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淺（qiǎn）談數控銑床加工中線性尺（chǐ）寸的控製方法

2022-9-7 來源：龍岩華僑職業中（zhōng）專學校作者：王斌紅

摘要：數控銑床是一種在（zài）現代機械（xiè）加工中使用（yòng）較為廣泛的數控機（jī）床。數控銑床具有高效率、高精度、高柔性等特點，一般來（lái）說，使用數（shù）控銑床加（jiā）工（gōng）的零件一（yī）般尺寸相對較多。我們在使用（yòng）數控（kòng）銑床時（shí），如何保證零件的尺寸精度，優（yōu）化零件加工工藝和高效精加工方法，明朗化，高效合理、按質按量的完成零件的加工，是每一個從事機械加工行業人所需要重視和追求的。本（běn）文介紹了兩種能應用（yòng）在數控銑床上的（de）精加（jiā）工零件尺寸的方法：其（qí）中（zhōng）一種是使用數控加工編程軟件上餘量設（shè）置為中差來調整精修（xiū）尺寸，另（lìng）一種使用軟件（jiàn）編程圖形繪製中差使用機床上刀（dāo）具磨（mó）耗（hào）來調整精修（xiū）尺寸。

關鍵（jiàn）詞：數控銑床；線性（xìng）尺寸（cùn）控製；餘量；轉（zhuǎn）速；磨耗

在中國，數控技術和數控設（shè）備的（de）發展近年來得到國家和各級政府的高度重視（shì）。近年來我國在（zài）世界技能大賽上數控車技（jì）工技術、數控銑加工技術兩個賽項都獲得了金牌。這說明（míng）在國家和各級政府的重視下，我國的（de）世界技能大賽各賽項專家、教練的努力下，我國參賽選手掌握的（de）數控加工技術取得了相當大的進步。近年來特別（bié）是在通用微（wēi）機數控領域（yù），以 PC 平台為基礎的國產數控係（xì）統，已經走（zǒu）在了世界前列。

但是，我（wǒ）國在數控技術研究和（hé）產業發展方麵亦存在不少問題（tí），特別是在技術（shù）創新能力、先進數控加工技術普及麵和普及率等方麵情況尤為突出。隨著科技（jì）的發展，生產力得（dé）到空前提升，數控機床在生產加工中應用越來越廣（guǎng）泛，數控銑床（chuáng）上加工的零件在加工時（shí）一（yī）般尺寸相對較多，如何（hé）在保證零件尺寸精度的同時使加工工藝和精加工方法更加的明朗化，高效合理、按質按量的完成零（líng）件的加工，是每一個從事（shì）機械加工行（háng）業人所要重視和總（zǒng）結的。筆者從事（shì）數控銑床教學及工（gōng）廠加工多年，加之擔任職業院校技能大賽數控銑床項目指導教師十年的經驗。現就（jiù）零件加（jiā）工中一些線性尺寸（cùn）的控製技巧跟大家分享。

數控銑床上加工的零件中（zhōng）的線性尺寸（cùn），簡稱尺寸，是指兩點之間的距離，如直徑、半徑、寬（kuān）度、深度、高度、中心距等。普通（tōng）三（sān）軸數控銑床有 x/y/z 個軸，他們分別由三個單獨的伺服電機控製器來分別控製各軸的定位精度。影響各軸加工精度的因素有很多。通過查閱資料我們現列出（chū）影（yǐng）響各（gè）軸加工精度的幾類因素（sù），總結（jié）一下大致可以分為以下幾類：

①機床誤差。機床誤差（chà）是指機床的製造誤差、安裝誤差和磨損。主要包括機床導軌導向誤差（chà）、機床主（zhǔ）軸回轉誤差、機床傳動鏈的傳動誤差。

②加（jiā）工原理誤差。加工原理誤差是指采用了近似的刀刃輪廓或近似的傳動關係進行加工而產生的誤差（chà）。加工原理誤差多出現於螺紋、齒輪、複雜曲麵加工中。

③調整誤差。機床的調（diào）整誤（wù）差是指由於調整（zhěng）不準確而產生的誤（wù）差。

④工件內部的殘餘應力

⑤加（jiā）工現（xiàn）場環境影響。加工現場（chǎng）往（wǎng）往有許多細小（xiǎo）金屬（shǔ）屑，這些金屬屑如果存在與零件定位麵或（huò）定位孔位置就會影響零件加（jiā）工精度，對於高精度加工，一些（xiē）細（xì）小到目視不到的金屬屑都會影響到精度。

⑥夾具的製造誤差和磨（mó）損。夾具的誤差主要指：定（dìng）位元件、刀具導向元件、分度機構、夾具體等的製造誤（wù）差；夾具裝配後，以上（shàng）各種元件工作麵間的相對尺寸誤差；夾具在使用過程中工作表麵的磨損。

⑦刀具的製造（zào）誤差和磨損。刀具誤差對加工精度的影響根據刀具的（de）種類不同而異。

⑧工藝係（xì）統受力變形。工藝係統在切削力、夾緊力、重力和慣性力等作用（yòng）下會產生（shēng）變形，從（cóng）而破壞了已調整好的工藝係統各組成部分的相互位（wèi）置關係，導致加工誤差的產生，並影響加工過程的穩定性。主要考慮機床變形、工件變形以及工藝係統的總（zǒng）變形。

⑨工藝係統的熱變形。在加工過程中，由於內部熱源（切削熱、摩擦熱）或外（wài）部熱源（環境溫（wēn）度、熱輻射）產熱使工藝係統受熱而發生變形，從而（ér）影響加工精度。綜上九種因素會影響加工（gōng）精度，但是我們在加工過程中在（zài）同一機床同一環境（jìng）下這些因素作用變弱，主要剩下（xià）調

整誤差和工藝係統受力變形。

機（jī）床的調整誤差是指由於調整不準確而產生的誤（wù）差。現（xiàn）在我們為了將（jiāng）機床的調整誤差的因素（sù）弱化，又將每次精加工時的轉速（sù）進給在刀（dāo）具（jù）合理範圍內（nèi）固定下來，還有就是每次精修切削量固（gù）定，消除弱化機床受切屑力反作用讓刀誤差（chà）的影響。在固定轉速進給切削參數後，將軟件編程中精加工（gōng）次數分為兩（liǎng）次，兩次（cì）間隔0.015mm。保證每次切削量一致消除減（jiǎn）弱機床讓刀因素。另機床各軸的絲杆（gǎn）反向間隙不一致，所以調整尺寸時按 x方向、y 方向、z 方向分別（bié）去調整。在精修（xiū）零件前，我們在使用粗加工（gōng）刀具對工件進行粗加工並留有大約 0.5mm 的精加工餘量。

由於粗加工時夾持力會使工件（jiàn）產生一定量的變形（xíng），所以粗加工完畢後需（xū）要先鬆開虎鉗再次使用合適的夾緊力調整（zhěng）減小夾持力的大小（xiǎo），使工件恢複形變或減小形變。重新裝（zhuāng）夾後（hòu）打表對刀換上精加工刀具調整轉速進給。分別在 xyz 三個方（fāng）向上去精修尺寸。在精修 xy 兩軸上尺寸有兩種方式（shì），其中一種是使（shǐ）用數控加工編程軟件上餘量設置為中差來調整精修尺寸，另一種使用（yòng）軟件編程圖形繪製中差使用機床上刀（dāo）具磨耗來調整精修尺寸。

①使用數控加工編程軟件上餘量設置為中差來調整精修尺寸方法操（cāo）作如下：x 方向的尺寸精修方法：首先（xiān）在零件（jiàn）加工圖上（shàng）找到一個（gè）可以（yǐ）方便使用千分尺（chǐ）測量的（de）凸台特征的尺寸作為（wéi）基（jī）準尺寸。例如尺寸 550-0.02，在編程軟件上編製精修程序，將軟件上精修程序的餘量設置成公差的中值-0.01，補償改為機床。先半精加（jiā）工一次，測量該尺寸並對機床上對應的刀號磨耗值的修改對（duì）該凸台特征的左右兩側同（tóng）時對稱精修，將使用同一程序分多次（cì）精加工到該尺寸的中差例如 55-0.01，在（zài）該尺寸合格範圍內，記下該尺寸合格後機床上（shàng）對（duì）應刀具的磨耗值，這時（shí）將 x 方向上這個刀具的磨耗值作為標（biāo）準。

我們將其他在 x 方向的特征尺寸來驗證（zhèng），另一個凸台尺寸 45+0.01-0.01精修時可以計算尺寸（cùn）中（zhōng）差45+0.00 在編程軟（ruǎn）件上編製精修程序，將軟件上精修程序的餘量設置成公差的中值 0，補償改為機床。生成程序傳入機床，導入機床精修可得 45 這個尺寸（cùn）。用千分尺（chǐ）測量驗證，經測量誤差不超過（guò） 0.003MM。此方（fāng）法驗證同是凸台的兩個尺寸計算方法。

其次類推 x 方向其他尺寸的餘量值都設為中差值。補償改為機床。生成程序傳入機床，導入機床精修可得（dé）。同一方（fāng）法計算。據此方法，驗證多次（cì），屢試正（zhèng）確。y 方向的尺寸（cùn）精修方法：首先在零件加工（gōng）圖上找到一個可以方便（biàn）使用（yòng）千分尺測量的凸台特（tè）征的尺（chǐ）寸作為基準尺寸。例如尺寸 250-0.02，在編程軟件上編製精修（xiū）程序，將（jiāng）軟件上精修程序的餘量設置成公差（chà）的中值-0.01，補償改（gǎi）為機床。

先半精（jīng）加工一次，測量該（gāi）尺寸並對機床上對應的刀號磨耗值的修改對該凸台特征的左右兩側同（tóng）時對稱精修，將使用同一程序分多次精加工到該尺寸的中差例如 25-0.01，在該尺（chǐ）寸合格範圍內，記下該尺寸合格後機床上對應刀具的磨耗值，這時（shí）將 y 方向上這個（gè）刀具的磨耗值作為標準。

我們將其他在 y 方向的特征尺寸來（lái）驗證，另一個凸台尺寸 65+0.01-0.01精（jīng）修時（shí）可以（yǐ）計算尺（chǐ）寸中差（chà） 65+0.00 在（zài）編程軟件上編製精修程序，將軟件上精修程（chéng）序的餘量（liàng）設置（zhì）成公（gōng）差的中值 0，補償改為機床。生成程序傳入機床，導入機床精修可得 65 這個尺寸。用千分尺測（cè）量驗證，經測（cè）量誤差不超過 0.003MM。此方法驗（yàn）證同是凸台的兩個（gè）尺寸計算方法。其次類推 y 方向其他尺寸的餘量（liàng）值都（dōu）設為中差值。補償改為（wéi）機床。生成程序傳入機床，導入（rù）機床精修可得（dé）。同一方法計算。據此方法，驗證多（duō）次，屢試（shì）正確。

②使用軟件編程圖形繪製（zhì）中差使（shǐ）用機床（chuáng）上刀（dāo）具磨耗來調整（zhěng）精修尺寸方法如下：x 方向的（de）尺寸精修方法：在精修尺寸前，先將（jiāng）零件進行粗（cū）加工。精修尺寸前，我們（men）將機床（chuáng）上精修刀具上相應磨耗改成 0.2。此方法需要將圖紙裏的尺（chǐ）寸公差中值先計算出（chū）來，在軟件編程裏的每（měi）一個需要尺寸公差（chà）的尺寸用公差的中間值為標準尺寸畫入電腦（nǎo）圖（tú）形，例如某尺寸 320-0.02實際按 32-0.01 畫（huà）入圖（tú）中。精加工試切時隻需將軟件編（biān）程餘量設置為 0，補償改（gǎi）為機床，發送到機床（chuáng）中加工，先（xiān）半（bàn）精（jīng）加工一刀，測量該尺寸並修改機床中此刀號下磨耗值直到尺寸無限接近 32-0.01 合格，將磨耗固定（dìng）不變，x 方向其他的尺寸使用（yòng）同一把刀精修尺寸程序餘量都設（shè）置為 0，發送到機床直接精修其（qí）他尺寸。用千分尺測量驗證，經測量誤（wù）差不超過 0.003MM。如果（guǒ）加（jiā）工中（zhōng）使用有第二把精修刀也是同樣原理。

y 方向的尺寸精（jīng）修方法：y 方（fāng）向的尺寸。精修尺寸前，我們將機床上精修刀（dāo）具上相應磨耗改成 0.2。此方法（fǎ）需要將圖紙裏的尺（chǐ）寸公差中值先計算出來，在軟件編程裏的每一個（gè）需要尺寸公（gōng）差的尺寸用公差的中間值為標準尺寸畫入（rù）電腦圖形，例如某尺寸 220-0.02實際按 22-0.01 畫入圖中。精加工試切時隻（zhī）需將（jiāng）軟件編程餘量設置為 0，補償改為機床，發送到機床中加工，先（xiān）半精加工一刀，測量該尺寸並修改機床中此刀號下磨耗值直（zhí）到尺寸無限接近 22-0.01 合格（gé），將磨耗固定不變，x 方向其他的尺寸使用同（tóng）一把刀精修（xiū）尺寸程序餘量都設置為 0，發送到機床（chuáng）直接精修其他尺寸。

用千分尺測量驗證，經測量誤差不超過 0.003MM。如果加工中使用有第二把（bǎ）精修刀也（yě）是同樣原理。z 軸深度尺寸修的時候也是計算中（zhōng）差，盡量使用同一把刀精修不同（tóng）高度（dù）的底麵，這樣省去測量及調整時間（jiān）。例如，在粗加工（gōng）是底部尺寸精修量隻留 0.2 左右（yòu），先精修好總厚度，再以上表麵為（wéi）基準去精修（xiū）和測量（liàng）其它深度尺寸。

為了保證精修完後表麵質量（liàng）的要求，在精修時進給（gěi）速度不超過 600mm/min。將（jiāng）此項補償功能應用於同（tóng）一刀具的情況下，把該（gāi）變（biàn）動量作為機床（chuáng）磨耗進行技術處理（lǐ），牢記這兩（liǎng）種保證尺寸的方法，在編（biān）製（zhì）程序中靈活使用它可以大大簡化編程工作，達到又快又準（zhǔn）的效果。

以上兩種方（fāng）法在數控銑床加（jiā）工中有著相（xiàng）當重要的作用，使數控加（jiā）工程序簡捷易懂準確有效，以上是筆者從事指導學生數控技能大賽多年來學（xué）習總結（jié）到的方法，由於（yú）筆者水平有限，如有（yǒu）不足之處，請多多指正。總之，數（shù）控機床技術的日趨進步和飛速發展（zhǎn）為我國現代製造業的發展（zhǎn）提供了良好的硬件條件促（cù）使我國製造（zào）業朝著高效、優質以及智能製造化的方向發展。

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