李翔明 王彥紅

（焦煤集團(tuán)職工教育培訓(xùn)中心 河南 焦作 454003）

0 序言

隨著數(shù)控加工技術(shù)的不斷推廣與應(yīng)用，數(shù)控加工系統(tǒng)的先進(jìn)性和高效性正日漸凸顯出來(lái)，尤其對(duì)于精度高、形狀復(fù)雜的中小批量零件的加工，數(shù)控加工以其柔性好，效率高，自動(dòng)化操作等特點(diǎn)，在生產(chǎn)實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用。但是在對(duì)數(shù)控設(shè)備的使用過(guò)程中，由于數(shù)控設(shè)備、操作人員操作水平等特定的原因，大大限制數(shù)控設(shè)備的使用效率。在實(shí)際生產(chǎn)中，不僅要科學(xué)的制定加工工藝、正確的選擇數(shù)控刀具、合理確定切削參數(shù)，還要依靠操作人員的操作水平和經(jīng)驗(yàn)，只有這樣才能最大限度地發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的加工效率，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的高效生產(chǎn)。

1 數(shù)控車(chē)床加工實(shí)例

圖1

生產(chǎn)任務(wù)：如右圖所示工件，毛坯為Φ40棒料，材料為45#鋼，完成數(shù)控加工。

第一步：根據(jù)零件圖樣要求、毛坯情況，確定工藝方案及加工路線

1）對(duì)短軸類(lèi)零件，軸心線為工藝基準(zhǔn)，用三爪自定心卡盤(pán)夾持Φ40外圓，使工件伸出卡盤(pán)50mm，一次裝夾完成粗精加工。

2）工步順序

第一步：選擇機(jī)床設(shè)備

根據(jù)零件圖樣要求，選用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床即可達(dá)到要求。故選用CAK6140型數(shù)控臥式車(chē)床。

第二步：選擇刀具

粗車(chē)刀90°右偏車(chē)刀，精車(chē)刀90°右偏車(chē)刀，5mm切刀

第三步：確定切削用量

粗車(chē)轉(zhuǎn)速n=750 ap=2mm F=0.5mm/轉(zhuǎn)，精車(chē)轉(zhuǎn)速n=1000 ap=0.5mm F=0.3mm/轉(zhuǎn)，切斷轉(zhuǎn)速 n=500,F=0.1mm/轉(zhuǎn)

第四步：確定工件坐標(biāo)系、對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)

第五步：編寫(xiě)程序(以FANUC oi Mate TC車(chē)床為例)

按該機(jī)床規(guī)定的指令代碼和程序段格式，該工件的加工程序如下：

2 實(shí)例分析

采用數(shù)控車(chē)床加工以上零件，表面上看似簡(jiǎn)單，但是要保證首件快速加工出合格產(chǎn)品及保證后續(xù)加工不加調(diào)整就能保證工件質(zhì)量確不是件容易的事，一般情況下都要經(jīng)過(guò)幾個(gè)工件的加工調(diào)整最終才會(huì)保證后續(xù)工件的質(zhì)量。從事過(guò)數(shù)控車(chē)床加工的人都知道，在首件加工時(shí)，對(duì)好刀，執(zhí)行加工程序，假設(shè)對(duì)刀沒(méi)有一點(diǎn)問(wèn)題，執(zhí)行完加工程序后，以∮25尺寸為例，測(cè)量尺寸肯定不合格，若測(cè)量結(jié)果是∮25.1，尺寸相差0.1，若按差值0.1在磨耗中減去，執(zhí)行精加工程序段N0130，加工完畢測(cè)量，結(jié)果工件尺寸肯定會(huì)在負(fù)方向超差。那為什么出現(xiàn)這種情況呢？是對(duì)刀的問(wèn)題？測(cè)量的問(wèn)題？還是設(shè)備存在問(wèn)題？其實(shí)完全不是這樣，大家都知道機(jī)床具有一定的剛性，也就是機(jī)床抵抗變形的能力，當(dāng)機(jī)床加工工件時(shí)，切削力通過(guò)車(chē)刀刀架傳到機(jī)床導(dǎo)軌上，機(jī)床、刀架、刀具、工件都要產(chǎn)生變形，受力不同，變形的大小也不相同，由于變形的作用，反映到工件上就表現(xiàn)為讓刀現(xiàn)象。變形越大讓刀越嚴(yán)重，而變形的大小對(duì)同一臺(tái)機(jī)床來(lái)說(shuō)是由作用力決定。實(shí)踐證明，切削力的影響因素很多，主要有工件材料、切削用量、刀具幾何參數(shù)、刀具材料、刀具磨損狀態(tài)和切削液等。 對(duì)同一批次工件來(lái)說(shuō)，工件材料確定，刀具確定，切削液確定，對(duì)依次加工的幾個(gè)工件來(lái)說(shuō)刀具磨損狀態(tài)可忽略，那么影響作用力的因素就只有機(jī)床轉(zhuǎn)速、背吃刀量和進(jìn)給速度。轉(zhuǎn)速越高，背吃刀量越大，進(jìn)給速度越大則切削力越大，則讓刀現(xiàn)象越嚴(yán)重。即使前一個(gè)工件加工合格了，達(dá)到了尺寸要求，只要主軸轉(zhuǎn)速，背吃刀量或是進(jìn)給速度中的一個(gè)或幾個(gè)發(fā)生變化，那么下一個(gè)加工出來(lái)的工件就不一定會(huì)符合圖紙的要求。究其原因，在背吃刀量在2mm時(shí)刀具定在X25加工一次，測(cè)量尺寸為∮25，再將刀具定為原尺寸X25再加工一次，刀尖上還會(huì)有鐵屑出現(xiàn)，測(cè)量尺寸小于∮25的原因：就是背吃刀量為2mm時(shí)機(jī)床受的力大，產(chǎn)生的變形也大，讓刀現(xiàn)象嚴(yán)重，在空載時(shí)讓刀現(xiàn)象消失。這也就是前面說(shuō)的加工完畢后為∮25.1，再進(jìn)刀0.1后工件尺寸會(huì)超差的原因。有這么多因素都會(huì)讓機(jī)床產(chǎn)生讓刀現(xiàn)象，怎么樣才能保證工件的加工質(zhì)量，讓數(shù)控車(chē)車(chē)床發(fā)揮其高速度、高精度的性能呢？

3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐，本人總結(jié)出一套用于數(shù)控加工行之有效的方法。首先合理確定機(jī)床轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、背吃刀量，對(duì)刀時(shí)先對(duì)粗車(chē)刀，轉(zhuǎn)速用粗車(chē)轉(zhuǎn)速，刀具先接觸到工件外圓，Z方向退刀，然后系統(tǒng)面板到增量坐標(biāo)，沿X方向進(jìn)刀，進(jìn)刀深度取背吃刀量值2.0mm（直徑4.0mm），Z方向進(jìn)刀加工一段，走刀速度盡量與粗車(chē)進(jìn)給速度（F=0.5）一致，退刀測(cè)量，輸入測(cè)量結(jié)果；精車(chē)刀對(duì)刀采用精車(chē)轉(zhuǎn)速，背吃刀量取用精車(chē)余量1.0mm,進(jìn)給速度盡量與精車(chē)進(jìn)給速度一致。這樣做的目的就是保證對(duì)刀時(shí)的切削要素與正式加工時(shí)的盡量保持一致，主要是保持切削力一致，保證對(duì)刀時(shí)與正式加工時(shí)的綜合變形量一致。其次，在粗車(chē)、精車(chē)刀X磨耗中分別輸入一個(gè)與精車(chē)余量一致的正磨耗1.0mm，這樣若對(duì)刀沒(méi)有問(wèn)題則加工完畢工件整體尺寸大一個(gè)精車(chē)余量的值也就是1.0mm，以∮25尺寸為例，則加工完畢后應(yīng)為∮26，上下偏差不會(huì)超過(guò)0.1，根據(jù)測(cè)量結(jié)果一次減去所多余量，如測(cè)結(jié)果為∮26.06,則在2號(hào)刀X磨耗中減去0.065(取工件中徑尺寸),再執(zhí)行一次精加工程序N0130，工件尺寸就會(huì)符合圖紙要求。這種操作方法的關(guān)鍵是對(duì)刀時(shí)采用程序設(shè)定的參數(shù)，盡量使車(chē)床受的力與正常加工時(shí)一致，對(duì)刀后加工前為防止工件加工報(bào)廢又在X方向加正磨耗，與精車(chē)余量一致，也是為了盡量使兩次精車(chē)背吃刀量一致。在兩次加工過(guò)程當(dāng)中機(jī)床的轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度不要調(diào)整。這樣在首件加工完畢后，后續(xù)加工的工件只要刀具不磨損都應(yīng)該是合格的。由于刀具的磨損出現(xiàn)工件尺寸超差時(shí)在磨耗里減去差值就可以了。操作關(guān)鍵還是在第一個(gè)工件加工合格后對(duì)機(jī)床的各項(xiàng)參數(shù)盡量不要做大的調(diào)整，若工件加工完畢后測(cè)量結(jié)果為∮25.01，雖然尺寸為合格但接近上偏差，這時(shí)：一可以在磨耗中減去一數(shù)值，使公差保持在中徑；二可以調(diào)慢一點(diǎn)進(jìn)給速度；三可以調(diào)慢一點(diǎn)機(jī)床轉(zhuǎn)速（變頻調(diào)速機(jī)床），都能達(dá)到減小工件尺寸的效果，具體視情況而定。

4 結(jié)束語(yǔ)

掌握數(shù)控機(jī)床的操作是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，并不能一蹴而就，它是建立在掌握了機(jī)床基本操作、基礎(chǔ)的機(jī)械加工知識(shí)和基礎(chǔ)的編程知識(shí)之上的。但是數(shù)控機(jī)床操作技巧也不是一成不變的，它是需要操作者充分發(fā)揮想象力和動(dòng)手能力的有機(jī)組合，是一項(xiàng)具有創(chuàng)新性的勞動(dòng)。