韓峰

（杭州技師學(xué)院，杭州 311500）

0 引言

與傳統(tǒng)普車(chē)切削加工相比，數(shù)控車(chē)削加工具有高精度、高效率、高柔性、質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)。加工精度是數(shù)控車(chē)削加工中的主要指標(biāo)之一，如何提高數(shù)控車(chē)削加工零件的尺寸精度是機(jī)床切削中的一項(xiàng)核心技術(shù)問(wèn)題。尺寸精度的控制與工件材料、刀具的選用、切削用量的選取、工藝系統(tǒng)的剛性等多方面因素有關(guān)。數(shù)控車(chē)削加工零件時(shí)，磨耗的設(shè)置是常用的確保和提高尺寸精度有效方法之一。筆者多年從事數(shù)控專業(yè)教學(xué)，對(duì)提高工件加工精度作了實(shí)踐與研究。以下從切削原理角度就怎樣合理設(shè)置磨耗來(lái)提高工件車(chē)削質(zhì)量，確保工件輪廓的尺寸精度談?wù)勛约旱膶?shí)踐體驗(yàn)。

1 磨耗的設(shè)置方法對(duì)比解析

1.1 兩種磨耗設(shè)置方法

數(shù)控車(chē)削加工中磨耗的設(shè)置應(yīng)用通常有兩種模式。

一種是單次設(shè)置磨耗法：對(duì)刀建立工件坐標(biāo)系→運(yùn)行程序，實(shí)現(xiàn)粗車(chē)、半精車(chē)加工→測(cè)量→根據(jù)測(cè)量差值設(shè)置磨耗→繼續(xù)運(yùn)行程序→完成精車(chē)。

另一種是雙次設(shè)改磨耗法：對(duì)刀建立工件坐標(biāo)系→預(yù)先設(shè)置磨耗→運(yùn)行程序，實(shí)現(xiàn)粗、精車(chē)→測(cè)量→根據(jù)測(cè)量差值修改磨耗→從精車(chē)輪廓程序開(kāi)始運(yùn)行→完成精車(chē)。

1.2 兩種磨耗設(shè)置應(yīng)用例析

在數(shù)控車(chē)削加工中車(chē)螺紋、切槽，特形面車(chē)削等都會(huì)涉及輪廓加工。輪廓尺寸精度是工件精度的基礎(chǔ)。以圖1零件為加工對(duì)象，運(yùn)用內(nèi)、外徑粗車(chē)復(fù)合循環(huán)指令G71 與精車(chē)指令G70 車(chē)削為例，選X 方向?yàn)檠芯繉?duì)象對(duì)兩種磨耗的設(shè)置方法進(jìn)行對(duì)比解析。

圖1

圖2

圖1 加工參考程序如表1 所示。

先選單次設(shè)置磨耗法并進(jìn)行分析：對(duì)刀→程序運(yùn)行至M00→測(cè)量X 方向尺寸如φ18 處為φ17.7→設(shè)置X 方向磨耗為-0.2→啟動(dòng)循環(huán)完成精車(chē)。

由于G71 粗車(chē)后的實(shí)際工件輪廓外形在微觀下呈不平整狀態(tài)，如圖2 所示，這是半精車(chē)前的輪廓表面，即半精車(chē)的工作對(duì)象。半精車(chē)后表面的輪廓外形是平整表面狀態(tài)，即平整表面是磨耗設(shè)置后的精車(chē)工作對(duì)象。由于磨耗設(shè)置前的半精車(chē)的切削對(duì)象是不平整表面，而磨耗設(shè)置后的精車(chē)的切削對(duì)象是平整表面，兩者的實(shí)際切削深度ap在車(chē)削過(guò)程中的穩(wěn)定性相差較大，如圖3 所示，在這種平整度差異較大的情況下，由圖3 可知，刀具在半精車(chē)切削過(guò)程中由于輪廓微觀平整度變化大，由此產(chǎn)生的讓刀程度也有波動(dòng)，系統(tǒng)剛性弱化造成車(chē)削過(guò)程平穩(wěn)性下降，致使工件尺寸精度與表面粗糙度都會(huì)有不同程度的劣性影響。而精車(chē)過(guò)程中切削深度ap值較為穩(wěn)定，如圖4所示，其切削工況與半精車(chē)工況相差甚遠(yuǎn)，所以磨耗設(shè)置的理論值很難達(dá)到預(yù)先估計(jì)的精車(chē)加工補(bǔ)差效果，對(duì)于尺寸精度要求較高的工件很難得到保證。如果M03 S1200 之后把T0101 改為T(mén)0202，即精車(chē)時(shí)換成精車(chē)刀，這時(shí)磨耗設(shè)置前的半精車(chē)與設(shè)置后的精車(chē)所用的刀具不同，使半精車(chē)與精車(chē)的車(chē)削工況上再添不相仿因素，使兩次車(chē)削工況差距進(jìn)一步加大，那么磨耗設(shè)置后的精車(chē)效果只會(huì)更難保證工件尺寸精度。如加工精度要求高，這種磨耗設(shè)置效果就不會(huì)很理想。

表1 圖1 加工參考程序

圖3

圖4

如選兩次設(shè)改磨耗法，則程序可不變。具體如下：對(duì)刀→預(yù)設(shè)X 磨耗為0.5 mm→運(yùn)行程序至M30 完成一次精車(chē)→測(cè)X方向尺寸如φ18處為18.7→修改磨耗為-0.7mm→光標(biāo)移至M00 之后的M03 S1200→運(yùn)行程序完成二次精車(chē)。第一次精車(chē)前輪廓外形與第二次精車(chē)前輪廓外形在微觀下均屬平整狀態(tài)如圖5 所示。車(chē)削對(duì)象都是平整狀態(tài)輪廓，ap變動(dòng)很小，如圖4 所示，系統(tǒng)剛性穩(wěn)定、切削過(guò)程平穩(wěn)、最為重要的是這兩次精車(chē)工況十分近似，磨耗測(cè)量推算的設(shè)改值能在第二次精車(chē)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)預(yù)期補(bǔ)差效果，從而確保了尺寸精度，而且即使把M03 S1200 之后的T0101 改為T(mén)0202，也能達(dá)到同樣的效果。因?yàn)榈诙胃哪ズ那暗木?chē)已是T0202，改磨耗后從M03 S1200 開(kāi)始運(yùn)行，使用的還是T0202，用的是同一把刀，所以二次精車(chē)的工況沒(méi)有出現(xiàn)新的差異，尺寸加工精度不會(huì)有多大影響。

圖5

2 磨耗設(shè)置的選用及注意事項(xiàng)

單次磨耗設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)置只需一次，比較方便，不足之處在于對(duì)精車(chē)尺寸精度的控制效果不理想，特別是錐面與圓弧面的加工，如有換刀，則更不利。它適用于尺寸精度要求不高，不需要更換刀具的車(chē)削加工，從加工指令應(yīng)用上講相對(duì)適用于G90、G73 與G70 的加工，兩次設(shè)改磨耗法雖然要設(shè)置兩次磨耗，但它能有效確保精車(chē)尺寸精度，而且通用的輪廓車(chē)削指令如G90、G71 與G70，G73 與G70 都適用。

值得注意的是為了更有效確保精度，在使用兩次設(shè)改磨耗法時(shí)，第一次設(shè)置磨耗的數(shù)值最好與精車(chē)余量相近，以使二次改動(dòng)磨耗后的實(shí)際切削程度與第一次精車(chē)余量盡可能接近，這樣不但兩次精車(chē)的ap穩(wěn)定性好，而且ap大小也相近，從而使兩次精車(chē)工況更為接近，更能確保加工精度。

總之，磨耗設(shè)置盡可能使最后兩次精車(chē)的ap波動(dòng)小，且數(shù)值接近，使用刀具等綜合車(chē)削條件盡可能一致或相仿，以利于工藝系統(tǒng)剛性穩(wěn)定，進(jìn)而為提高尺寸精度提供保障。

［1］王啟仲.金屬切削原理與刀具［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

［2］張維紀(jì).金屬切削原理與刀具［M］.杭州：浙江大學(xué)出版社，2005.

［3］FANUC Series Oi Mate-TC 操作說(shuō)明書(shū)［M］.