淺析數(shù)控銑床加工中的過切現(xiàn)象

蔡英 李海安

摘 要：數(shù)控銑床加工程序中的工藝失誤及編程錯(cuò)誤均會(huì)導(dǎo)致切削過量狀況的發(fā)生，這種過切現(xiàn)象影響數(shù)控銑床的加工密度，可能導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)品報(bào)廢，通過工藝處理及數(shù)控編程改進(jìn)數(shù)據(jù)銑床的加工勢(shì)在必行。本文旨在通過分析數(shù)據(jù)銑床加工中的過切現(xiàn)象，探究過切現(xiàn)象的影響因素，并提出相關(guān)解決措施以供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床;過切;原因與對(duì)策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.001

隨著科技的發(fā)展，在機(jī)械加工領(lǐng)域，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)成為了機(jī)械制造業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備。數(shù)控銑床雖然具備自動(dòng)化、智能化、效率化等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，但是數(shù)據(jù)銑床加工依賴于數(shù)據(jù)編程，其加工過程中不可避免的會(huì)因程序誤差和技術(shù)失誤產(chǎn)生過切現(xiàn)象，同時(shí)過切現(xiàn)象又不能普通機(jī)床一樣進(jìn)行人工調(diào)整，因此，如何更新技術(shù)以有效避免數(shù)控銑床加工中過切現(xiàn)象的發(fā)生是必須要解決的問題。

1 加工拐角時(shí)的過切現(xiàn)象分析

在數(shù)控銑床加工的過程中必須注重每一個(gè)微小的細(xì)節(jié)，這樣才能有效避免過切現(xiàn)象的發(fā)生。就數(shù)控銑床加工的實(shí)踐來看，過切現(xiàn)象在加工拐角時(shí)出現(xiàn)較多，直接影響工件加工的精度和效果，簡要分析如下：

（1）內(nèi)角交接處產(chǎn)生的過切。數(shù)控銑床加工的過程中，在銑削機(jī)床零件的內(nèi)角處時(shí)，由于計(jì)算的誤差可能會(huì)導(dǎo)致過切現(xiàn)象。此時(shí)引起過切的主要原因包括：首先，當(dāng)銑刀運(yùn)轉(zhuǎn)到零件的內(nèi)角處時(shí)，此時(shí)刀具和工件之間接觸的面積擴(kuò)大，切削便跟著擴(kuò)大，之后過拐角時(shí)，從銑兩面變?yōu)橐幻?，也?dǎo)致切削隨之減小，工藝系統(tǒng)彈性變形恢復(fù)，這樣就自然造成刀具向工件加工的內(nèi)側(cè)變形，產(chǎn)生過切。其次，導(dǎo)致內(nèi)角交接處過切的因素還有可能是物理上的慣性作用力。簡單來講，在內(nèi)角交接處，當(dāng)?shù)毒咭婚_始運(yùn)轉(zhuǎn)的速度過高的時(shí)，基于運(yùn)動(dòng)的慣性，也可能導(dǎo)致過切現(xiàn)象發(fā)生。

針對(duì)數(shù)控銑床加工中內(nèi)角處的過切，可以采取以下措施加以應(yīng)對(duì)：其一，工廠在刀具的選擇方面加以改進(jìn)。要綜合考慮刀具的剛性、抗熱性和抗震性，選擇質(zhì)量相對(duì)優(yōu)質(zhì)的刀具。數(shù)控銑床的加工實(shí)踐表明，選擇好的刀具固然使工廠的投入成本有所提升，但是質(zhì)量過關(guān)的刀具可以減少不必要的過切現(xiàn)象產(chǎn)生，避免了產(chǎn)品的報(bào)廢，整體上可以提高效益。其二，利用編程控制進(jìn)給速度。將運(yùn)轉(zhuǎn)路徑分成正常速段和低速段，控制低速段的運(yùn)轉(zhuǎn)速度不超過正常速度的一半，通過分析運(yùn)轉(zhuǎn)中過切現(xiàn)象產(chǎn)生的具體情形，把握刀具半徑和夾角運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的變化，通過編程控制進(jìn)給速度，避免過切現(xiàn)象產(chǎn)生。

（2）各軸運(yùn)轉(zhuǎn)誤差產(chǎn)生的過切。數(shù)控銑床加工過程中，如果拐角是直角，在其中一個(gè)坐標(biāo)伺服系統(tǒng)位置指令輸入處于暫停狀態(tài)時(shí)，另外一個(gè)繼續(xù)接受指令，并且在速度方面迅速從零變?yōu)橹付ǖ臄?shù)字，由此，在指令改變時(shí)，一軸的指令位置稍有滯后，從而在第二軸進(jìn)行速度提升時(shí)，一軸還沒有到達(dá)拐角，出現(xiàn)過切。

關(guān)于各軸因速度誤差而導(dǎo)致的過切現(xiàn)象，可以采取以下措施加以應(yīng)對(duì)：首先，利用編程對(duì)一軸進(jìn)行降速，或者設(shè)置自動(dòng)化的速度調(diào)整功能;其次，關(guān)注拐角處的裝夾方式，盡量避免加工運(yùn)作的路徑呈直角;再者，可以通過程序設(shè)置，使得二軸在拐角稍作停頓，適應(yīng)一軸的速度。

2 刀具半徑補(bǔ)償指令創(chuàng)建和撤銷時(shí)的過切現(xiàn)象分析

刀補(bǔ)是數(shù)控銑床加工時(shí)的一個(gè)常用指令，設(shè)置刀補(bǔ)可以有效實(shí)現(xiàn)工件加工的自動(dòng)化，同時(shí)，刀補(bǔ)路徑錯(cuò)誤和指令使用不當(dāng)也會(huì)造成過切現(xiàn)象的產(chǎn)生。

（1）刀補(bǔ)路徑錯(cuò)誤引起的過切。在數(shù)控銑床加工的過程中，切忌在加工面的交接處建立或者撤銷刀補(bǔ)，切入選擇上避免徑向切入，否則，在進(jìn)行輪廓加工時(shí)會(huì)改變切削力和運(yùn)轉(zhuǎn)方向，使刀具在工件表面停留，在工件表面產(chǎn)生痕跡。關(guān)于路徑錯(cuò)誤所導(dǎo)致的刀補(bǔ)，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)行刀補(bǔ)方法的改進(jìn)，避免在交接處建立和撤銷刀補(bǔ)，對(duì)刀補(bǔ)的路徑進(jìn)行調(diào)整，發(fā)揮刀補(bǔ)的價(jià)值和功能。

（2）指令不當(dāng)運(yùn)用引起的過切。刀補(bǔ)建立之后實(shí)現(xiàn)了工件加工的自動(dòng)化，在指令執(zhí)行的過程中如果加入與平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)不相關(guān)的一些程序段，就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤指令，造成過切。因此，對(duì)于指令問題所引起的切削量過度問題，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況，避免在自動(dòng)刀補(bǔ)建立之后增加無用的程序指令，避免指令錯(cuò)誤引起過切。

3 工藝處理及其他因素引起的過切現(xiàn)象分析

數(shù)控銑床的加工對(duì)編程的依賴性很大，因此，大多數(shù)過切現(xiàn)象產(chǎn)生于編程問題，但也存在一些其他問題所導(dǎo)致的過切，為了進(jìn)一步避免過切現(xiàn)象，全面的分析具有必要性。

（1）工藝處理中的過切現(xiàn)象。在數(shù)控銑床加工過程中，關(guān)于加工的路線、余量等選擇確定不當(dāng)也會(huì)導(dǎo)致過切現(xiàn)象產(chǎn)生，這種過切產(chǎn)生主要原因是工藝處理方面的失誤。

工藝處理中的過切現(xiàn)象解決措施簡要分析如下：首先，不考慮輪廓形狀，銑刀的過程中一定要注意走刀方向的確定，在加工完成后要延續(xù)一段時(shí)間繼續(xù)走刀，避免不當(dāng)時(shí)間內(nèi)建立撤銷刀補(bǔ)，產(chǎn)生過切;其次，可以采取自動(dòng)編程的方式設(shè)置且如何退出的方式，對(duì)于內(nèi)外輪廓的進(jìn)刀方式根據(jù)實(shí)際情形進(jìn)行設(shè)置。再者，對(duì)于加工精度要求高的零件進(jìn)行粗加工和精加工的分類，對(duì)加工余量進(jìn)行合理的分配，在加工指標(biāo)相對(duì)較高的凹槽時(shí)，要使用立銑刀，首先對(duì)槽的中部進(jìn)行加工，再利用刀補(bǔ)對(duì)兩邊進(jìn)行銑削。

（2）工藝處理之外的其他因素引起的過切。在數(shù)控銑床加工的過程中過切現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是多樣的，比如電氣系統(tǒng)出現(xiàn)問題、零件設(shè)計(jì)不合理、刀具選擇等相關(guān)因素都會(huì)導(dǎo)致過切。因此，根據(jù)實(shí)際情形進(jìn)行調(diào)整，保證數(shù)控銑床的加工系統(tǒng)化，避免某一環(huán)節(jié)出錯(cuò)產(chǎn)生過切實(shí)有效的解決措施。

綜上，數(shù)控銑床加工中的過切現(xiàn)象具有普遍性，作為一個(gè)依賴于數(shù)據(jù)編程的系統(tǒng)化加工工程，必須保證加工過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的合理和準(zhǔn)確。因此，必須從編程的合理性、工藝的精準(zhǔn)性、刀具選擇的合理性等各個(gè)方面避免加工過程中的過切現(xiàn)象，減少因過切現(xiàn)象導(dǎo)致的產(chǎn)品報(bào)廢，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提升。

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作者簡介：蔡英（1975-），女，廣西玉林人，本科，講師，高級(jí)技師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造。