淺談數(shù)控車削如何提高零件精度

(成都郫縣希望職業(yè)學校 四川 成都 611745)

淺談數(shù)控車削如何提高零件精度

凌書娟

(成都郫縣希望職業(yè)學校 四川 成都 611745)

數(shù)控車床的加工精度直接影響機械零件的質(zhì)量，因此加工精度的影響因素受到廣泛關注。文中主要提到了利用刀尖圓弧和小技巧保證數(shù)控車床加工精度， 對進一步探討數(shù)控車床加工精度的提高措施有一定借鑒作用。

圓弧加工；精度；刀補

根據(jù)以往的研究，影響數(shù)控車床加工精度因素的影響程度存在一定的差別，對其匯總分類可得：加工中的過程誤差所占比例為25%～40%，車床本身誤差所占比例為45%～65%，檢測誤差所占比例為10%～15%。在數(shù)控車床使用過程中，加工的誤差大多來自于刀具。為了降低被加工工件表面的粗糙度，減緩刀具磨損，提高刀具壽命，通常將車刀刀尖刃磨成圓弧形，圓弧半徑一般在0.4～1.6mm之間。使用有刀尖半徑補償功能(G41、G42)的數(shù)控車床，只要在加工程序中直接按工件尺寸編程，就不會因為刀尖圓弧引起加工誤差；而無此功能的數(shù)控車床，加工中就會受到刀尖圓弧的影響，嚴重時，會造成工件超差報廢。現(xiàn)就圖1所示工件中SR10-0.04球面的加工來討論這個問題。

圖一

加工誤差分析：

在經(jīng)濟型數(shù)控車床的使用中，我們通常采用試切法對刀，這樣，加工程序所描述的刀位點是P 點(圖1)，而實際參加切削的是刀尖圓弧(此處刀尖圓弧半徑為0.4 mm)而并非P點，因為這個P點實際不存在。所以，加工程序所描述的P 點的軌跡與實際加工輪廓之間存在不同程度的誤差。但在車削外圓、內(nèi)孔及端面時，這個誤差為零。而在加工弧面和錐面時，這個誤差就很明顯。圖中，M線為加工程序所描述的P點的軌跡，即工件的理想尺寸，而實際加工后的輪廓是N線，陰影就是少切削的實體部分，即加工誤差。我們利用UG軟件相關功能可查得N線是一段半徑為9.6mm的圓弧，最大誤差約為0.17mm，如果這個誤差在公差范圍內(nèi)，我們可以忽略它，否則我們就要采取措施去消除它。

下面我們以學生期末測試題作為案例：

加工如下酒具，尺寸如下：

一、提高零件精度方法：

1. 工藝分析法，制定合適的加工工序：此零件有有內(nèi)孔，有圓弧，有較細軸類。且圓弧處表面粗糙度要求較高，為了達到精度要求，應該先鉆孔，再車外圓。在精車外圓時為了保證Φ6.86-Φ4.83較細杯腿的尺寸，和表面粗糙度可以在粗車酒具內(nèi)孔中放置一塊小棉紗或者小棉布。在精加工小錐度杯腿時可選擇相適應的圓弧車刀，我校學生在實際加工中選用的寬度為4mm的白鋼切刀。

2. 刀尖圓弧消除法，為保證R12的內(nèi)外圓弧表面粗糙度時可采用以下方法：

a) 改變編程尺寸

編程時，調(diào)整刀尖的軌跡，使得圓弧形刀尖實際加工輪廓與理想輪廓相符。以SR12-0.04球面加工為例，編程時我們只需將精車程序段做如下改動即可：

改變前

…

N100 G00 X26.3 Z-25

N105 G03 X15.68 Z-34.96 R12 FO.1

…

改變后

…

N100 G00 X26.3 Z-25

N105 G03 X15.68 Z-34.96 R12.4 FO.1

…

b) 以刀尖圓弧中心為刀位點編程

步驟如下：繪制工件草圖→以刀尖圓弧半徑r 和工件尺寸為依據(jù)繪制刀尖圓弧運動軌跡→計算圓弧中心軌跡特征點→編程。在這個過程中刀尖圓弧中心軌跡的繪制及其特征點計算略顯麻煩，如果使用CAD軟件中等距線的繪制功能和點的坐標查詢功能來完成此項工作，則顯得十分方便。另外，采用這種方法加工時，操作者要注意以下兩點：

1)檢查所使用刀具的刀尖圓弧半徑的r 值是否與程序中的r 值相符；

2)對刀時，要把r 值考慮進去；

即：如果對刀得到的刀補值為x(X軸)和y(Z軸)，則實際應該輸入的刀補值為x-2r 和y-r。

3. 提高數(shù)控車床加工精度的有效措施

如何提高數(shù)控車床的加工精度，生產(chǎn)出更加精密的零件，一直是學者關注和研究的重點，根據(jù)數(shù)控車床加工精度的影響因素，可通過提高導軌幾何精度、誤差補償法、誤差防止法控制和提高加工精度。

1)提高導軌幾何精度。數(shù)控車床的發(fā)展趨勢為高切削速度、高加工精度，較高的切削速度必然會引起振動，所以需要導軌具有較好的精度穩(wěn)定性和較高的剛度，可以采用鋼制滑動軌道整體磨削的方法進行提高。具體方法為：數(shù)控車床在設計時采用淬硬處理后的鋼制滑動導軌，用螺釘固定在由導軌磨床磨削后的平面上，導軌與導軌基座之間縫隙用注塑填充物進行充實，最后進行整體磨削，獲得較好的幾何精度。

2)誤差補償法。誤差補償法是通過數(shù)控系統(tǒng)的補償功能，對已存在的坐標軸偏差進行補償?shù)姆椒ǎ炔桓叩能嚧部梢酝ㄟ^誤差補償法加工出較高精度的產(chǎn)品。此方法可由硬件或軟件完成。例如采用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的數(shù)控車床，由于反向偏差的影響其定位精度存在誤差，可以采用對反向偏差補償?shù)氖侄蜗`差[5]。

3)誤差防止法。誤差防止法是在數(shù)控機床的設計和制造階段通過提高機械零件的精度來消除可能存在的誤差。此方法能夠從整體上較好地減小加工精度的誤差，但是成本較高，并且此數(shù)控車床在原有基礎上繼續(xù)提高加工精度難度較大。

隨著制造業(yè)的發(fā)展，數(shù)控車床作為一種高效率的自動化機床被廣泛應用，其加工精度的高低直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和工作性能。本文在簡要闡述數(shù)控車床組成和工作原理的基礎上，研究了數(shù)控車加工精度的影響因素，主要對其伺服系統(tǒng)驅(qū)動因素和車刀參數(shù)變化因素進行了詳細分析。并提出了3種提高數(shù)控車床加工精度的有效措施，分別為：巧妙使用加工工藝，提高數(shù)控機床精度、和計算數(shù)控刀具圓弧補償。對于職校教學和進一步研究和分析數(shù)控車床加工精度具有一定的參考價值。

[1]陸根奎 車工技師培訓教材 機械工業(yè)出版社，2001.4

[2]袁哲俊 金屬切削刀具 上海科學技術(shù)出版社 1984.4

[3]王光斗 機床夾具設計手冊 上海科學技術(shù)出版社1984.4

[4]孟少農(nóng) 機械加工工藝手冊 機械工業(yè)出版社2001.4

凌書娟(1986-)，女，漢族，四川資中人，工商管理學士，四川成都郫縣希望職業(yè)學校。