浅谈数控车削如何提高零件精度

(成都郫县希望职业学校 四川 成都 611745)

浅谈数控车削如何提高零件精度

凌书娟

(成都郫县希望职业学校 四川 成都 611745)

数控车床的加工精度直接影响机械零件的质量，因此加工精度的影响因素受到广泛关注。文中主要提到了利用刀尖圆弧和小技巧保证数控车床加工精度， 对进一步探讨数控车床加工精度的提高措施有一定借鉴作用。

圆弧加工；精度；刀补

根据以往的研究，影响数控车床加工精度因素的影响程度存在一定的差别，对其汇总分类可得：加工中的过程误差所占比例为25%～40%，车床本身误差所占比例为45%～65%，检测误差所占比例为10%～15%。在数控车床使用过程中，加工的误差大多来自于刀具。为了降低被加工工件表面的粗糙度，减缓刀具磨损，提高刀具寿命，通常将车刀刀尖刃磨成圆弧形，圆弧半径一般在0.4～1.6mm之间。使用有刀尖半径补偿功能(G41、G42)的数控车床，只要在加工程序中直接按工件尺寸编程，就不会因为刀尖圆弧引起加工误差；而无此功能的数控车床，加工中就会受到刀尖圆弧的影响，严重时，会造成工件超差报废。现就图1所示工件中SR10-0.04球面的加工来讨论这个问题。

图一

加工误差分析：

在经济型数控车床的使用中，我们通常采用试切法对刀，这样，加工程序所描述的刀位点是P 点(图1)，而实际参加切削的是刀尖圆弧(此处刀尖圆弧半径为0.4 mm)而并非P点，因为这个P点实际不存在。所以，加工程序所描述的P 点的轨迹与实际加工轮廓之间存在不同程度的误差。但在车削外圆、内孔及端面时，这个误差为零。而在加工弧面和锥面时，这个误差就很明显。图中，M线为加工程序所描述的P点的轨迹，即工件的理想尺寸，而实际加工后的轮廓是N线，阴影就是少切削的实体部分，即加工误差。我们利用UG软件相关功能可查得N线是一段半径为9.6mm的圆弧，最大误差约为0.17mm，如果这个误差在公差范围内，我们可以忽略它，否则我们就要采取措施去消除它。

下面我们以学生期末测试题作为案例：

加工如下酒具，尺寸如下：

一、提高零件精度方法：

1. 工艺分析法，制定合适的加工工序：此零件有有内孔，有圆弧，有较细轴类。且圆弧处表面粗糙度要求较高，为了达到精度要求，应该先钻孔，再车外圆。在精车外圆时为了保证Φ6.86-Φ4.83较细杯腿的尺寸，和表面粗糙度可以在粗车酒具内孔中放置一块小棉纱或者小棉布。在精加工小锥度杯腿时可选择相适应的圆弧车刀，我校学生在实际加工中选用的宽度为4mm的白钢切刀。

2. 刀尖圆弧消除法，为保证R12的内外圆弧表面粗糙度时可采用以下方法：

a) 改变编程尺寸

编程时，调整刀尖的轨迹，使得圆弧形刀尖实际加工轮廓与理想轮廓相符。以SR12-0.04球面加工为例，编程时我们只需将精车程序段做如下改动即可：

改变前

…

N100 G00 X26.3 Z-25

N105 G03 X15.68 Z-34.96 R12 FO.1

…

改变后

…

N100 G00 X26.3 Z-25

N105 G03 X15.68 Z-34.96 R12.4 FO.1

…

b) 以刀尖圆弧中心为刀位点编程

步骤如下：绘制工件草图→以刀尖圆弧半径r 和工件尺寸为依据绘制刀尖圆弧运动轨迹→计算圆弧中心轨迹特征点→编程。在这个过程中刀尖圆弧中心轨迹的绘制及其特征点计算略显麻烦，如果使用CAD软件中等距线的绘制功能和点的坐标查询功能来完成此项工作，则显得十分方便。另外，采用这种方法加工时，操作者要注意以下两点：

1)检查所使用刀具的刀尖圆弧半径的r 值是否与程序中的r 值相符；

2)对刀时，要把r 值考虑进去；

即：如果对刀得到的刀补值为x(X轴)和y(Z轴)，则实际应该输入的刀补值为x-2r 和y-r。

3. 提高数控车床加工精度的有效措施

如何提高数控车床的加工精度，生产出更加精密的零件，一直是学者关注和研究的重点，根据数控车床加工精度的影响因素，可通过提高导轨几何精度、误差补偿法、误差防止法控制和提高加工精度。

1)提高导轨几何精度。数控车床的发展趋势为高切削速度、高加工精度，较高的切削速度必然会引起振动，所以需要导轨具有较好的精度稳定性和较高的刚度，可以采用钢制滑动轨道整体磨削的方法进行提高。具体方法为：数控车床在设计时采用淬硬处理后的钢制滑动导轨，用螺钉固定在由导轨磨床磨削后的平面上，导轨与导轨基座之间缝隙用注塑填充物进行充实，最后进行整体磨削，获得较好的几何精度。

2)误差补偿法。误差补偿法是通过数控系统的补偿功能，对已存在的坐标轴偏差进行补偿的方法，精度不高的车床可以通过误差补偿法加工出较高精度的产品。此方法可由硬件或软件完成。例如采用半闭环伺服系统的数控车床，由于反向偏差的影响其定位精度存在误差，可以采用对反向偏差补偿的手段消除误差[5]。

3)误差防止法。误差防止法是在数控机床的设计和制造阶段通过提高机械零件的精度来消除可能存在的误差。此方法能够从整体上较好地减小加工精度的误差，但是成本较高，并且此数控车床在原有基础上继续提高加工精度难度较大。

随着制造业的发展，数控车床作为一种高效率的自动化机床被广泛应用，其加工精度的高低直接影响产品的质量和工作性能。本文在简要阐述数控车床组成和工作原理的基础上，研究了数控车加工精度的影响因素，主要对其伺服系统驱动因素和车刀参数变化因素进行了详细分析。并提出了3种提高数控车床加工精度的有效措施，分别为：巧妙使用加工工艺，提高数控机床精度、和计算数控刀具圆弧补偿。对于职校教学和进一步研究和分析数控车床加工精度具有一定的参考价值。

[1]陆根奎 车工技师培训教材 机械工业出版社，2001.4

[2]袁哲俊 金属切削刀具 上海科学技术出版社 1984.4

[3]王光斗 机床夹具设计手册 上海科学技术出版社1984.4

[4]孟少农 机械加工工艺手册 机械工业出版社2001.4

凌书娟(1986-)，女，汉族，四川资中人，工商管理学士，四川成都郫县希望职业学校。