另外，在中間可以安裝中心架或跟刀架；（4）車薄壁工件時隔時為了防止徑向夾緊力引起工件變形，可以采用軸向夾緊，開口環(huán)過渡夾緊或用軟爪夾緊的方法，另外還可在一端預先留較厚的工藝凸緣。

由于該臺階軸總長只有65mm，結(jié)構(gòu)也比較簡單，直接采有三爪卡盤夾緊就可以滿足加工要求。

2.2 靈活運用“刀尖圓弧半徑補償”

該功能對于軸類零件圓弧表面的加工精度的保證十分有效，大大減小了工藝系統(tǒng)誤差，帶有圓弧半徑的刀尖（即便沒有，刀具有切削過程中也會因磨損而自然生成），其刀尖點為一個空間的一個虛點，數(shù)控編程時是以這個虛點來編程的，而實際切削圓弧表面時（對圓柱外圓表面和端面尺寸無影響），刀具實際切削點為刀尖圓弧上各實際分布點，必然會造成一邊過切，而另一邊少切現(xiàn)象，而遇有刀尖圓弧半徑補償功能（即G41、G42和G40），能夠進行運算，始終保證當前刀尖點是刀具圓弧與理論外圓輪廓的切點。此功能在數(shù)控車床上運用時簡單有效，十分重要。

2.3 刀具“磨損”的合理運用

不管是成批大量生產(chǎn)還是單位小批量生產(chǎn)，數(shù)控車床加工工件時須有一個加工試件的過程，如何快速而準確地保證加工尺寸精度，現(xiàn)在數(shù)控車床系統(tǒng)中增設(shè)了刀具的補償功能，能夠有效地實現(xiàn)工件尺寸的快速調(diào)整。如圖2所示，在執(zhí)行工件加工之前，在X磨損那一列對應(yīng)的刀號設(shè)置正磨損值，如：+1、+0.5等。這樣就能保證加工出來的工件直徑值會比原來的直徑值大一點，那么在測量完實際的加工尺寸后，根據(jù)工件的實際尺寸再次設(shè)定X磨損值進行再次加工，這樣經(jīng)過反復多次加工來保證工件的加工尺寸；防止因為其他因素導致工件的直徑值小于要求的尺寸而出現(xiàn)工件報廢。

3 數(shù)控銑削加工精度控制[3]

以數(shù)控銑削外輪廓加工為例：如圖3所示，加工100×100工件。以邊長100為精度測量對象。

3.1 工件的合理裝夾

合理的選擇工件裝夾方式：（1）對一般零件進行輪廓加工或平面加工時，可選用平品虎鉗或三爪卡盤直接裝夾；（2）對于不能用平口虎鉗和三爪卡盤直接裝夾的典型零件，必須要注意采取合理的裝夾方式；必要時，可制定專用夾具來進行裝夾；文中零件毛坯為一正方體，可直接采有平品虎鉗夾緊就行。

3.2 靈活運用“刀具半徑補償”設(shè)定

數(shù)控控床在外輪廓銑削時，由于銑刀的刀位點在刀具的中心，和切削刃不一致，為了保證銑削出的輪廓符合要求，編程時必須在圖紙要求的輪廓基礎(chǔ)上，整個周邊向外或向內(nèi)預先偏離一個刀具半徑值，這就是刀具半徑補償。一般情況下，刀具半徑補償值為刀具的半徑值。但是，刀具在使用過程中都會有磨損以及其他因素都會影響工件的加工精度，如果按正常情況設(shè)置刀補，加工的工件肯定會報廢。為了保證工件尺寸在精度范圍之內(nèi)，在設(shè)置刀補值時，如圖3所示，使D0>D，D0是實際設(shè)定刀補值，D是刀具半徑（理論刀補值）。這樣，在工件加工結(jié)束之后，測量工件加工后的尺寸，再根據(jù)測得的尺寸，修改刀補值，再重新加工，如此反復，多次修改刀補值，多次加工工件從而保證工件的加工尺寸在精度范圍之內(nèi)。

4 結(jié)束語

影響數(shù)控機床加工精度的因素很多，只要在這些互相影響的因素中找到其規(guī)律與共性，把握和利用好，就能更好地發(fā)揮數(shù)控機床的特性，提高零件的加工質(zhì)量與生產(chǎn)效率。希望文章能夠為數(shù)控機床加工工作提供一些借鑒。

參考文獻

[1]韋靖，馬柯，南博儒.數(shù)控加工過程質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)研究[J].現(xiàn)代制造工程，2014（6）：58-63.

[2]伏彩建.數(shù)控車床加工質(zhì)量控制問題探討[J].技術(shù)與市場，2014（8）：366-366.

[3]顧曄，樓章華.數(shù)控加工編程與操作[M].北京：人民郵電出版社，2014（8）：92-96.

作者簡介：上官建林（1975-），男，河南澠池人，講師，碩士，研究方向：數(shù)控。