淺議提高數(shù)控車床加工精度的方法

洪濤+詹俊

摘 要：影響數(shù)控機(jī)床加工精度的因素很多，怎樣在這些互相影響的因素中找到其規(guī)律與共性，把握和利用好它，更好地發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的特性，提高零件的加工質(zhì)量與生產(chǎn)效率是數(shù)控機(jī)床使用人員值得深入探討的問題。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；加工工藝；提高；加工質(zhì)量

數(shù)控車床是一種高精度、高效率的現(xiàn)代化車削加工設(shè)備，應(yīng)用越來越普遍。數(shù)控車床的高精度為保證加工質(zhì)量提供了可能性。下面僅從加工工藝和機(jī)床操作兩方面探討如何提高數(shù)控車床加工零件的質(zhì)量。零件的加工質(zhì)量包括加工精度和表面質(zhì)量。其中，加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀、位置）與理想幾何參數(shù)的符合程度，包括尺寸精度、形狀精度和位置精度；表面質(zhì)量，是指零件在機(jī)械加工后被加工面的微觀不平度，也叫粗糙度，以Ra＼Rz＼Ry三種代號加數(shù)字來表示，機(jī)械圖紙中都會有相應(yīng)的表面質(zhì)量要求。零件的加工質(zhì)量主要考核以上四大指標(biāo)。通過分析，以下幾方面對加工質(zhì)量有影響。

一、加工工藝對零件加工質(zhì)量的影響

機(jī)械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗項目及檢驗方法、切削用量、時間定額等。我們主要從以下幾點來分析。

1、各工序所用設(shè)備

數(shù)控車削用到的設(shè)備主要是刀具，不同材料的刀具和不同角度的刀具對加工質(zhì)量影響較大。在切削過程中，刀具一方面要受到高溫、高壓和劇烈的摩擦作用，要求其硬度高、耐磨性和耐熱性好；另一方面又要受到?jīng)_擊和振動，要求其塑性和韌性要好，所以，要對工件材料和具體的加工階段進(jìn)行分析，選擇適合的刀具材料才能提高加工質(zhì)量。

市面上常用的刀具材料有高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷材料和超硬材料。高速鋼的主要優(yōu)點是易于刃磨且具有良好的強(qiáng)度和韌性，高速鋼常用于鉆頭、絲錐、鋸條以及滾刀、插齒刀、拉刀等精密刀具，尤適用于制造復(fù)雜的薄刃和耐沖擊的金屬切削刀具。硬質(zhì)合金是以高硬度難熔金屬的碳化物（WC、TiC）微米級粉末為主要成分，以鈷（Co）或鎳（Ni）、鉬（Mo）為粘結(jié)劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品。應(yīng)用普遍的硬質(zhì)合金有YG（鎢鈷類）和YT（鎢鈦鈷類）兩類，其耐熱溫度在800～1 000 ℃之間，比高速鋼硬、耐磨、耐熱得多，允許的切削速度比高速鋼大3～10倍，而涂層硬質(zhì)合金比不涂層硬質(zhì)合金提高2～10倍，該材料的缺點是性脆，怕沖擊和振動，比高速鋼難磨，在刃磨時不能用切削液，也適于加工有色金屬和纖維層材料。

對于刀具的準(zhǔn)備，除了正確選擇刀具材料外，刀具幾何角度的合理選擇以及刀尖過渡形狀的合理運(yùn)用對提高加工質(zhì)量十分重要，車刀的幾何角度有主偏角、刀尖角、副偏角、刃傾角、前角、后角和副后角。主偏角影響刀尖強(qiáng)度和切削層斷面形狀，車削細(xì)長軸、薄壁套零件時，為了防止徑向切削分力造成工件彎曲變形，主偏角應(yīng)取大些（如90°）；端面、臺階面車刀的主偏角取93°左右為宜；對于一般工件粗車時主偏角為75°時，刀具的強(qiáng)度和散熱性能最好。刀尖角在螺紋車刀中是一個主要角度，作為成形刀具其尖角大小直接決定牙型，對于普通螺紋車刀，刃傾角為10°時，其刀尖角為59°16′，而刀尖圓弧半徑愈大的車刀加工出的表面粗糙度愈細(xì)化，刀具前、后角愈大、刀具愈鋒利，表面愈細(xì)化，但強(qiáng)度變差。

2、 切削用量的合理選用

合理選用切削用量對提高數(shù)控車床的加工質(zhì)量至關(guān)重要，切削用量是切削時各運(yùn)動參數(shù)的總稱，包括切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量。背吃刀量ap的確定 ：在工藝系統(tǒng)剛度和機(jī)床功率允許的情況下，盡可能選取較大的背吃刀量，以減少進(jìn)給次數(shù)。當(dāng)零件精度要求較高時，則應(yīng)考慮留出精車余量，其所留的精車余量一般比普通車削時所留余量小，常取0.1～0.5mm。進(jìn)給量f：進(jìn)給量f的選取應(yīng)該與背吃刀量和主軸轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。在保證工件加工質(zhì)量的前提下，可以選擇較高的進(jìn)給速度。主軸轉(zhuǎn)速n的確定 ：光車外圓時主軸轉(zhuǎn)速 光車外圓時主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具材料以及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來確定。

3、工件裝夾方法的選擇

除一般軸類零件用三爪自定心卡盤直接裝夾外，對于一些特殊零件，必須合理選擇裝夾方法，否則對零件加工質(zhì)量將帶來負(fù)面影響，不能發(fā)揮數(shù)控車床高精度加工的優(yōu)越性。細(xì)長軸零件在車削時，由于工件散熱條件差，溫升高，軸向因熱變形造成較大的伸長量，如果用"一夾一頂"方法裝夾時，尾座頂尖就不能用固定頂尖，否則細(xì)長軸易產(chǎn)生彎曲變形，科學(xué)合理的裝夾方法是改用鋼絲過渡夾緊，另外，在中間可以安裝中心架或跟刀架，在跟刀架的支承調(diào)整中其壓緊力要適度，如果有間隙則達(dá)不到提高工件鋼性的目的，如果壓緊力過大，則細(xì)長軸加工后，表面呈現(xiàn)"竹節(jié)"狀，影響圓柱度。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(yù)先留較厚的工藝凸緣。車削曲軸時可以中間搭一個中心架來提高工件的剛度，以防因切削力的影響而變形。

二、提高數(shù)控車床加工質(zhì)量的技巧

用數(shù)控車床加工零件，除了要求操作者具備較強(qiáng)的理論知識和必備的操作技能外，為了提高加工質(zhì)量，還要求操作者活用、巧用機(jī)床。

1、 消除刀尖對不同加工面的影響

車刀在加工不同位置的表面時，刀尖的偏值是不一樣的。如1號位車刀號為T01，一個刀尖車外圓，另一個刀尖車端面，車外圓刀尖對刀值輸入到偏置號"T0001"中，則外圓車刀編程時為"T0101"中，車端面刀尖對刀數(shù)值輸入到偏置號"T0002"中，則端面車刀編程時指令為"T0102"，可見一把車刀即充當(dāng)了兩把車刀使用，可以間接擴(kuò)充回轉(zhuǎn)刀架的刀庫容量，且刀具角度比較好選擇。

2、 "刀尖圓弧半徑補(bǔ)償"動能的有效運(yùn)用

數(shù)控系統(tǒng)中有"刀尖圓弧半徑補(bǔ)償"功能，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，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，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(bǔ)償功能（即G41、G42和G40），能夠進(jìn)行運(yùn)算，始終保證當(dāng)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(yùn)用時簡單有效，十分重要。

3、 刀具"磨損"的合理運(yùn)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(zhǔn)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(bǔ)償功能，能夠有效地實現(xiàn)工件尺寸的快速調(diào)整。

三、 結(jié)束語

影響數(shù)控機(jī)床加工精度的因素很多，怎樣在這些互相影響的因素中找到其規(guī)律與共性，把握和利用好它，更好地發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的特性，提高零件的加工質(zhì)量與生產(chǎn)效率是數(shù)控機(jī)床使用人員值得深入探討的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁周華.數(shù)控機(jī)床操作實訓(xùn)[d].中國農(nóng)業(yè)出版社，2006.