经济型数控车床尺寸精度控制方法

2013-04-29罗鹏

中小企业管理与科技·下旬刊 2013年8期

关键词：加工精度

摘要：本文分析了在经济型数控车加工中影响尺寸精度的因素，列举了几种控制尺寸精度的方法。

关键词：尺寸精度加工精度加工误差控制尺寸

1 概述

经济型数控车床多采用开环控制系统，无检测、反馈和适应控制装置。其控制精度比采用闭环或半闭环的全功能数控车床要差得多。本人就经济型数控车床在加工中，尺寸精度误差产生的原因和控制方法做以下阐述，以供参考。

2 影响数控车加工尺寸精度的因素

2.1 数控系统经济型数控系统采用开环控制系统，其机床定位精度不高，无检测、反馈和适应控制装置，存在加工精度不高的问题。特别是在加工批量产品时，若产品尺寸精度要求小于0.01mm、圆度要求小于0.005mm时，用经济型数控车将无法保证加工精度。

2.2 数控机床方面机床本身的制造和安装精度对加工精度也会造成影响：机床主轴精度造成工件圆度和直线度超差；刀架回转精度造成刀具重复定位误差。滚珠丝杠副的反向间隙直接影响加工精度。

2.3 刀具方面

2.3.1 刀具几何形状对尺寸精度的影响。刀具在切削过程中，因切削力的作用，对已加工表面造成挤压，产生膨胀变形。因此，精车刀会选择较大的几何角度，使刀刃锋利、切削省力。但是，数控车常使用的可转位夹固式刀具的刀片，因考虑到刀片的使用寿命及粗、精车通用性，刀刃的锋利程度差，加工中存在膨胀变形量，对尺寸精度造成影响。而手工刃磨的车刀，使用寿命不高，互换性差，不适合批量产品的加工。

2.3.2 刀具刀尖高误差对尺寸精度的影响。车削时人们发现在程序编制正确的情况下，小外圆尺寸在公差以内，而大外圆尺寸却不对，或者相反；镗阶梯孔也如此，这是由刀具的刀尖高误差引起的。

2.4 切削参数选用经济型数控车没有恒线速度进给功能，加工不同直径的台阶表面时切削速度是不同的；而各台阶表面的精加工余量也不相同。这样，在精加工不同台阶表面时，刀尖承受的切削力不同，刀尖对已加工表面的挤压程度也不同，导致精加工不同台阶表面时膨胀变形量不同。所以，不同台阶表面尺寸精度会有误差。这少量的误差也足以对尺寸精度造成影响，特别是当精车余量很少时（约<0.1mm），这种影响会更突出。

3 数控车加工中控制尺寸的方法

3.1 首件试切法在加工批量产品时，首件产品由于对刀误差等原因，造成工件误差超出工件公差，不能满足加工要求，通过测量出工件的尺寸误差值，然后将刀补值修改一个误差量，使其余的工件达到图纸要求。保证径向尺寸方法如下：

①绝对坐标输入法。根据“大减小，小加大”的原则，在如图1所示刀补表中修001～004处修改X刀补值。如：用2号切断刀切槽时，工件槽底直径大了0.1mm，而002处刀补显示是X197.8，则可输入X197.7，减小2号刀补值。

②相对坐标输入法。如上例，002刀补处输入U-0.1，可收到同样的效果。同理，对于轴向尺寸的控制可如法炮制。

3.2 增加半精加工保证尺寸精度在加工单件产品时，采用增加半精车的方法以保证尺寸精度。粗加工后，进行半精车，然后精确测量出精加工余量，对刀补进行相应调整后再进行精车。此方法，在运用复合内外圆切削循环G71和精车循环G70指令，进行粗、精加工台阶轴、孔类零件时，编程比较方便。以下为加工图2所示零件的加工程序和加工说明：

O0001；

M3S700T0101；

M8；

G99G00X38.0Z2.0；

G94X-0.5Z0F0.15；

G71U2.0R0.5；粗车

G71P08Q14U1.0W0.2F0.3；

N08 G0X20.0；指定精加工路线

G1Z1.0F0.1；

X24.0Z-1.0；

Z-35.0；

X30.0；

X32.0Z-36.0；

N14 Z-50.0；

G28X50.0Z10.0；

T0100；取消刀补

M5；主轴停

M0；程序停刀补U+0.5留出精车余量

M3S1200T0101；

G0X38.0Z2.0；

G70P08Q14；半精车

G28X50.0Z10.0；

T0100；取消刀补

M5；主轴停精确测量车至公差中值的余量A

M0；程序停刀补U-A

M3S1200T0101；

G0X38.0Z2.0；

G70P08Q14；精车

G28X50.0Z10.0；

T0100；

M30；

3.3 数值换算保证尺寸精度当图样上各尺寸公差值各不相同，为保证加工尺寸都符合图纸要求，编程时需将图中各尺寸值加以换算，取两极限尺寸的平均值为编程值。若将图3中Φ32-0.024更改为Φ32+0.024，此时需将上例中N08～N14精车程序段做如下更改：

……………

N08 G0X20.0；

G1Z1.0F0.1；

X23.988Z-1.0；以公差中值编程

Z-35.0；

X30.0；

X32.012Z-36.0；以公差中值编程

N14 Z-50.0；

……………

3.4 修改程序和刀补控制尺寸实际中本文所述各种影响尺寸精度的因素可能会同时出现，我们发现：程序自动运行后测量，工件尺寸达不到要求，尺寸变化无规律。如：加工图2所示工件，经粗加工和半精加工后测量，各轴段径向尺寸：Φ32-0.024尺寸为Φ32.48mm，Φ24-0.024尺寸前段为Φ24.51mm，后段为Φ24.53mm，即Φ24尺寸出现0.02mm锥度误差。此时，首先应对上例中N08～N14精车程序段做如下调整：

……………

N08 G0X20.0；

G1Z1.0F0.1；

X24.0Z-1.0； Φ24尺寸不变

X23.98Z-35.0；调整Φ24尺寸0.02mm锥度误差

X30.0；

X32.03Z-36.0；调整公差带误差

N14 Z-50.0；

……………

这样，各轴段均超出名义尺寸上极限0.51mm。然后，在001刀补处输入U-0.51。经过上述程序和刀补双管齐下的修改后，再调用精车程序，工件尺寸一般都能得到有效的保证。

4 结束语

数控车削加工是基于数控程序的自动化加工方式，实际加工中，很多因素对尺寸精度都会造成影响，我们只有具备较强的程序指令运用能力和丰富的实践技能，方能编制出高质量的加工程序，加工出高质量的工件。