論如何保證數(shù)控機(jī)床的加工質(zhì)量

楊洋

（遼沈工業(yè)集團(tuán)，遼寧 葫蘆島 125125）

質(zhì)量是表示產(chǎn)品優(yōu)劣程度的參數(shù)。機(jī)械產(chǎn)品的工作性能和使用壽命在很大程度上取決于零件的機(jī)械加工質(zhì)量，零件的加工質(zhì)量是整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。零件的加工質(zhì)量包括機(jī)械加工精度和表面質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面。一般情況下，零件的加工精度越高，則對(duì)應(yīng)的加工成本也越高，生產(chǎn)效率越低。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)零件的使用要求，合理地規(guī)定零件的加工精度。工藝人員則應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求、生產(chǎn)條件等采取適當(dāng)?shù)墓に嚪椒?，在保證加工精度的前提下，盡量提高生產(chǎn)率和降低成本。

1 加工精度

1.1 加工精度的概念

加工精度是指零件加工后的幾何參數(shù) (尺寸、幾何形狀和相互位置)的實(shí)際值與理想值之間的符合程度。而實(shí)際值與理想值之間的偏離程度(即差異)則為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精度的高低。零件的加工精度包含三方面的內(nèi)容:尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，這三者之間是有聯(lián)系的。在機(jī)械加工中，零件的尺寸、幾何形狀和表面間相對(duì)位置的形成，主要取決于工件和刀具在切削運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的相互位置關(guān)系;而工件和刀具，又是安裝在夾具和機(jī)床上，并受到夾具和機(jī)床的約束。因此，在機(jī)械加工時(shí)，機(jī)床、夾具、刀具和工件就構(gòu)成了一個(gè)完整的系統(tǒng)，稱之為工藝系統(tǒng)。零件加工精度的問(wèn)題實(shí)質(zhì)上是整個(gè)工藝系統(tǒng)的精度問(wèn)題。

1.2 影響加工精度的主要因素

1.2.1 加工原理誤差

加工原理誤差是指采用了近似的成型運(yùn)動(dòng)或近似形狀的刀具進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。在曲線或曲而的數(shù)控加工中。刀具相對(duì)于工件的成型運(yùn)動(dòng)是近似的。進(jìn)一步地說(shuō).數(shù)控機(jī)床在做直線或圓弧插補(bǔ)時(shí)，是利用平行坐標(biāo)軸的小直線段來(lái)逼近理想直線或圓弧的.這里存在著加工原理誤差。

1.2.2 機(jī)床誤差

機(jī)床誤差是由機(jī)床的制造、安裝誤差和使用中的磨損造成的。在機(jī)床的各類誤差中.對(duì)工件加工精度影響較大的主要是主抽回轉(zhuǎn)誤差和導(dǎo)軌誤差。

1.2.3 夾具誤差

產(chǎn)生夾具誤差的主要原因是各夾具元件的制造精度不高、裝配精度不高以及夾具在使用過(guò)程中工作表面的磨損。夾具誤差將直接影響到工件表面的位置精度及尺寸精度，其中對(duì)加工表面的位置精度影響最大。

1.2.4 刀具誤差

刀具的制造誤差和使用中磨損是產(chǎn)生刀具誤差的主要原因。刀具誤差對(duì)加工精度的影響，因刀具的種類、材料等的不同而異.如定尺寸刀具(如鉆頭、鉸刀等)的尺寸精度將直接影響工件的尺寸精度。如成型刀具(如成型車刀、成型銑刀等)的形狀精度將直接影響工件的形狀精度。

2 加工表面質(zhì)量

機(jī)器零件的機(jī)械加工質(zhì)量除了加工精度外，還包括零件在加工后的表面質(zhì)量。機(jī)械產(chǎn)品的工作性能，尤其是它的可靠性、耐久性，在很大程度上取決于其主要零件的表面質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器向著高速重載、高溫高壓等方向發(fā)展、對(duì)零件表面質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。

2.1 表面質(zhì)量的概念

表面質(zhì)量是指零件加工后的表面層狀態(tài)，它包含表面粗糙度和波度以及表面層的物理機(jī)械性能兩方面的內(nèi)容。

2.1.1 表面粗糙度和波度

表面粗糙度是指加工表面的微觀幾何形狀誤差。通常是機(jī)械加工中切削刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡所形成的，其波距與波高的比值一般小50。

2.1.2 表面層物理機(jī)械性能

表面層冷作硬化。它是指工件經(jīng)切削加工后表面層強(qiáng)度、硬度有所提高的現(xiàn)象，也稱冷硬或強(qiáng)化；表面層金相組織變化。它是指切削加工(特別是磨削)中產(chǎn)生的高溫使工件表層金屬的金相組織發(fā)生變化，使表層硬度降低的現(xiàn)象；表面層殘余應(yīng)力。它是指切削加工中所產(chǎn)生的切削力和切削熱使工件表面層產(chǎn)生殘余應(yīng)力，影響零件的疲勞強(qiáng)度。

2.2 影響表面粗糙度的因素

機(jī)械加工中，形成表面粗糙度的主要原因有兩個(gè)方面:一是刀刃和工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡所形成的切削殘留面積-幾何因素；二是和被加工材料性質(zhì)及切削機(jī)理有關(guān)的因素-物理因素，它是指切削過(guò)程中的塑性變形、摩擦、積屑瘤、鱗刺以及工藝系統(tǒng)中的振動(dòng)等。

3 提高數(shù)控機(jī)床加工質(zhì)量的措施

3.1 提高加工精度的途徑

生產(chǎn)實(shí)際中有許多減小誤差的方法和措施，從消除或減小誤差的技術(shù)上看，可將這些措施分成如下幾種。

3.1.1 誤差預(yù)防技術(shù)

誤差預(yù)防技術(shù)是指采取相應(yīng)措施來(lái)減少或消除誤差，亦即減少誤差源或改變誤差源與加工誤差之間的數(shù)量轉(zhuǎn)換關(guān)系。

為減少或消除幾何形狀誤差，可采用如下一些措施。

采用跟刀架，消除徑向力的影響，采用反向走刀，使軸向力的壓縮作用變?yōu)槔熳饔?，同時(shí)采用彈性頂尖，消除可能的壓彎變形。

3.1.2 誤差補(bǔ)償技術(shù)

誤差補(bǔ)償技術(shù)是指在現(xiàn)有條件下。通過(guò)分析、測(cè)量，并以這些誤差為依據(jù)，人為地在工藝系統(tǒng)中引人一個(gè)附加的誤差，使之與工藝系統(tǒng)原有的誤差相抵消。以減小或消除零件的加工誤差。

3.1.3 減小數(shù)控系統(tǒng)累積誤差的影響

數(shù)控系統(tǒng)在進(jìn)行快速移動(dòng)和插補(bǔ)的運(yùn)算過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生累積誤差，當(dāng)它達(dá)到一定值時(shí)，會(huì)使機(jī)床產(chǎn)生移動(dòng)和定位誤差，影響加工精度。以下措施可減小數(shù)控系統(tǒng)的累積誤差。

盡量用絕對(duì)方式編程，絕對(duì)方式編程以某一固定點(diǎn)(工件坐標(biāo)原點(diǎn))為基準(zhǔn)，每一段程序和整個(gè)加工過(guò)程都以此為基準(zhǔn)。而增量方式編程，是以前一點(diǎn)為基準(zhǔn)，連續(xù)執(zhí)行多段程序必然產(chǎn)生累積誤差。

插入回參考點(diǎn)指令，機(jī)床回參考點(diǎn)時(shí)，會(huì)使各坐標(biāo)清零，這樣便消除了數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)算的累積誤差。在較長(zhǎng)的程序中適當(dāng)插入回參考點(diǎn)指令有益于保證加工精度。有換刀要求時(shí)，可回參考點(diǎn)換刀，這樣一舉兩得。

4 提高表面質(zhì)量的措施

4.1 提高操作者技能

操作者須掌握裝刀與對(duì)刀技術(shù)裝刀與對(duì)刀是數(shù)控機(jī)床加工中及其重要并十分棘手的一項(xiàng)基本工作。裝刀與對(duì)刀的好與差，將直接影響到加工程序的編制及零件的尺寸精度。只有掌握好裝刀與對(duì)刀技術(shù)才能保證加工質(zhì)量。對(duì)刀一般分為手工對(duì)刀和自動(dòng)對(duì)刀兩大類。目前，絕大多數(shù)的數(shù)控機(jī)床采用手工對(duì)刀，常用的是試切對(duì)刀法。它可以得到較準(zhǔn)確和可靠的結(jié)果。

利用數(shù)控車床的仿真系統(tǒng)來(lái)檢查程序：程序在機(jī)床面板輸入后必須先仿真，讓加工程序在CRT上模擬加工顯示加工軌跡，看機(jī)床（刀具）的運(yùn)動(dòng)及模擬加工出的工件形狀是否正確。通過(guò)程序仿真，可以檢查程序是否正確合理，避免因程序錯(cuò)誤而造成事故，從而減少設(shè)備和刀具的損耗，確保人身安全，保證加工質(zhì)量。

4.2 降低表面粗糙度值的措施

合理選擇切削用量：適當(dāng)減少進(jìn)給盆，選擇合理的切削速度及切深，都能減小表面粗糙度值。

選擇適當(dāng)?shù)牡毒卟牧虾蛶缀螀?shù)：采用先進(jìn)的刀具材料，增大刃傾角，減小刀具的主偏角和副偏角，增大刀尖圓弧半徑，都可以減小表面粗糙度值。

改善材料的切削加工性能：采用熱處理正火或退火工藝，細(xì)化晶粒，可獲得表面粗糙度很細(xì)的表面。

結(jié)語(yǔ)

數(shù)控機(jī)床是綜合應(yīng)用了當(dāng)代最新科技成果而發(fā)展起來(lái)的新型機(jī)械加工機(jī)床。自其產(chǎn)生以來(lái)，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展在品種、數(shù)量、加工范圍與加工精度等方面有了驚人的發(fā)展。作為機(jī)械加工行業(yè)的從業(yè)者，我們應(yīng)該熟練掌握數(shù)控機(jī)床的操作技能，提高加工質(zhì)量，為提高企業(yè)效益做出貢獻(xiàn)。

[1]高保真.數(shù)控機(jī)床技能教程.2008.

[2]陳吉紅.數(shù)控機(jī)床現(xiàn)代加工工藝.2009.

[3]仲興國(guó).數(shù)控機(jī)床與編程.2007.