數(shù)控車床加工零件尺寸誤差原因及調(diào)整辦法

    在現(xiàn)代化制造業(yè)中數(shù)控機床占據(jù)著重要地位，它的先進(jìn)程度及加工的產(chǎn)品尺寸精度直接決定著機械設(shè)備的使用性能，擁有高性能機械設(shè)備的制造業(yè)，可以大幅度提升國家總體經(jīng)濟實力。數(shù)控車床是支撐起現(xiàn)代化制造業(yè)支撐柱中的一根，它擔(dān)負(fù)著大量設(shè)備零件的加工制造，零件尺寸精度的控制是我們技術(shù)人員要著重掌握的。我們從零件產(chǎn)生加工誤差的原因進(jìn)行分析，研究如何解決并避免再次發(fā)生。數(shù)控車床主要加工回轉(zhuǎn)類零件，大部分零件主要構(gòu)成要素有孔、外圓、槽、螺紋。下面我將從數(shù)控車床加工原理、數(shù)控車床加工誤差產(chǎn)生原因、誤差調(diào)整辦法這三個方面進(jìn)行研究。

    1. 數(shù)控車床加工原理

    數(shù)控車床是利用 CNC 裝置控制刀架的移動和主軸旋轉(zhuǎn)將工件加工出來。在數(shù)控車床加工零件前，工藝人員需要分析圖紙編制加工工藝及程序，調(diào)試人員將程序輸入到數(shù)控車床控制系統(tǒng)中，經(jīng)過操作人員調(diào)試，將工件加工出來。零件加工過程中，主軸帶動工件旋轉(zhuǎn)，伺服系統(tǒng)在數(shù)控裝置發(fā)出的指令控制下帶動刀具加工工件，操作人員進(jìn)行零件尺寸檢測并利用補償功能修正尺寸。

    2.  零件加工產(chǎn)生誤差的原因

    數(shù)控機床在加工零件時，零件尺寸精度會受到機床剛性、工件變形、刀具磨損等因素的影響，在加工過程中我們要分析原因并予以解決。

    2.1  加工刀具磨損影響加工精度

    數(shù)控車床在加工零件時，刀具會有磨損過程。在加工外圓時，刀具磨損后外圓尺寸會增大，進(jìn)而造成尺寸超差。在加工內(nèi)孔過程中，刀具磨損后內(nèi)孔尺寸會變小，造成尺寸超差。在加工螺紋類零件時，螺紋刀磨損后，造成內(nèi)外螺紋超差，環(huán)規(guī)和塞規(guī)檢測不合格。

    2.2  機床剛性及刀具剛性不足造成尺寸超差

    在加工工件過程中，因加工量過大，機床剛性不足造成振動，零件表面質(zhì)量超差。刀具在過量切削過程中，會加快磨損，造成工件表面質(zhì)量超差，甚至造成刀具斷掉。

    2.3  冷卻液供應(yīng)不足造成尺寸出現(xiàn)誤差

    在金屬加工過程中，由于切削速度快，會產(chǎn)生大量的熱量。在切削過程中，如果冷卻不夠及時，會有大量鐵削產(chǎn)生，纏繞工件并損毀刀具，造成尺寸最終超差。

    2.4  技術(shù)人員操作失誤造成尺寸超差

    企業(yè)技術(shù)人員在刀具和工件安裝完畢后，輸入程序并進(jìn)行調(diào)試，在調(diào)試過程中需要進(jìn)行對刀和尺寸測量，在設(shè)置刀具長度補償時，因操作失誤會造成加工出來的零件精度超差。在進(jìn)行切削零件測量時，由于尺寸測量不夠規(guī)范，測量出來的尺寸偏大或者偏小，最終造成尺寸超差。

    3.  數(shù)控車床加工零件尺寸超差解決辦法

    數(shù)控車床加工過程中，因為以上問題造成尺寸超差后，我們要及時進(jìn)行調(diào)試和更換刀具減少損失。

    在正常加工過程中，發(fā)現(xiàn)加工出來的零件尺寸超差，我們要進(jìn)行分析，如果發(fā)現(xiàn)刀具良好，我們要根據(jù)測量結(jié)果進(jìn)行尺寸調(diào)整，比如在使用外圓車刀加工零件時，外圓尺寸超差，很多操作人員是測量最終尺寸后就直接通過刀具補償進(jìn)行尺寸修改，往往這樣修改后尺寸穩(wěn)定性不好，最終原因是粗加工余量過大導(dǎo)致。在實際加工過程，比如切削直徑 60 mm 的 45# 鋼外圓，一般設(shè)定公差為 –0.02～0，這就要求我們進(jìn)行粗加工和精加工，粗加工后零件外圓尺寸應(yīng)該在 50.5–50.3 之間，我們在零件加工過程中往往忽略測量粗加工后的余量，如果在精加工刀具和切削參數(shù)不變的情況下進(jìn)行切削，會導(dǎo)致尺寸偏大。在粗加工后測量結(jié)果為 50.6 mm，我們需要通過 offset 界面進(jìn)行刀具補償設(shè)置，最終輸入值需要進(jìn)行計算，需要在 X 軸參數(shù)設(shè)置中輸入 –0.1 mm 才能達(dá)到要求，但是我們一般會將尺寸調(diào)試至小于最大尺寸。尺寸調(diào)試至 50.45 mm 為最佳尺寸值。

    粗加工后的尺寸合格后， 我們需要進(jìn)行精加工尺寸調(diào)試，60 mm 外圓尺寸按照 –0.02 ～ 0 公差值進(jìn)行調(diào)試， 最佳尺寸為59.99 mm， 如果我們測量出的尺寸為 60.02 mm， 我們需要計算出 60.02 mm 與 59.99 mm 差值，并在精車刀具 X 軸方向中進(jìn)行補償 –0.03  mm，再次進(jìn)行測量，尺寸合格，就可以拆卸零件并繼續(xù)加工，在進(jìn)行刀具補償設(shè)置時，我們一定要明確，數(shù)控車床是按照直徑進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

    在測量外圓時，如果尺寸外圓面長度過長，我們需要進(jìn)行分段測量， 發(fā)現(xiàn)外圓有錐度后， 需要通過程序進(jìn)行調(diào)試。 例如： 同一外圓面 80 mm 長度方向直徑方向錐度為 0.04 mm， 為正錐時調(diào)整程序為 G01X–0.04Z–80.F0.1，為倒錐時調(diào)整程序為G01X0.04Z–80.F0.1。操作人員在首件試切加工時一定要將尺寸檢測準(zhǔn)確，防止成批量報廢的情況發(fā)生。加工過程中，現(xiàn)場操作人員要按時觀察切削液的液面位置，當(dāng)液位過少時，我們要及時添加切削液，防止纏削發(fā)生。

    操作人員在做到常規(guī)檢查和正確判斷之后，按照以上調(diào)試方法，能夠很好地控制數(shù)控車床加工常見零件的尺寸。加工過程中，操作人員在自檢的同時也要按照規(guī)定進(jìn)行送檢并做好記錄，這樣對于零件檢測質(zhì)量有了“雙保險”。（來源：江蘇省東海中等專業(yè)學(xué)校   作者：倪 磊）