數控加工過程中精度控制的探討

上官建林　王曉侃

摘 要：目前，數控機床不管是在職業院校還是在機械加工相關企業應用的越來越多。文章針對數控加工過程中工件的質量控制列舉了幾種思路，希望能對在校的職業院校的學生以及企業一線工人有所幫助。

關鍵詞：數控機床；數控加工；精度控制

引言

數控機床是一種高技術、高精度、高效率的現代化加工設備，數控加工技術也變成現代化機械加工的重要基礎和關鍵技術。應用數控機床可以提高機床加工效率，但確保產品質量也是生產所必需的[1]。數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，對數控加工過程中工件的精度控制具有重要的現實意義。

1 影響數控加工工件精度的因素

數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。在數控加工過程中，影響工件加工精度的因素很多，主要有：（1）數控機床本身產生的誤差；（2）工件的裝夾，包括刀具和夾具等產生的誤差；（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；即使通過的相關技術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。所以只能在執行工件加工之前，通過相關參數的控制來實現工件的精度控制。

2 數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，結構也比較簡單，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還是單位小批量生產，數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，現在數控車床系統中增設了刀具的補償功能，能夠有效地實現工件尺寸的快速調整。如圖2所示，在執行工件加工之前，在X磨損那一列對應的刀號設置正磨損值，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，根據工件的實際尺寸再次設定X磨損值進行再次加工，這樣經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工件報廢。

3 數控銑削加工精度控制[3]

以數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”設定

數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上，整個周邊向外或向內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，在設置刀補值時，如圖3所示，使D0>D，D0是實際設定刀補值，D是刀具半徑（理論刀補值）。這樣，在工件加工結束之后，測量工件加工后的尺寸，再根據測得的尺寸，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。

4 結束語

影響數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律與共性，把握和利用好，就能更好地發揮數控機床的特性，提高零件的加工質量與生產效率。希望文章能夠為數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.數控加工過程質量控制的關鍵環節研究[J].現代制造工程，2014（6）：58-63.

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

[3]顧曄，樓章華.數控加工編程與操作[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：數控。