淺析數(shù)控車削工件尺寸精度提升方法
2015-04-29 00:00:00汪順國(guó)
【摘 要】尺寸精度是指加工后零件的實(shí)際尺寸與零件尺寸公差帶中心的相符合程度。本文著重分析數(shù)控車削工件尺寸精度的提升辦法。
【關(guān)鍵詞】尺寸精度；數(shù)控車削；提升辦法
在日常的數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)教學(xué)和數(shù)控大賽集訓(xùn)中，如何保證和提高學(xué)生車削工件的尺寸精度是一件非常重要的事情。受到數(shù)控機(jī)床本身的剛性、操作者的技能水平、經(jīng)驗(yàn)等綜合因素的影響，學(xué)生要想快速的提高加工工件的尺寸精度，必須要掌握一些方法，而在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中大抵有以下兩種方法：
（1）為了提高數(shù)控車床自身的精度，需定期對(duì)數(shù)控車床各坐標(biāo)軸的反向偏差進(jìn)行檢測(cè)和補(bǔ)償，定期對(duì)數(shù)控車床的定位精度進(jìn)行檢測(cè)和補(bǔ)償。
（2）在加工過(guò)程中，主要從毛坯和刀具的裝夾與校正、提高對(duì)刀精度、加工過(guò)程中（粗加工后和精加工前）進(jìn)行精確的測(cè)量然后進(jìn)行磨耗補(bǔ)償、合理安排走刀路線、減小編程誤差、選擇合適的切削用量等方法來(lái)提高工件的精度。
而第一種方法，多是機(jī)床工藝系統(tǒng)的誤差，一般由課程指導(dǎo)老師或?qū)嵱?xùn)室負(fù)責(zé)老師定期檢查調(diào)試，本文不做具體探討。而在實(shí)際加工過(guò)程中碰到尺寸達(dá)不到圖紙規(guī)定的要求，多采用第二種方法提高工件的精度。下面以FANUC系統(tǒng)前置刀架數(shù)控車床為例闡述具體的措施：
1.毛坯和刀具的裝夾與校正
毛坯和刀具裝夾不牢靠，容易在加工過(guò)程中產(chǎn)生松動(dòng)與振動(dòng)；毛坯校正不正確；這些因素都可能會(huì)影響工件的尺寸精度。
因此在加工過(guò)程中，毛坯和刀具的裝夾要靠操作者正確、細(xì)致的操作來(lái)解決這些問(wèn)題。特別是對(duì)于毛坯的裝夾，應(yīng)盡可能先把毛坯的氧化皮車掉，然后通過(guò)找正方式裝夾。
工件找正圖1
（1）找正要求 工件找正裝夾時(shí)，必須將工件的加工表面回轉(zhuǎn)軸線（同時(shí)也是工件坐標(biāo)系Z軸）找正到與數(shù)控車床主軸回轉(zhuǎn)中心重合。
（2）找正方法 與普通車床上找正工件相同，一般通過(guò)百分表找正（見(jiàn)工件找正圖1）。如果發(fā)現(xiàn)誤差，可以在某個(gè)卡爪下或軸徑墊銅皮等，最終使工件坐標(biāo)系Z軸與車床主軸的回轉(zhuǎn)中心重合。
2.提高對(duì)刀精度
采用試切法對(duì)刀時(shí)，操作要細(xì)心。對(duì)刀后還要根據(jù)刀具所加工零件的實(shí)際尺寸和編程尺寸之間的誤差來(lái)修正刀具補(bǔ)償值。
以93°外圓粗車刀為例，試切法對(duì)刀對(duì)好后，可以編寫一段簡(jiǎn)單的程序來(lái)檢驗(yàn)一下對(duì)刀的精度。（毛坯直徑為￠80）
O0001；
T0101；
M03S800；
G00X83Z3；
G90X78Z-10F0.15；
G0X100Z100；
M30；
自動(dòng)加工運(yùn)行后，量具檢測(cè)一下外圓尺寸，看讀數(shù)是否在公差范圍內(nèi)。如果不是，按照“大負(fù)小正”的原則，把差值輸入到系統(tǒng)刀具偏置表中。
例如：如果車削工件外圓后，工件的外圓直徑為78.30mm。對(duì)此，我們可不用修改程序，而通過(guò)修改刀位偏置值來(lái)解決，即在X方向把刀具位置的偏置值減小0.30mm，這樣就很方便地解決了對(duì)刀過(guò)程中產(chǎn)生的加工誤差。
當(dāng)然，對(duì)刀是數(shù)控車床加工的一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。刀具在使用過(guò)程中產(chǎn)生磨損；刀具受本身的剛性影響，加工中產(chǎn)生振動(dòng)；機(jī)床重復(fù)定位精度以及刀位點(diǎn)的安裝高度等。這些因素都會(huì)影響對(duì)刀精度，從而影響工件的尺寸精度。
3.加工過(guò)程中（粗加工后和精加工前）進(jìn)行精確的測(cè)量然后進(jìn)行磨耗補(bǔ)償
粗加工后和精加工前，操作者要進(jìn)行精確的測(cè)量。測(cè)量時(shí)要做到量具選擇正確、測(cè)量方法合理、測(cè)量過(guò)程規(guī)范細(xì)致。
測(cè)量完畢后，對(duì)誤差值進(jìn)行準(zhǔn)確的刀具磨損補(bǔ)償。
例如，編程時(shí)粗加工余量設(shè)定為0.5mm，粗加工完畢后，實(shí)際檢測(cè)余量為0.45mm，如果此時(shí)不改變磨耗值，精加工完畢，工件的尺寸有可能會(huì)偏小。因此，我們必須適時(shí)的調(diào)整系統(tǒng)刀具偏置表里面的磨耗值，按外圓車削時(shí)“大負(fù)小正”的原則，在磨耗值里面輸入0.05mm，然后循環(huán)啟動(dòng)進(jìn)行精加工。精加工后，如果發(fā)現(xiàn)尺寸偏大，按上述原理再進(jìn)行一定的磨耗補(bǔ)償，然后再執(zhí)行一次精車循環(huán)。如果偏小，該項(xiàng)尺寸就不合格了。因此，操作者要做到加工過(guò)程中（粗加工后和精加工前）進(jìn)行精確的測(cè)量，適時(shí)的進(jìn)行磨耗補(bǔ)償，以免工件報(bào)廢。
4.合理安排走刀路線
在安排數(shù)控車床走刀路線時(shí)，應(yīng)在保證加工精度和表面質(zhì)量的情況下，減少一些不必要的刀具磨損及機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)滑動(dòng)部件的磨損等，從而減少和消除數(shù)控車床絲杠的反向間隙誤差。
操作者在制定走刀路線時(shí)，最好先畫一張工序簡(jiǎn)圖，將自己擬定的加工路線、刀具進(jìn)刀退刀路線畫上去。然后通過(guò)工序簡(jiǎn)圖，我們就能發(fā)現(xiàn)進(jìn)刀退刀進(jìn)給路線方向是否一致。在實(shí)際加工中，我們盡可能使進(jìn)給路線一致，這樣不僅可以給編程帶來(lái)不少方便，而且可以消除進(jìn)給路線不一樣帶來(lái)的反向間隙誤差。
5.減小編程誤差
數(shù)控編程的時(shí)候，數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)生的插補(bǔ)誤差，主要由于用直線段或圓弧段避近零件輪廓時(shí)產(chǎn)生的，這是影響零件加工精度的一個(gè)重要因素，可以靠增加插補(bǔ)節(jié)點(diǎn)數(shù)解決，但會(huì)增加編程工作量。
同時(shí)，操作者在編程之前，要仔細(xì)的閱讀圖紙，仔細(xì)審查尺寸公差，特別是有些尺寸上偏差為零，有些尺寸下偏差為零，編程的時(shí)候要考慮用尺寸的中值公差來(lái)編程。
6.選擇合適的切削用量
在數(shù)控車削加工過(guò)程中，切削參數(shù)選擇不當(dāng)，容易導(dǎo)致切削力、切削熱過(guò)大，從而產(chǎn)生熱變形和內(nèi)應(yīng)力變形，從而影響工件的尺寸精度。特別是精車加工余量，不能太大，也不能太小。確定精車余量的方法主要有經(jīng)驗(yàn)估算法、查表修正法、分析計(jì)算法等幾種，一般內(nèi)、外輪廓的精加工余量取0.3～0.5mm。
7.小結(jié)
造成尺寸精度下降的原因是多方面的，其中由數(shù)控車床工藝系統(tǒng)所產(chǎn)生的尺寸精度降低可由對(duì)機(jī)床和夾具的調(diào)整來(lái)解決。而工件的裝夾與校正、刀具的正確安裝、加工過(guò)程中對(duì)尺寸精度的影響因素則需要通過(guò)操作者多次訓(xùn)練才能解決。以上幾種方法，綜合起來(lái)運(yùn)用，相信能夠快速的提高車削工件的尺寸精度。 [科]
【參考文獻(xiàn)】
[1]沈建峰，朱勤惠.數(shù)控加工生產(chǎn)實(shí)例.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.
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