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。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，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，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)控銑床項目指導(dǎo)老師的經(jīng)驗?，F(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)床傳動鏈的傳動誤差。
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，就會影響零件的加工精度。對于高精度加工，一些肉眼看不見的小金屬屑會影響精度。
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，有九個因素會影響加工精度，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?，F(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，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用千分尺很容易測出的凸臺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)床上對應(yīng)刀號的磨損值。同時對稱精加工凸臺特征的左右兩側(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)。
我們將驗證X方向的其他特征尺寸，當(dāng)其他凸臺尺寸為45+0.01-0.01時，我們可以計算出45+0.00的尺寸偏差。我們會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。該方法驗證了同一凸臺尺寸的兩種計算方法。
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。用同樣的方法計算。按照這個方法，經(jīng)過多次驗證，反復(fù)試驗，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可以用千分尺方便測量的凸臺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)床上對應(yīng)刀號的磨損值。同時對稱精加工凸臺特征的左右兩側(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)。
我們將驗證Y方向的其他特征尺寸，當(dāng)其他凸臺尺寸為65+0.01-0.01時，我們可以計算出65+0.00的尺寸偏差。我們會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。該方法驗證了同一凸臺尺寸的兩種計算方法。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。用同樣的方法計算。按照這個方法，經(jīng)過多次驗證，反復(fù)試驗，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。這種方法需要先計算出圖紙中尺寸公差的中值。在軟件編程中，每一個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動畫中。比如某個320-0.02的尺寸，實際上是按照32-0.01畫成圖的。完成試切時，只需將軟件編程余量設(shè)置為0，將補(bǔ)償換到一臺機(jī)床上，送機(jī)床加工即可。先半成品一刀，測量這個尺寸并在機(jī)床上修改這個刀號下的磨損值，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。這種方法需要先計算出圖紙中尺寸公差的中值。在軟件編程中，每個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動畫中。例如，220-0.02的尺寸實際上是按照22-0.01繪制到圖紙中的。完成試切時，只需將軟件編程余量設(shè)置為0，將補(bǔ)償換到一臺機(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，也是計算誤差。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，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、自動識別機(jī)床精度誤差，自動補(bǔ)償機(jī)床精度。
2.代替人工，做自動對中、找邊、測量、坐標(biāo)系自動校正、自動修刀。
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)果并報告。
6.提效增產(chǎn)，保證產(chǎn)品合格率。
目前，針對機(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，減少輔助夾緊時間，自動測量直線度，快速定位夾具位置，自主定位，控制手動調(diào)整時間。