0 引言

    數(shù)控加工作為一種先進的加工方法，因其具有高的加工精度和生產效率，在現(xiàn)代制造業(yè)中擔當了越來越重要的角色。隨著自動編程系統(tǒng)的發(fā)展，如CAXA、Pro/E等軟件的普及應用，數(shù)控機床編程工作越來越被簡化。但零件加工質量的保證，除了數(shù)控機床自身的精度以外，與數(shù)控加工的工藝措施更是密切相關的。討論數(shù)控加工中的工藝問題，研究采取什么樣的工藝措施，有效地保證數(shù)控機床加工質量，以便充分地利用數(shù)控機床加工精度高的優(yōu)勢，具有現(xiàn)實的指導意義。

1 提高數(shù)控加工精度的工藝措施

    數(shù)控加工精度包括被加工零件的尺寸精度和形位精度。在加工中，我們要切實注意工藝問題對加工精度的影響。

    1.1確定合理的加工余量與編程數(shù)據(jù)

    當加工余量較大時，為了提高零件的加工精度，可采用多次走刀方法，能控制零件的形位公差。例如，某零件表面加工余量為2～2.5mm，如一次走刀切除，則該平面的平面度誤差為0.4～0.6mm，若采用三次走刀切除余量，最后一次走刀為0．1～0.2mm，則誤差穩(wěn)定在0.1mm左右。在程序編制時，應靈活運用子程序功能，通過主程序多次調用子程序，就可以實現(xiàn)對同一表面的多次走刀加工，提高加工精度。非圓曲線與列表曲線在編程時要選擇正確的擬合方法，爭取使擬合誤差控制在脈沖當量的1/2以內，這樣才能從源頭上減少誤差，保證加工精度的實現(xiàn)。

    編制程序時，應正確處理零件圖上的尺寸標注，如標注的是非對稱尺寸，則要轉換成對稱尺寸來編程，如圖l中括號內的尺寸，其公差帶均作了相應改變，計算與編程時應用括號內的尺寸來進行，實際生產中有許多與此相類似的情況，編程時一定要引起注意。

    1.2實施合適的加工路線與工藝參數(shù)

    合適的加工路線是提高加工精度的重要保障。如在數(shù)控車削加工中，通常進給運動都是沿著-Z方向的，但這種加工進給路線安排有時并不合理，甚至可能車壞工件。如圖2所示的零件加工中，當用尖形車刀加工零件的大圓弧內表面時，有兩種不同的加工進給路線，其結果極不相同。對于圖2(a)所示的一Z方向加工進給路線，因切削時尖形車刀的主偏角約為1000～1050，這時切削力在X方向的分力Fp(吃刀抗力)將沿著+X方向，當?shù)都膺\動到圓弧的換象限處，即由-Z、-X方向向-Z、+X方向變換時，吃刀抗力Fp立刻與傳動橫拖板的傳動力方向相同，若機床X軸進給傳動系統(tǒng)傳動鏈有傳動間隙，就可能使刀尖嵌入零件表面(即“扎刀”)，其嵌入量在理論上等于其傳動鏈的傳動間隙量。對于圖2(b)所示的+Z加工進給路線，刀尖運動到圓弧的換象限處，即由+Z、-X方向+Z、+X方向變換時，吃刀抗力Fp與滾珠絲桿傳動橫向拖板的傳動力方向相反，不會受X軸進給傳動系統(tǒng)傳動鏈間隙的影響而產生嵌刀現(xiàn)象，加工進給路線是較合理的。

    工藝參數(shù)選擇的合理性對零件的表面質量也有較大影響。在高速進給的輪廓加工中，由于工藝系統(tǒng)的慣性，在輪廓的拐角處易產生“欠切”和“過切”現(xiàn)象，如圖3所示。避免此現(xiàn)象的辦法是在接近拐角前適當?shù)亟档瓦M給速度，過了拐角后再逐漸增速，即在拐角處前后采用變化的進給速度，從而減少誤差。在加工圓弧段時，由于圓弧半徑的影響，切削點的實際進給速度V_T，并不等于選定的刀具中心進給速度v_f。由圖4可加，加工外圓弧時，切削點的實際進給速度為： 
的實際進給速度將變得非常大，有可能損傷刀具或工件，這是如果機床面板上設有“進給速率修調”旋鈕時，則操作者可利用它實時修改程序上進給速度指令值來減少誤差。

 1.3正確安裝刀具和設立對刀點

    當機床不可改變時，與機床相關的刀柄、刀具對數(shù)控加工質量的影響變得尤為突出。在任何旋轉刀具加工系統(tǒng)中，主軸與夾頭(或其組合體)的聯(lián)結是刀具加工性能實現(xiàn)的基石。目前常用刀柄與機床的接口主要有BT刀柄和HSK刀柄。BT刀柄與機床主軸的接口錐柄錐度為7：24，這種方式的刀柄只適合于低速加工，因BT刀柄與主軸只是錐面配合，當轉速太高時，由于離心力的作用會使錐面配合間隙增大，從而影響數(shù)控加工質量。當機床最高轉速達到15000轉／分時，通常需要采用HSK型刀柄，HSK刀桿為過定位結構，提供與機床標準聯(lián)結，在機床拉力作用下，保證刀桿短錐和端面與機床緊密配合。

    為提高數(shù)控加工零件的精度，正確地設立對刀點也相當重要。對刀點可以設立在被加工零件上，也可以設立在夾具上，但必須與零件的定位基準有一定的坐標尺寸聯(lián)系，這樣才能確定機床坐標系與工件坐標系的相互關系。對刀點應盡量選在零件的設計基準或工藝基準上。對于以孔定位的零件，取孔的中心作為對刀點比較合適。

2 提高數(shù)控加工表面質量的工藝措施

    零件的表面質量，一般指表面粗糙度。而表面粗糙度值是直接影響零件使用性能的主要因素，在加工中，我們必須采取相應的工藝措施來提高零件的表面光潔程度。

    2.1設計正確的加工工藝方案

    2.1.1合理設計切入切出路線

    在數(shù)控銑床上加工零件時，為減少接刀痕跡，保證輪廓表而質量，對刀具切入和切出程序要仔細設計。銑刀的切入點要沿零件周邊外延，以保證工件輪廓光滑。如銑刀沿法向直接切入零件，將在零件的外形上留下明顯的刀痕。銑削過程中不能有中間停頓，否則由于切削力的變化也會產生刀痕。刀具切入過程一般需要采取較小的進給速度。為提高切削效率，切入時從一個切削層緩慢地進入另一個切削層，比切出后再突然切入要好，這樣可以保證恒定的進給速度。其次，盡量保持一個穩(wěn)定的切削參數(shù)，包括切削速度、進給量與切削深度的一致性。要盡量地提高毛坯的成形精度，使各表面加工余量均勻。

    2.1.2正確選擇切削加工方式

    順銑和逆銑得到的表面粗糙度不同。精加工時，應盡量采用順銑以有利于提高零件的表面質量。車削軸類零件時，盡量使用同一把刀車削不同軸頸，以減少接刀痕跡。一般，應避免車削非連續(xù)表面，如軸上有鍵槽等表面要加工，則安排在外圓車削完成之后再加工鍵槽。車削成形回轉表面時，要注意選擇合適大小的主偏角和副偏角，以避免刀具的干涉而產生刀痕。軸類零件的圓弧表面加工時，應取較小的偏角，并將刀尖倒成圓角，圓角半徑應小于加工表面的半徑。

    2.1.3使用新型高效刀具；

    為提高零件加工表面質量，應盡量選擇較高“的切削速度，而這樣便對刀具提出了更高的要求。為充分發(fā)揮數(shù)控機床的性能，應選擇高強度、高耐用度的新型高效刀具。銑削平面時，應選用鑲而不重磨的多面硬質合金刀片的端銑刀和立銑刀。加工余量較小且表而質量要求較高時，可采用立方氮化硼復合刀片端銑刀或鑲陶瓷刀片的端銑刀。

    2.2采用理想的數(shù)控加工程序

    程序編制是數(shù)控加工中的一項重要工作，理想的加工程序應保證加工出符合產品圖樣要求的合格工件，同時應能使數(shù)控機床的功能得到合理的應用與充分的發(fā)揮。

    2.2.1相對編程和絕對編程要靈活使用

    相對坐標編程產生累計誤差，絕對坐標編程則彌補了這一缺陷。在加工的全過程中，盡量采用統(tǒng)一的基準點，以減少累計誤差。如數(shù)控車削加工中，工件徑向尺寸的精度要求比軸向尺寸精度高，徑向尺寸最好采用絕對坐標編程，考慮到編程的方便，軸向尺寸可采用相對坐標編程。但對于重要的軸向尺寸，也要采用絕對坐標編程，以盡量減小其累計誤差，提高加工精度。在數(shù)控銑床加工工件時，對于重要的尺寸一定采用絕對編程，一般尺寸可采用相對編程或絕對編程。在具體加工時，為保證工件的加工精度，按照加工工藝的要求，進行絕對編程和相對編程要靈活使用。

    2.2.2用宏程序進行程序優(yōu)化

    在銑削一些周期性循環(huán)的曲線或曲面時，采用什么樣的程序加工對表面質量的影響很大。如圖5所示，用子程序編制程序則如下：

       主程序：00001
       .
       .
       .
       M98 P0002 L4
       子程序為：00002
       G91 G02 X21．21 R15 F100
       G01 X28．79 Y．29．41
       G03 X21．2l R15
       G01X28．79Y29．41
       M99

    此程序看上去簡單，但加工時在曲線各周期的相交點A處卻可見明顯的刀痕。這是因為遇到M99指令時，數(shù)控系統(tǒng)要進行大量的計算、比較、判斷、查找和轉移等內部操作。此時，若降低進給速度，刀痕依然會產生。而解決問題的根本方法在于運用宏指令來編制程序：
       G65 H01P#100 Q4(#100=4)
       N100 G91 G02 X21．21 R15 F100
       G01X28．79 Y-29．4 1
       G03X21．2l R15
       G01X28．79Y29．4 1
       G65 H03 P#100 Q#00 R1(#100=#100-1)
       G65 H83 P#100Q#100R0
       (IF#100>0 GOTO N100)
    用宏程序進行編程，可以大大節(jié)省編程時間，使程序的可讀性、簡潔性和合理性大大增強，不僅程序短小精悍，而且計算、判斷所需的時間很短，機床進給基本上沒有停頓，A處不見刀痕，從而表面質量得以有效保證。

3 結束語

    本文根據(jù)自己多年的數(shù)控加工經驗，從加工工藝的角度探討了提高數(shù)控加工質量的一系列措施，并且在實際加工中得到了驗證，為數(shù)控加工工藝人員更高效地利用數(shù)控機床，提供了一些解決問題的參考方案，具有一定的推廣價值。