摘要：本文分析了在經(jīng)濟型數(shù)控車加工中影響尺寸精度的因素，列舉了幾種控制尺寸精度的方法。

關(guān)鍵詞：尺寸精度 加工精度 加工誤差 控制尺寸

1 概述

經(jīng)濟型數(shù)控車床多采用開環(huán)控制系統(tǒng)，無檢測、反饋和適應控制裝置。其控制精度比采用閉環(huán)或半閉環(huán)的全功能數(shù)控車床要差得多。本人就經(jīng)濟型數(shù)控車床在加工中，尺寸精度誤差產(chǎn)生的原因和控制方法做以下闡述，以供參考。

2 影響數(shù)控車加工尺寸精度的因素

2.1 數(shù)控系統(tǒng) 經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)采用開環(huán)控制系統(tǒng)，其機床定位精度不高，無檢測、反饋和適應控制裝置，存在加工精度不高的問題。特別是在加工批量產(chǎn)品時，若產(chǎn)品尺寸精度要求小于0.01mm、圓度要求小于0.005mm時，用經(jīng)濟型數(shù)控車將無法保證加工精度。

2.2 數(shù)控機床方面 機床本身的制造和安裝精度對加工精度也會造成影響：機床主軸精度造成工件圓度和直線度超差；刀架回轉(zhuǎn)精度造成刀具重復定位誤差。滾珠絲杠副的反向間隙直接影響加工精度。

2.3 刀具方面

2.3.1 刀具幾何形狀對尺寸精度的影響。刀具在切削過程中，因切削力的作用，對已加工表面造成擠壓，產(chǎn)生膨脹變形。因此，精車刀會選擇較大的幾何角度，使刀刃鋒利、切削省力。但是，數(shù)控車常使用的可轉(zhuǎn)位夾固式刀具的刀片，因考慮到刀片的使用壽命及粗、精車通用性，刀刃的鋒利程度差，加工中存在膨脹變形量，對尺寸精度造成影響。而手工刃磨的車刀，使用壽命不高，互換性差，不適合批量產(chǎn)品的加工。

2.3.2 刀具刀尖高誤差對尺寸精度的影響。車削時人們發(fā)現(xiàn)在程序編制正確的情況下，小外圓尺寸在公差以內(nèi)，而大外圓尺寸卻不對，或者相反；鏜階梯孔也如此，這是由刀具的刀尖高誤差引起的。

2.4 切削參數(shù)選用 經(jīng)濟型數(shù)控車沒有恒線速度進給功能，加工不同直徑的臺階表面時切削速度是不同的；而各臺階表面的精加工余量也不相同。這樣，在精加工不同臺階表面時，刀尖承受的切削力不同，刀尖對已加工表面的擠壓程度也不同，導致精加工不同臺階表面時膨脹變形量不同。所以，不同臺階表面尺寸精度會有誤差。這少量的誤差也足以對尺寸精度造成影響，特別是當精車余量很少時（約<0.1mm），這種影響會更突出。

3 數(shù)控車加工中控制尺寸的方法

3.1 首件試切法 在加工批量產(chǎn)品時，首件產(chǎn)品由于對刀誤差等原因，造成工件誤差超出工件公差，不能滿足加工要求，通過測量出工件的尺寸誤差值，然后將刀補值修改一個誤差量，使其余的工件達到圖紙要求。保證徑向尺寸方法如下：

①絕對坐標輸入法。根據(jù)“大減小，小加大”的原則，在如圖1所示刀補表中修001～004處修改X刀補值。如：用2號切斷刀切槽時，工件槽底直徑大了0.1mm，而002處刀補顯示是X197.8，則可輸入X197.7，減小2號刀補值。

②相對坐標輸入法。如上例，002刀補處輸入U-0.1，可收到同樣的效果。同理，對于軸向尺寸的控制可如法炮制。

3.2 增加半精加工保證尺寸精度 在加工單件產(chǎn)品時，采用增加半精車的方法以保證尺寸精度。粗加工后，進行半精車，然后精確測量出精加工余量，對刀補進行相應調(diào)整后再進行精車。此方法，在運用復合內(nèi)外圓切削循環(huán)G71和精車循環(huán)G70指令，進行粗、精加工臺階軸、孔類零件時，編程比較方便。以下為加工圖2所示零件的加工程序和加工說明：

O0001；

M3S700T0101；

M8；

G99G00X38.0Z2.0；

G94X-0.5Z0F0.15；

G71U2.0R0.5； 粗車

G71P08Q14U1.0W0.2F0.3；

N08 G0X20.0； 指定精加工路線

G1Z1.0F0.1；

X24.0Z-1.0；

Z-35.0；

X30.0；

X32.0Z-36.0；

N14 Z-50.0；

G28X50.0Z10.0；

T0100； 取消刀補

M5； 主軸停

M0； 程序停 刀補U+0.5留出精車余量

M3S1200T0101；

G0X38.0Z2.0；

G70P08Q14； 半精車

G28X50.0Z10.0；

T0100； 取消刀補

M5； 主軸停 精確測量車至公差中值的余量A

M0； 程序停 刀補U-A

M3S1200T0101；

G0X38.0Z2.0；

G70P08Q14； 精車

G28X50.0Z10.0；

T0100；

M30；

3.3 數(shù)值換算保證尺寸精度 當圖樣上各尺寸公差值各不相同，為保證加工尺寸都符合圖紙要求，編程時需將圖中各尺寸值加以換算，取兩極限尺寸的平均值為編程值。若將圖3中Φ32-0.024更改為Φ32+0.024，此時需將上例中N08～N14精車程序段做如下更改：

……………

N08 G0X20.0；

G1Z1.0F0.1；

X23.988Z-1.0； 以公差中值編程

Z-35.0；

X30.0；

X32.012Z-36.0； 以公差中值編程

N14 Z-50.0；

……………

3.4 修改程序和刀補控制尺寸 實際中本文所述各種影響尺寸精度的因素可能會同時出現(xiàn)，我們發(fā)現(xiàn)：程序自動運行后測量，工件尺寸達不到要求，尺寸變化無規(guī)律。如：加工圖2所示工件，經(jīng)粗加工和半精加工后測量，各軸段徑向尺寸：Φ32-0.024尺寸為Φ32.48mm，Φ24-0.024尺寸前段為Φ24.51mm，后段為Φ24.53mm，即Φ24尺寸出現(xiàn)0.02mm錐度誤差。此時，首先應對上例中N08～N14精車程序段做如下調(diào)整：

……………

N08 G0X20.0；

G1Z1.0F0.1；

X24.0Z-1.0； Φ24尺寸不變

X23.98Z-35.0； 調(diào)整Φ24尺寸0.02mm錐度誤差

X30.0；

X32.03Z-36.0； 調(diào)整公差帶誤差

N14 Z-50.0；

……………

這樣，各軸段均超出名義尺寸上極限0.51mm。然后，在001刀補處輸入U-0.51。經(jīng)過上述程序和刀補雙管齊下的修改后，再調(diào)用精車程序，工件尺寸一般都能得到有效的保證。

4 結(jié)束語

數(shù)控車削加工是基于數(shù)控程序的自動化加工方式，實際加工中，很多因素對尺寸精度都會造成影響，我們只有具備較強的程序指令運用能力和豐富的實踐技能，方能編制出高質(zhì)量的加工程序，加工出高質(zhì)量的工件。

參考文獻：

[1]數(shù)控機床及其應用[M].機械工業(yè)出版社.

[2]數(shù)控加工及程序編制基礎(chǔ)[M].機械工業(yè)出版社.

[3]數(shù)控工藝培訓教程[M].清華大學出版社.

作者簡介：羅鵬（1969-），男，湖南益陽人，講師，研究方向：機械、管理。