數(shù)控車床加工精度工藝處理淺議

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摘要:院數(shù)控車與以往車床相比具有高度集中的特點(diǎn)，其在應(yīng)用過(guò)程中能夠提升加工效率，保證加工零件的精準(zhǔn)度。數(shù)控車床技術(shù)在我國(guó)制造業(yè)中應(yīng)用比較廣泛，能夠提升企業(yè)的生產(chǎn)效率、減少勞動(dòng)壓力、節(jié)省生產(chǎn)成本。而這需要研究人員積極進(jìn)行數(shù)控車床技術(shù)的研究，來(lái)提高加工方面的精度，以此更好提高其加工效率。通過(guò)加工工藝的處理與優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控車床技術(shù)在制造業(yè)中廣泛應(yīng)用。目前需要解決的問(wèn)題，就是如何提高加工精度。

關(guān)鍵詞:院加工技術(shù)；數(shù)控車；自動(dòng)化

0引言

數(shù)控車加工過(guò)程中使用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、高端機(jī)械技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)等很多高新技術(shù)，從某種程度上表明數(shù)控車具有非常高的自動(dòng)化程度?；跀?shù)控車迅速發(fā)展的今天，高新技術(shù)企業(yè)對(duì)數(shù)控技術(shù)專業(yè)人才的培養(yǎng)提高重視程度，并且注重?cái)?shù)控加工技術(shù)與工藝流程的創(chuàng)新。通過(guò)優(yōu)化與創(chuàng)新數(shù)控車加工方法，能夠保證加工精準(zhǔn)度，提升加工效率[1]。

1數(shù)控車概述

1.1數(shù)控車工作原理

數(shù)控車在應(yīng)用過(guò)程中將傳統(tǒng)車床作為基本條件，在以往車床主體中應(yīng)用計(jì)算機(jī)數(shù)字化控制系統(tǒng)，從而形成一種新型車床。和以往車床進(jìn)行對(duì)比可以看出，數(shù)控車具有較高的自動(dòng)化程度，同時(shí)可以提升加工效率，確保加工的準(zhǔn)確度，所以得到廣泛應(yīng)用與推廣。另一方面，數(shù)控車與傳統(tǒng)車床的工作原理有所不同，其使用數(shù)控設(shè)備描述與編織需要處理的零件，然后傳輸?shù)接?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，最后展開(kāi)加工。實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程應(yīng)利用CNC設(shè)備、數(shù)字傳輸設(shè)備及控制面板等，詳細(xì)情況如圖1所示。通過(guò)對(duì)圖1進(jìn)行分析可以看出，數(shù)控車的主要工作流程主要是以下幾個(gè)方面：一是操控人員應(yīng)在機(jī)床的卡具上安裝需要加工的零件，然后利用控制面板把工件加工的形狀、精度及尺寸等錄入數(shù)控系統(tǒng)中，接著在數(shù)控系統(tǒng)中處理各種零件信息，同時(shí)利用數(shù)控設(shè)備把以上信息轉(zhuǎn)變?yōu)榇a存儲(chǔ)至程序中，然后把這些代碼錄入數(shù)控系統(tǒng)中，利用PLC系統(tǒng)把傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行計(jì)算，傳送指令到主軸伺服設(shè)備、電氣回路等其他輔助設(shè)備，最后數(shù)控系統(tǒng)按照原來(lái)輸入與轉(zhuǎn)變的數(shù)據(jù)推動(dòng)機(jī)床展開(kāi)操作，從而制造出符合要求的零件。

1.2影響數(shù)控車床加工精度的因素

數(shù)控車床的加工精度主要由兩個(gè)方面組成，一是操作系統(tǒng)，二是機(jī)械精度。一個(gè)制造企業(yè)如果要想在眾多企業(yè)中提高競(jìng)爭(zhēng)力，就必須具備高質(zhì)量的生產(chǎn)能力，這就要求數(shù)控車床提高其加工精度和專業(yè)操作水平，以優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程。滿足這些要求可以提高制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，并且增加企業(yè)的利潤(rùn)。數(shù)控車床加工產(chǎn)品的精度與操作人員的程序編輯水平、操作系統(tǒng)的精度、加工過(guò)程中所需的原材料等各種因素密切相關(guān)。相關(guān)人員在研究過(guò)程中需要對(duì)相關(guān)因素進(jìn)行分類。只有克服各方面的影響因素，才能從整體上提高數(shù)控車床的加工精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，最終致力于企業(yè)的發(fā)展。

2數(shù)控車床加工中存在的一些問(wèn)題

2.1軸類產(chǎn)品加工完成后存在錐度

通過(guò)分析過(guò)去數(shù)控車床的一些軸類產(chǎn)品的加工，我們知道許多產(chǎn)品在加工完成后都會(huì)有錐度。沒(méi)有辦法保證其產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。后期，企業(yè)需要對(duì)自己生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行梳理。這會(huì)增加產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程，降低生產(chǎn)效率，浪費(fèi)資金。造成這種現(xiàn)象的主要原因是：第一數(shù)控車床加工的產(chǎn)品主軸發(fā)生了偏移。第二，數(shù)控車床使用時(shí)間久。在實(shí)際的使用階段，數(shù)控車床的導(dǎo)軌并沒(méi)有得到一定程度的維修和保養(yǎng)，存在磨損情況，導(dǎo)致生產(chǎn)完成后軸類產(chǎn)品逐漸變細(xì)。第三，數(shù)控車床的卡盤沒(méi)有得到一定程度的維護(hù)。數(shù)控車床右側(cè)卡盤在生產(chǎn)軸類產(chǎn)品的過(guò)程中，長(zhǎng)期處于高壓運(yùn)行狀態(tài)，需要定期維護(hù)保養(yǎng)。如果沒(méi)有定期維護(hù)或者沒(méi)有及時(shí)更換嚴(yán)重?fù)p壞的卡盤，會(huì)減少物體的磨損，最終影響產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，導(dǎo)致一些廢品的產(chǎn)生。

2.2加工螺紋件存在誤差

數(shù)控車床加工螺紋零件時(shí)，在設(shè)計(jì)上會(huì)有一定的偏差。這個(gè)問(wèn)題主要是由下列原因?qū)е隆５谝粋€(gè)原因是相關(guān)數(shù)控車床的操作人員沒(méi)有嚴(yán)格控制螺紋零件的安裝，造成刀具的安裝位置與實(shí)際情況不一致，對(duì)數(shù)控車床的操作造成了一定的干擾。在數(shù)控車床的安裝過(guò)程中，一般采用手動(dòng)安裝的方法。工藝如果得不到有效的控制，會(huì)影響觸摸車床的精度。

2.3刀具加工參數(shù)存在較大誤差

刀具加工參數(shù)誤差是我國(guó)數(shù)控車床設(shè)備在實(shí)際使用中普遍存在的問(wèn)題，嚴(yán)重影響生產(chǎn)質(zhì)量。數(shù)控車床加工產(chǎn)品信息有一定的時(shí)間間隔，刀具補(bǔ)償會(huì)在該時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行。很多操作人員在輸入補(bǔ)償值后會(huì)觸碰測(cè)量按鈕，導(dǎo)致刀具的位置偏離正常位置，改變刀具參數(shù)，影響最終產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。數(shù)控車床的管理和控制程序也會(huì)影響刀具的加工參數(shù)發(fā)生變化，與實(shí)際要求不符。在數(shù)控車床的應(yīng)用過(guò)程中，有些測(cè)量數(shù)據(jù)需要技術(shù)人員進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量數(shù)據(jù)如果不準(zhǔn)確，會(huì)影響整個(gè)數(shù)控車床的運(yùn)行。

3提高數(shù)控車床加工精度的方法策略

3.1工作裝夾方式要規(guī)范

被加工工件數(shù)控車削帶的位置和運(yùn)行軌跡是否規(guī)范取決于工作裝夾方，因此需要對(duì)工作裝夾方式制定出相關(guān)的操作規(guī)定。相關(guān)操作的工作人員應(yīng)該嚴(yán)格按照正確的裝夾方式進(jìn)行，并檢查其緊固程度，防止偏差。對(duì)于部分結(jié)構(gòu)特殊以及復(fù)雜的零件，相關(guān)車床工作人員在選擇擰緊方式時(shí)，應(yīng)根據(jù)其特殊性制定不同的方案，防止因?yàn)椴磺‘?dāng)?shù)臄Q緊方式影響最終產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)度，從而導(dǎo)致產(chǎn)品不符合市場(chǎng)要求。

3.2加工工藝的科學(xué)安排

前期工作的核心內(nèi)容就是要明確數(shù)控車床的生產(chǎn)加工工藝。同時(shí)，可以提高加工精度。要對(duì)其整個(gè)加工工藝過(guò)程進(jìn)行全面分析，讓其完全符合實(shí)際的要求，防止操作失誤。如果不匹配，就無(wú)法在生產(chǎn)線上展示其數(shù)控車床的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還可能會(huì)對(duì)其最終產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響，并且浪費(fèi)企業(yè)的資源，因此要對(duì)其加工的工藝進(jìn)行全面分析，增加企業(yè)的生產(chǎn)效率，選擇最符合的加工方法。

3.3加工刀具的合理選擇

對(duì)于精細(xì)化零件加工操作過(guò)程中，應(yīng)保留充足的刀刃口與剛度，與此同時(shí)車刀自身的秀光刀刃不能過(guò)長(zhǎng)，通常刀刃的長(zhǎng)度控制在90度至93度偏角。根據(jù)具體操作狀況合理增添刀具自身的前后角與偏角等。通常情況下，零件加工刀具材料經(jīng)常使用型號(hào)為2A12的高強(qiáng)度硬鋁，這種材料自身具有的抗拉強(qiáng)度大于410MPa，屈服強(qiáng)度大于265MPa。在具體使用操作過(guò)程中，為了使零件加工的精度得到有效保障，應(yīng)打磨刀具的幾何角度。除此之外，為了在車削期間避免對(duì)零件加工產(chǎn)生不良影響，修光刀的長(zhǎng)度不得超過(guò)0.3mm[2]。數(shù)控車床的加工精度是否產(chǎn)生影響取決于選擇道具是否正確以及安裝是否準(zhǔn)確，同時(shí)和維護(hù)是否到位也有很大的關(guān)系。因此我們要根據(jù)對(duì)加工工藝的不同要以及結(jié)合數(shù)控車床不同的需求來(lái)綜合選擇合適的加工刀具。粗車應(yīng)選擇強(qiáng)度好和低磨損刀具。精車時(shí)要充分考慮刀具是否準(zhǔn)確，切削性能是否良好，以保證加工和切削的精度。此外，在刀具選擇時(shí)候，也應(yīng)該選擇刀具的材料。由于刀具大部分是應(yīng)用在高溫高壓下，因此要求刀具必須有良好的性能，在高溫下不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

3.4確定合適的加工路線

數(shù)控車加工過(guò)程中確定最合適的加工路線時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)問(wèn)題：第一，基本原則。明確最合適的加工路線是數(shù)控車加工方法改良的主要手段，這個(gè)改良應(yīng)按照以下幾點(diǎn)原則，如：簡(jiǎn)化數(shù)值計(jì)算、確保最短的加工路線、提升定位精準(zhǔn)度等，如此一來(lái)盡量節(jié)省空刀時(shí)間，縮減程序段，減輕編程的工作量，提升加工零件的精準(zhǔn)度。第二，明確詳細(xì)路線。針對(duì)點(diǎn)位控制的數(shù)控車而言，不用對(duì)刀具的運(yùn)動(dòng)路線進(jìn)行綜合考量，僅關(guān)心定位精準(zhǔn)度的要求，所以走刀路線的制定應(yīng)按照空行程最短的原則。在明確最合適的加工路線時(shí)，應(yīng)關(guān)注的刀具軸向的運(yùn)動(dòng)距離，工件孔深可以對(duì)該距離的大小產(chǎn)生直接影響。例如，數(shù)控車床車螺紋，進(jìn)給部門減速或者是加速過(guò)程中應(yīng)防止存在切削行為，這就需要引進(jìn)距離與超越距離。在平面零件車削期間，車削通常使用立刀側(cè)刃，為了避免接刀痕跡，提升零件表層質(zhì)量，需要高度重視刀具的切入與切出程序。第三，輪廓加工路線。當(dāng)外表面輪廓車削時(shí)，需要將車刀的切出點(diǎn)與切入點(diǎn)設(shè)置在零件曲線的延長(zhǎng)線上，這樣能夠防止零件表層出現(xiàn)劃痕，確保零件輪廓的光滑程度。當(dāng)零件內(nèi)輪廓表層車削時(shí)，零件輪廓的法線需要作為車刀的切出路徑與切入路徑，與此同時(shí)在兩個(gè)幾何元素相接位置設(shè)計(jì)切入點(diǎn)與切除點(diǎn)。需要注意的問(wèn)題是，零件輪廓加工時(shí)，如果出現(xiàn)停頓的現(xiàn)象，則會(huì)導(dǎo)致各個(gè)零部件處于失衡狀態(tài)，同時(shí)零件表面留下加工痕跡[3]。

3.5數(shù)控車床的編程過(guò)程要嚴(yán)格控制

我們需要在一定程度上控制整個(gè)數(shù)控車床的編程過(guò)程，在一定程度上規(guī)定刀具的行走路線，從而保證數(shù)控車床的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)?？梢陨a(chǎn)出高精度的產(chǎn)品。使生產(chǎn)質(zhì)量能夠滿足市場(chǎng)需求，不能脫離實(shí)際情況。因此，在生產(chǎn)產(chǎn)品之前，需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行深入的分析，以滿足圖紙的要求，提高加工效率和精度。此外，還可利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件，對(duì)其刀具的軌跡進(jìn)行合理的模擬，并對(duì)一些加工材料的使用特點(diǎn)、刀具的形狀以及加工工藝的要求進(jìn)行編程，從而設(shè)計(jì)出更合理的操作方案，提高其加工精度。

4探究如何提高數(shù)控車床加工精度的有效策略

4.1分析零件圖

數(shù)控車加工零件以前，應(yīng)深入分析加工工件的零件圖。第一，應(yīng)對(duì)零件圖中繪畫(huà)輪廓的正確性，標(biāo)記尺寸的精準(zhǔn)性、零件圖的封閉性及零件圖的清晰性等進(jìn)行深入分析；第二，全面分析工件的材料，明確尺寸的公差、材料表面的粗糙程度確定控制尺寸的精準(zhǔn)度，以便于挑選合適的道具、切削用量及刀具走線等；第三，分析零件圖中的形狀位置公差，從而明確加工基準(zhǔn)和裝夾的方案，與此同時(shí)應(yīng)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的副精度進(jìn)行綜合考量，從而明確是否需要技術(shù)性的賠償。

4.2設(shè)計(jì)加工方案

當(dāng)各種準(zhǔn)備工作做好后，應(yīng)確定實(shí)際的技工工藝方案。在具體加工期間，工藝方案應(yīng)按照以下幾點(diǎn)原則。一是先粗后精。為了使生產(chǎn)效率得到全面提高，確保工件加工質(zhì)量，在切削加工工作開(kāi)展過(guò)程中，應(yīng)科學(xué)合理的安排粗加工工序，清除精加工之前的加工余量，確保余量的均勻性與精加工的要求相匹配。當(dāng)確定粗加工的流程后，首先安排換刀，接著展開(kāi)半精加工與精加工。半精加工可以調(diào)節(jié)余量的均勻性，是過(guò)渡性工序，能夠?yàn)橄聜€(gè)環(huán)節(jié)的加工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在精加工工序合理安排期間，零件的最后輪廓主要是由最后一道持續(xù)加工而成。這時(shí)，需要對(duì)加工刀具的進(jìn)退刀位置慎重考量，防止持續(xù)輪廓中發(fā)生切入、切出及換刀等現(xiàn)象，確保工件表面的光滑度，防止出現(xiàn)滯留刀痕等情況。二是按照先近后遠(yuǎn)的原則。依據(jù)加工位置和對(duì)刀點(diǎn)距離確定遠(yuǎn)近，一般情況下應(yīng)率先加工與刀點(diǎn)距離比較近的位置，接著加工距離刀點(diǎn)比較遠(yuǎn)的位置，方便節(jié)省刀具的移動(dòng)距離，進(jìn)而節(jié)省空行程時(shí)間。對(duì)于車削加工，需要率先加工距離比較遠(yuǎn)的部位，使毛坯件的剛性得到明顯提升，進(jìn)而為切削提供便利條件。三是按照先內(nèi)后外的原則。對(duì)于內(nèi)表層與外表層均需要加工的零件，在設(shè)計(jì)方案期間，應(yīng)入手于內(nèi)型與內(nèi)腔設(shè)計(jì)，接著加工外表層，如此一來(lái)能夠更好的控制尺寸與形狀，使切屑的難度大大下降。四是保證最短的走刀路線。零件生產(chǎn)加工期間，非常有必要對(duì)走刀路線進(jìn)行管控，精加工切削時(shí)的走刀路線將零件輪廓作為核心，因此應(yīng)確定粗加工與空行程的走刀路線。換言之，需要確定刀具從對(duì)刀點(diǎn)出發(fā)至返回過(guò)程中經(jīng)過(guò)的各種路徑，如：刀具引入與切出、刀具引入等各種路徑?；诒ＷC零件加工質(zhì)量的前提下，需要對(duì)走刀路線的長(zhǎng)遠(yuǎn)加強(qiáng)控制，盡量減少路線，進(jìn)而節(jié)省生產(chǎn)實(shí)踐，避免出現(xiàn)磨損，從而提高生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)車加工方法理想的改進(jìn)效果。

4.3明確切削用量

數(shù)控車加工時(shí)，對(duì)切削用量的加工效率提出非常高的要求，其在數(shù)控車加工工藝中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，切削用量包含很多種元素，如：切削的進(jìn)給量、速度和背吃刀量等。挑選切削用量的主要原因是被切削用具、加工材料和切削的條件。切削速度的挑選和刀具的直徑存在直接關(guān)系。假如使用的刀具直徑相對(duì)較大，車床的剛性較強(qiáng)，則可以使用較快的切削速度。隨著其切削深度的不斷增加，可以減少走刀的次數(shù)，節(jié)省走刀的時(shí)間，提升生產(chǎn)效率。進(jìn)給量的明確應(yīng)按照加工的精度等條件進(jìn)行判斷，基于確保工件質(zhì)量的基礎(chǔ)上提升進(jìn)給量。基于切削深孔等排屑比較困難的工作應(yīng)減少進(jìn)給量。然而基于背吃刀量與側(cè)吃刀量保持相同的狀況下，應(yīng)減少次數(shù)，節(jié)省切削時(shí)間，最終使生產(chǎn)效率得到明顯提升[4]。

4.4優(yōu)化數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)流程

數(shù)控車床在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格遵循剛性原則，讓車床的應(yīng)力變形均勻的分布到應(yīng)力傳遞的部位，防止剛性較弱的零件出現(xiàn)，避免車床局部結(jié)構(gòu)變形。同時(shí)值得一提的是，數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)重心對(duì)車床的動(dòng)態(tài)特性影響很大。通過(guò)降低重心高度，可以不斷提高振動(dòng)的模態(tài)頻率，進(jìn)而提高數(shù)控車床的加工精度。因此，在保證結(jié)構(gòu)能滿足剛度的基礎(chǔ)上，應(yīng)采用減少上部結(jié)構(gòu)材料使用的方式，有效降低車床整體重心。此外，優(yōu)化主軸系統(tǒng)的熱特性也可以提高數(shù)控車床的精度。

4.5預(yù)拉伸螺桿，降低螺桿熱變形的幾何精度

目前，我國(guó)數(shù)控技術(shù)變化升級(jí)迅速，數(shù)控車床不斷發(fā)展，在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。為了適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，數(shù)控車床的切削速度和加工精度不斷提高。然而，由于切削速度的影響，數(shù)控車床的螺桿經(jīng)常出現(xiàn)發(fā)熱和伸長(zhǎng)。因此，只有克服螺桿冷熱變形的幾何精度，才能保證高精度的可靠性。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以采用預(yù)拉伸螺桿的方法。一般來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)數(shù)控車床的過(guò)程中，螺桿會(huì)被提前拉伸到熱變形的伸長(zhǎng)率，從而最終保證螺桿在冷熱后的長(zhǎng)度變形一致，最終達(dá)到機(jī)床冷熱狀態(tài)下被加工產(chǎn)品的幾何精度。

5結(jié)論

近年來(lái)，隨著制造業(yè)突飛猛進(jìn)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，數(shù)控技術(shù)得到廣泛應(yīng)用與普及，數(shù)控技術(shù)在制造業(yè)快速發(fā)展中發(fā)揮著重要的推動(dòng)作用，全面提高了制造業(yè)的水平，加快市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型與發(fā)展。然而生產(chǎn)工藝在數(shù)控車加工過(guò)程中起著舉足輕重的作用，為了提高數(shù)控車加工的效率，應(yīng)優(yōu)化加工方法，使用恰當(dāng)?shù)墓に噮?shù)提高工藝水平。此篇文章在研究過(guò)程中從分析零件圖、確定合適的加工路線、設(shè)計(jì)加工方案、選擇恰當(dāng)?shù)牡毒?、明確切削用量及明確定位和裝夾方案等方面探討了數(shù)控車加工方法的改進(jìn)，從而提高數(shù)控車的加工效率，保證數(shù)控車的加工質(zhì)量。

作者:林新 韋德周 單位:柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院