数控车削加工精度控制
摘要: 数控车削加工技术已广泛应用于机械制造行业,如何高效、合理、按质、按量完成工件的加工,每个从事该行业的工程技术人员或多或少都有自己的经验。现以广州数控设备厂生产的GSK980TB系列机床为例,介绍几例数控车削加工精度控制技巧。
关键词: 数控车削 控制 尺寸精度 技巧
机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数相符合的程度。它们之间的差异称为加工误差。加工误差的大小反映了加工精度的高低。误差越大加工精度越低,误差越小加工精度越高。在数控车削加工中,保证加工精度常见的方法以广州数控设备厂生产的GSK980TB系列机床为例简要介绍。
1)修改刀补值保证尺寸精度
由于第一次对刀误差或者其他原因造成工件误差超出工件公差,不能满足加工要求时,可通过修改刀补使工件达到要求尺寸,保证径向尺寸方法如下:
a. 绝对坐标输入法
根据“大减小,小加大”的原则,在刀补001～004处修改。如用1号外圆车刀加工工件尺寸大了0.01mm,而002处刀补显示是X5.98,则可输入X5.97,减少1号刀补。
b. 相对坐标法
如上例,根据“大减小,小加大”的原则,在刀补001～004处修改。如用1号外圆车刀加工工件尺寸大了0.01mm,而002处刀补显示是X5.98,则可在刀补001处输入U-0.01,减少1号刀补,使刀补变为X5.97,再加工工件将达到设计尺寸精度要求。
2)半精加工消除丝杆间隙影响保证尺寸精度
对于大部分数控车床来说,使用较长时间后,由于丝杆间隙的影响,加工出的工件尺寸经常出现不稳定的现象。这时,我们可在粗加工之后,进行一次半精加工消除丝杆间隙的影响。如用1号刀G71粗加工外圆时,可在001刀补处输入U0.5,当调用G70精车一次,停车测量后,再在001刀补处输入U-0.5,再次调用G70精车一次。经过此番半精车、精车,消除了因速度改变丝杆间隙变化的影响,从而保证了加工尺寸精度的稳定。
3)程序编程坐标正确选择保证尺寸精度
a. 绝对坐标编程保证尺寸精度
编程有绝对编程和相对编程。相对编程是指在加工轮廓曲线上,各线段的终点位置以该线段起点为坐标原点而确定的坐标系。也就是说,相对编程的坐标原点经常在变换,连续位移时必然产生累积误差,绝对编程是在加工的全过程中,均有相对统一的基准点,即坐标原点,故累积误差较相对编程小。数控车削工件时,工件径向尺寸的精度一般比轴向尺寸精度高,故在编写程序时,径向尺寸最好采用绝对编程。
b.相对坐标编程保证尺寸精度
对于零件图中某段尺寸精度要求很高的零件,该段最好采用相对坐标编程,防止前级加工误差累计到本级尺寸加工,同时也将提高该段零件尺寸精度保证加工的难度。考虑到加工及编写程序的方便,轴向尺寸常采用相对编程,但对于重要的轴向尺寸,最好采用绝对编程。
4)修改程序和刀补控制尺寸
数控加工中,我们经常碰到这样一种现象:程序自动运行后,停车测量,发现工件尺寸达不到要求,尺寸变化无规律。如用1号外圆刀加工工件,经粗加工和半精加工后停车测量,各轴段径向尺寸如下:φ40.06mm、φ30.04mm及φ18.02mm。对此,笔者采用修改程序和刀补的方法进行补救,方法如下:
a. 修改程序
原程序中的X40.06改为X40.0,X30.04改为X30.0,X18.02改为X18.0,这样一来,各轴段均达到名义尺寸的统一公差 ,
b. 改刀补
原程序中的X40.06不变,X30.04改为X30.02,X18.02改为X18.04,这样一来,各轴段均与名义尺寸的统一偏差0.06 ,在1号刀刀补001处输入U-0.06。
经过上述程序和刀补双管齐下的修改后,再调用精车程序,工件尺寸一般都能得到有效的保证。
5)车刀刀尖半径补偿保证尺寸精度
编制数控车床加工程序时,理论上是将车刀刀尖看成一个点,但为了提高刀具的使用寿命和降低加工工件的表面粗糙度,通常将刀尖磨成半径不大的圆弧(一般圆弧半径R是0.4―1.6之间),很显然假想刀尖点与实际切削点是不同点,所以如果在数控加工或数控编程时不对刀尖圆角半径进行补偿,仅按照工件轮廓进行编制的程序来加工,势必会产生加工误差。因此,要保证零件加工精度,在数控加工尤其精加工一定要进行车刀刀尖半径补偿。
广州数控设备厂生产的GSK980T系列机床具有刀尖圆弧半径补偿功能(即G41左补偿和G42右补偿功能)。编程时可直接根据零件轮廓形状进行编程,编程时可假设刀具圆角半径为零,在数控加工前必须在数控机床上的相应刀具补偿号输入刀具圆弧半径值,加工过程中,数控系统根据加工程序和刀具圆弧半径自动计算假想刀尖轨迹,进行刀具圆角半径补偿,完成零件的加工。刀具半径变化时,不需修改加工程序,只需修改相应刀号补偿号刀具圆弧半径值即可。需要注意的是:除了输入刀头圆角半径外,还应输入假想刀尖相对于圆头刀中心的位置,这是由于内、外圆车刀或左、右偏刀的刀尖位置不同。
数控切削加工是基于数控程序的自动化加工方式,实际加工中,操作者只有具备较强的程序指令运用能力和丰富的实践技能,方能编制出高质量的加工程序,加工出高质量的工件。
参考文献
1、陈洪涛.数控加工工艺与编程.高等教育出版社,2003.9
2、李华志.数控加工技术.电子科技大学出版社,2007.6
3、潘玉松.数控设备与编程.电子科技大学出版社,2007.6
4、GSK980TB车床数控系统使用手册
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