數(shù)控車床加工軸類零件的外圓輪廓尺寸控制方法

劉靖卿

摘 要：在數(shù)控車床上加工零件，尺寸精度要求較高，一般公差范圍在0.02mm以內(nèi)，稍有不慎就會使工件報廢。因此，如何有效地保證被加工零件的尺寸精度就顯得尤為重要。而下在我們在數(shù)控車床加工軸類零件控制外圓輪廓尺寸控制精度時，一方面要對刀精確，另一方面還要考慮機床、工件、刀具的變形、受熱、刀具的角度等因素。經(jīng)過我多年教學及加工過程中的思考和總結(jié)，在數(shù)控車床加工軸類零件時可以通過修改刀補、修改程序及百分表校正機床的方法控制零件外圓輪廓尺寸。

關(guān)鍵詞：外圓輪廓；零件加工；尺寸精度；控制方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.039

我們在數(shù)控車床上加工回轉(zhuǎn)類零件往往會出現(xiàn)各種各樣的問題，特別是保證零件尺寸精度方面的問題尤為突出，因為它往往不隨操作人員的意愿而改變，常常是與我們反其道而行之。在理論教學中，很多教材都認為只要對刀精確，加工出的零件尺寸就應(yīng)該是準確的，而實際上這樣加工的零件尺寸很難達到零件圖紙的要求，主要是因為理論教材中沒有考慮機床、工件、刀具的變形、受熱、刀具的角度等因素對加工尺寸的影響。那么，我們在加工中如何找到造成零件尺寸精度超差的原因以及采取行之有效的應(yīng)對措施成為當前迫在眉睫的重要使命。下面我將從多年的教學實踐、加工操作經(jīng)驗、機床設(shè)備、操作者人為因素等方面進行剖析，總結(jié)出了一些在在數(shù)控車加工中保證零件尺寸精度的幾點方法和大家共同探討。

1 造成零件尺寸精度超差的原因

1.1 機床、工件、刀具的變形、受熱、刀具的角度等因素

由于數(shù)控加工大多是高速旋轉(zhuǎn)加工，刀具切削速度比較大，特別是在加工螺紋時，螺紋刀到達終點時需立刻停止并反向快速移動回到螺紋加工起點，這些情況都會使車床產(chǎn)生不同程度的抖動，長時間下去就會使車床的切削精度受到影響，特別是車床主軸旋轉(zhuǎn)軸線與機床溜板箱沿車床導軌移動的平行度產(chǎn)生超差，從而使被加工的圓柱面出現(xiàn)正錐或倒錐，造成工件不合格。

1.2 操作者操作方法

絕大多數(shù)操作者都會在刀具安裝完畢、程序編輯完檢查無誤后就開始對刀，對完刀，設(shè)置刀尖圓弧半徑補償后開始加工。然而，這樣很容易使被加工出來的工件測量尺寸偏大、偏小；或者工件的同一個外圓尺寸，特別是長度較長的外圓一端大、一端??；或者不同外圓直徑的有的尺寸合格，有的尺寸已超差，使零件不合格。

2 解決零件尺寸精度超差的有效方法

2.1 修改刀補法

2.1.1 一次刀補法

對于加工精度要求不高，加工余量少，粗精加工的切削深度相差不大，冷卻充分，機床、刀具工件剛性較好的情況下，采用一次刀補法控制零件外圓尺寸。具體操作：粗加工結(jié)束后停車測量工件，在刀補中輸入需要補償?shù)臄?shù)值，輸入值=理想值-實際測量值（理想值=零件圖紙尺寸+精加工余量）。例如：直徑50毫米的外圓粗加工結(jié)束后理想值應(yīng)為50.3mm（以精加工余量為0.3mm為例），假如測量值為50.34mm，那么輸入值=50.3mm -50.34mm =-0.04mm，則需要在刀補中輸入-0.04，再進行精加工，達到尺寸要求。

2.1.2 兩次刀補法

對于加工精度要求較高，切削余量較大，機床、刀具和工件的剛性不好，粗精車產(chǎn)生的切削力相差較大的情況下，采用兩次修改刀補的方法。通過第一次修改刀補，消除由于粗加工切深較大而引起的變形，從而保證第二次精加工的尺寸。具體操作：在粗加工結(jié)束后停車，直接在刀補中輸入0.3（以精加工余量0.3 mm為例，要求對刀誤差不大于0.1mm），進行精加工，精加工結(jié)束后停車測量，并在刀補中輸入需要補償?shù)臄?shù)值，輸入值=零件圖紙尺寸-實際測量值。以外圓直徑為50mm為例，第一次精加工結(jié)束后直徑50mm處的理想值應(yīng)為50.3mm），此時如測量值為50.2mm，說明此時誤差0.1mm，需輸入50-50.2=-0.2，然后再進行精加工，達到尺寸要求。

2.2 修改程序法

在實際的加工中，由于機床的緣故，經(jīng)常會出現(xiàn)零件前后部分外圓尺寸不一致的現(xiàn)象，且工件越長現(xiàn)象越明顯，此時可以采用一次刀補法結(jié)合修改程序的方法來保證零件的加工尺寸。 具體操作：粗加工結(jié)束后停車，直接在刀補中輸入0.3（以精加工余量0.3mm為例，要求對刀誤差不大于0.1mm），進行精加工，精加工結(jié)束后停車測量，根據(jù)實際測量尺寸修改程序中各部分相應(yīng)的數(shù)值，輸入值=程序原值+（零件圖紙尺寸-實際測量值）。以外圓直徑為55mm和50mm為例，第一次精加工后測量外圓直徑為55.28mm和50.34mm，此時采用修改刀補法則不能達到要求，我們可以在程序中將基本尺寸55mm和50mm修改成54.72mm和49.66mm（以理想尺寸為55mm和50mm為例）進行第二次精加工，達到尺寸要求。

2.3 百分表校正法

對影響工件尺寸較大的車床主軸旋轉(zhuǎn)軸線與機床溜板箱沿車床導軌移動的平行度問題可用以下方法進行校正：在三爪卡盤上裝夾一顆φ60的45#鋼棒料，伸出長度為180mm，用80°外圓車刀車完端面，然后在直徑方向進刀1mm加工外圓至長度175mm，將百分表表座吸在刀架上，百分表針尖與已加工外圓表面水平接觸，在手動方式下由左向右沿Z方向移動，看百分表數(shù)值變化，然后打開機床主軸箱的防護罩，用扳手輕輕松動位于主軸箱四個角與機床導軌的連接螺釘，然后用木頭輕輕敲擊主軸箱的箱頭或箱尾，并觀察百分表的數(shù)值變化情況。此時百分表讀數(shù)應(yīng)為：未敲擊主軸箱的箱尾時百分表數(shù)值A(chǔ)+（被加工外圓左端的數(shù)值B-被加工外圓右端數(shù)值C所得值的一半），即敲擊主軸箱的箱尾后百分表讀數(shù)= A+（B-C）。以此方法反復校正，直至達到機床所要求的精度時，鎖緊主軸箱與機床導軌的連接螺釘即可。

3 體會和感受

通過本人多年理論教學研究及多次加工實踐證明，用上述的三種方法在數(shù)控車加工中比較容易控制零件外圓的尺寸，達到圖紙的要求。在我從事理論及實踐教學工作過程中，會遇到各種各樣的問題，特別是許多不可控因素引起的。但是，如果我們善于思考，善于總結(jié)經(jīng)驗，善于研究，終會找到解決問題的辦法。

參考文獻：

[1]陳宏鈞.實用金屬切削手冊[M].北京.機械工業(yè)出版社，2008.

[2]曾祥玉.數(shù)控車床加工零件有效控制尺寸的方法[J]. 素質(zhì)教育，2013.