數(shù)控銑床是現(xiàn)代機(jī)械加工中廣泛使用的數(shù)控機(jī)床。數(shù)控銑床具有高效率、高精度、高柔性等特點(diǎn)。一般來說，數(shù)控銑床加工的零件尺寸都比較大。當(dāng)我們使用數(shù)控銑床時(shí)，如何保證零件的尺寸精度，優(yōu)化零件的加工工藝和高效的精加工方法，清晰、高效、合理地完成零件的加工，保質(zhì)保量，是每個(gè)從事機(jī)械加工行業(yè)的人都需要關(guān)注和追求的。本文介紹了兩種可以在數(shù)控銑床上精加工零件的方法:一種是在數(shù)控編程軟件中將余量設(shè)置為中差來調(diào)整精加工尺寸，另一種是利用軟件編程畫中差，利用機(jī)床上的刀具磨損來調(diào)整精加工尺寸。
但是，我國數(shù)控技術(shù)的研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展還存在很多問題，特別是在技術(shù)創(chuàng)新能力、先進(jìn)數(shù)控加工技術(shù)的普及和普及率等方面。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)力得到了前所未有的提高，數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)加工中的應(yīng)用越來越廣泛。一般數(shù)控銑床加工的零件尺寸都比較大。如何在保證零件尺寸精度的同時(shí)，使加工工藝和精加工方法更加明確，保質(zhì)保量高效合理的完成零件的加工，是每個(gè)從事機(jī)械加工行業(yè)的人都應(yīng)該關(guān)注和總結(jié)的。作者從事數(shù)控銑床教學(xué)和工廠加工多年，加上十年職業(yè)院校技能大賽數(shù)控銑床項(xiàng)目指導(dǎo)老師的經(jīng)驗(yàn)。現(xiàn)在給大家分享一些零件加工中的線性尺寸控制技巧。
在數(shù)控銑床上加工的零件的線性尺寸，簡稱尺寸，是指兩點(diǎn)之間的距離，如直徑、半徑、寬度、深度、高度、中心距等。普通三軸數(shù)控銑床有x/y/z軸，它們由三個(gè)獨(dú)立的伺服電機(jī)控制器控制，控制各軸的定位精度。影響各軸加工精度的因素很多。通過查閱資料，我們現(xiàn)在列出幾類影響各軸加工精度的誤差，大致可以分為以下幾類:
①機(jī)床誤差。機(jī)床誤差是指機(jī)床的制造誤差、安裝誤差和磨損。包括機(jī)床導(dǎo)軌的導(dǎo)向誤差、機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)誤差和機(jī)床傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差。
②加工原理誤差。加工原理誤差是指以近似的葉片型線或近似的傳動(dòng)關(guān)系進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。在螺紋、齒輪和復(fù)雜曲面的加工中，經(jīng)常出現(xiàn)加工原理誤差。
③調(diào)整誤差。機(jī)床調(diào)整誤差是指由于調(diào)整不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的誤差。
④工件中的殘余應(yīng)力
⑤加工場地的環(huán)境影響。加工現(xiàn)場經(jīng)常會(huì)有很多小金屬屑。如果這些金屬屑位于零件的定位面或孔上，就會(huì)影響零件的加工精度。對(duì)于高精度加工，一些肉眼看不見的小金屬屑會(huì)影響精度。
⑥制造誤差和夾具磨損。夾具的誤差主要指定位元件、刀具導(dǎo)向元件、分度機(jī)構(gòu)、夾具等的制造誤差。夾具組裝后，上述部件工作面之間的相對(duì)尺寸誤差；使用過程中夾具工作表面的磨損。
⑦制造誤差和刀具磨損。刀具誤差對(duì)加工精度的影響因刀具類型而異。
⑧工藝系統(tǒng)受力變形。在切削力、夾緊力、重力和慣性力的作用下，工藝系統(tǒng)會(huì)發(fā)生變形，破壞被調(diào)整工藝系統(tǒng)各部件的相互位置關(guān)系，導(dǎo)致加工誤差的產(chǎn)生，影響加工過程的穩(wěn)定性。主要考慮機(jī)床、工件的變形和工藝系統(tǒng)的總變形。
⑨過程系統(tǒng)的熱變形。在加工過程中，工藝系統(tǒng)受到內(nèi)部熱源(切削熱、摩擦熱)或外部熱源(環(huán)境溫度、熱輻射)的加熱變形，從而影響加工精度。綜上所述，有九個(gè)因素會(huì)影響加工精度，但在加工過程中，這些因素在同一機(jī)床、同一環(huán)境下會(huì)減弱，主要留下工藝系統(tǒng)的調(diào)整誤差和應(yīng)力變形。
機(jī)床調(diào)整誤差是指由于調(diào)整不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的誤差。現(xiàn)在為了削弱機(jī)床的調(diào)整誤差，我們在每次精加工過程中把轉(zhuǎn)速進(jìn)給固定在刀具的合理范圍內(nèi)，在每次精加工過程中固定切削量，以消除切屑力的反作用力對(duì)被削弱的機(jī)床產(chǎn)生的切削誤差的影響。切削參數(shù)以固定速度進(jìn)給后，軟件編程中的精加工次數(shù)分為兩次，兩次間隔為0.015mm，保證每次切削量一致，消除削弱讓刀的因素。另一方面，機(jī)床各軸的絲杠側(cè)隙不一致，調(diào)整尺寸時(shí)，分別按X方向、Y方向、Z方向調(diào)整。在精加工零件之前，我們用粗加工刀具對(duì)工件進(jìn)行粗加工，并留有大約0.5毫米的精加工余量。
1、將數(shù)控加工編程軟件上的余量設(shè)置為中偏差來調(diào)整精加工尺寸的方法如下:
X方向精加工法:首先在零件加工圖上找一個(gè)用千分尺很容易測出的凸臺(tái)特征尺寸作為參考尺寸。比如尺寸為550-0.02，在編程軟件上編制精加工程序，軟件上精加工程序的余量設(shè)置為公差的中值-0.01，補(bǔ)償改為機(jī)床。半精加工一次，測量尺寸，修改機(jī)床上對(duì)應(yīng)刀號(hào)的磨損值。同時(shí)對(duì)稱精加工凸臺(tái)特征的左右兩側(cè)，通過多次使用同一程序精加工到尺寸的中間值，例如55-0.01。在尺寸可接受的范圍內(nèi)，尺寸合格后在機(jī)床上記下相應(yīng)刀具的磨損值，然后以該刀具在X方向的磨損值為準(zhǔn)。
我們將驗(yàn)證X方向的其他特征尺寸，當(dāng)其他凸臺(tái)尺寸為45+0.01-0.01時(shí)，我們可以計(jì)算出45+0.00的尺寸偏差。我們會(huì)在編程軟件上編制精加工程序，在軟件上設(shè)置精加工程序的余量為公差0的中值，將補(bǔ)償改為機(jī)床。生成的程序?qū)霗C(jī)床，導(dǎo)入機(jī)床進(jìn)行精加工就可以得到45的尺寸。用千分尺測量，測量誤差小于0.003毫米。該方法驗(yàn)證了同一凸臺(tái)尺寸的兩種計(jì)算方法。
然后，以此類推，X方向其他維度的邊距值設(shè)置為中值。補(bǔ)償改為機(jī)床。生成的程序?qū)霗C(jī)床，再導(dǎo)入機(jī)床進(jìn)行精加工。用同樣的方法計(jì)算。按照這個(gè)方法，經(jīng)過多次驗(yàn)證，反復(fù)試驗(yàn)，都是正確的。y方向尺寸精加工方法:首先在零件加工圖上找一個(gè)可以用千分尺方便測量的凸臺(tái)特征尺寸作為參考尺寸。比如尺寸為250-0.02，在編程軟件上編制精加工程序，軟件上精加工程序的余量設(shè)置為公差的中值-0.01，補(bǔ)償改為機(jī)床。
半精加工一次，測量尺寸，修改機(jī)床上對(duì)應(yīng)刀號(hào)的磨損值。同時(shí)對(duì)稱精加工凸臺(tái)特征的左右兩側(cè)，用同一程序多次精加工到尺寸的中位誤差，例如25-0.01。在合格尺寸范圍內(nèi)，尺寸合格后在機(jī)床上記下相應(yīng)刀具的磨損值，然后以該刀具在Y方向的磨損值為準(zhǔn)。
我們將驗(yàn)證Y方向的其他特征尺寸，當(dāng)其他凸臺(tái)尺寸為65+0.01-0.01時(shí)，我們可以計(jì)算出65+0.00的尺寸偏差。我們會(huì)在編程軟件上編制精加工程序，在軟件上設(shè)置精加工程序的余量為公差0的中值，將補(bǔ)償改為機(jī)床。生成的程序?qū)霗C(jī)床，導(dǎo)入機(jī)床進(jìn)行精加工就可以得到65的尺寸。用千分尺測量，測量誤差小于0.003毫米。該方法驗(yàn)證了同一凸臺(tái)尺寸的兩種計(jì)算方法。其次，以此類推，Y方向其他維度的邊距值設(shè)置為中值。補(bǔ)償改為機(jī)床。生成的程序?qū)霗C(jī)床，再導(dǎo)入機(jī)床進(jìn)行精加工。用同樣的方法計(jì)算。按照這個(gè)方法，經(jīng)過多次驗(yàn)證，反復(fù)試驗(yàn)，都是正確的。
2、用軟件編程圖形畫中差，利用機(jī)床上的刀具磨損調(diào)整精加工尺寸的方法如下:
X方向尺寸精加工法:精加工尺寸前，對(duì)零件進(jìn)行粗加工。在精加工尺寸之前，我們將機(jī)床上精加工刀具的相應(yīng)磨損改為0.2。這種方法需要先計(jì)算出圖紙中尺寸公差的中值。在軟件編程中，每一個(gè)需要尺寸公差的尺寸都以公差的中值為標(biāo)準(zhǔn)尺寸繪制到cg動(dòng)畫中。比如某個(gè)320-0.02的尺寸，實(shí)際上是按照32-0.01畫成圖的。完成試切時(shí)，只需將軟件編程余量設(shè)置為0，將補(bǔ)償換到一臺(tái)機(jī)床上，送機(jī)床加工即可。先半成品一刀，測量這個(gè)尺寸并在機(jī)床上修改這個(gè)刀號(hào)下的磨損值，直到尺寸無限接近32-0.01，修復(fù)磨損。X方向的其他尺寸用同一把刀修剪，程序余量設(shè)置為0，然后送到機(jī)床直接修剪其他尺寸。用千分尺測量，測量誤差小于0.003毫米。如果在加工中使用第二把精加工刀，同樣的原理也適用。
Y方向尺寸精加工方法:Y方向尺寸。在精加工尺寸之前，我們將機(jī)床上精加工刀具的相應(yīng)磨損改為0.2。這種方法需要先計(jì)算出圖紙中尺寸公差的中值。在軟件編程中，每個(gè)需要尺寸公差的尺寸都以公差的中值作為標(biāo)準(zhǔn)尺寸繪制到cg動(dòng)畫中。例如，220-0.02的尺寸實(shí)際上是按照22-0.01繪制到圖紙中的。完成試切時(shí)，只需將軟件編程余量設(shè)置為0，將補(bǔ)償換到一臺(tái)機(jī)床上，送機(jī)床加工即可。先半成品一刀，在機(jī)床上測量尺寸并修改此刀號(hào)下的磨損值，直到尺寸無限接近22-0.01，修復(fù)磨損。X方向其他尺寸用同一把刀完成尺寸程序余量并置0，送機(jī)床直接完成其他尺寸。
用千分尺測量，測量誤差小于0.003毫米。如果在加工中使用第二把精加工刀，同樣的原理也適用。修復(fù)Z軸深度尺寸時(shí)，也是計(jì)算誤差。盡量用同一把刀完成不同高度的底面，節(jié)省測量和調(diào)整的時(shí)間。比如粗加工，底部尺寸的精加工量只有0.2左右，先精加工總厚度，再精加工其他深度尺寸，以上表面為基準(zhǔn)進(jìn)行測量。
為了保證精加工后的表面質(zhì)量，精加工時(shí)的進(jìn)給速度不能超過600毫米/分鐘。當(dāng)該補(bǔ)償功能應(yīng)用于同一工具時(shí)，該變化被視為機(jī)床的磨損。牢記這兩種保證大小的方法，在編程中靈活運(yùn)用，可以大大簡化編程工作，達(dá)到快速準(zhǔn)確的效果。
1、自動(dòng)識(shí)別機(jī)床精度誤差，自動(dòng)補(bǔ)償機(jī)床精度。
2.代替人工，做自動(dòng)對(duì)中、找邊、測量、坐標(biāo)系自動(dòng)校正、自動(dòng)修刀。
3.直接在機(jī)床上測量大型復(fù)雜零件的曲面。
4.提高現(xiàn)有機(jī)床的加工能力和精度。大型單件產(chǎn)品在線校正一次完成，無需二次裝夾和返工修復(fù)。
5.比較測量結(jié)果并報(bào)告。
6.提效增產(chǎn)，保證產(chǎn)品合格率。
目前，針對(duì)機(jī)械制造加工行業(yè)遇到的產(chǎn)品合格率低、加工效率低、人工成本高等共性問題，使用測量系統(tǒng)和測量設(shè)備提升機(jī)床精度校準(zhǔn)，可以提高工作效率，減少輔助夾緊時(shí)間，自動(dòng)測量直線度，快速定位夾具位置，自主定位，控制手動(dòng)調(diào)整時(shí)間。