河南 鄭東暉

典型零件加工中數(shù)控編程對(duì)加工誤差的影響

河南 鄭東暉

本文分析了典型零件的加工過程中編程方法對(duì)零件加工精度的影響及采用不同編程方法產(chǎn)生加工誤差的原因，分析了減小編程誤差的一些措施。

數(shù)控加工；編程誤差；加工精度

1 影響數(shù)控加工精度的因素

數(shù)控機(jī)床加工與普通機(jī)床加工不同，工件的加工精度不僅與加工過程有關(guān)，而且與加工前編程階段緊密相關(guān)。由于程序控制原理自身的原因，編程誤差不可避免。在編程階段，圖紙上的信息轉(zhuǎn)換為對(duì)于控制數(shù)控機(jī)床可以接受的形式，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生近似運(yùn)算誤差、插補(bǔ)誤差、尺寸圓整誤差、積累誤差、理論刀具運(yùn)動(dòng)軌跡與實(shí)際刀具運(yùn)動(dòng)軌跡之間的誤差。編程誤差的大小與所用數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量有一定的關(guān)系。在編程過程中,我們只要針對(duì)這幾種誤差的一種或幾種采取相應(yīng)的措施減少這種誤差,數(shù)控機(jī)床的編程誤差都會(huì)做到相應(yīng)的減少。下面我們就根據(jù)部分典型零件的加工來分析這些誤差的形成原因及減少這些誤差的方法。

2 典型零件加工

2.1 典型車床零件加工

圖為被加工零件簡圖

2.2 工藝分析

根據(jù)零件圖樣要求、毛坯情況（毛坯為Φ42的棒料），確定工藝方案及加工路線。

該零件總長為64mm，屬短軸類零件，右端面為工藝基準(zhǔn)，采用一端夾緊一次裝夾完成粗精加工。工步順序如下：

①粗車外圓。基本采用階梯形、梯形切削路線去除余量。

②自右向左精車各外圓面：倒角→切削螺紋外圓→車錐體→車R22mm圓弧→車φ38mm外圓。

③切槽。

④車螺紋。

⑤切斷。

2.3 編制零件加工程序

2.3.1 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)控車床即可達(dá)到要求。故選用GSK980T型數(shù)控臥式車床。

2.3.2 選擇刀具

根據(jù)加工要求，選用四把刀具，T01為粗加工刀，選90°外圓車刀，T02為精加工刀，選90°外圓車刀，T03為切槽刀，刀寬為4mm，T04為60°螺紋刀，同時(shí)把四把刀在四工位自動(dòng)換刀刀架上安裝好，且都對(duì)好刀，把它們的刀偏值輸入相應(yīng)的刀具參數(shù)中。

2.3.3 確定切削用量

切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)該機(jī)床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定，詳見加工程序。

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

確定以工件右端面與軸心線的交點(diǎn)O為工件原點(diǎn)，建立XOZ工件坐標(biāo)系。

采用手動(dòng)試切對(duì)刀方法（操作與前面介紹的數(shù)控車床對(duì)刀方法相同）把點(diǎn)O作為對(duì)刀點(diǎn)。換刀點(diǎn)設(shè)置在工件坐標(biāo)系下X15、Z150處。

2.3.5 編寫程序（該程序用于GSK980T車床）

按該機(jī)床規(guī)定的指令代碼和程序段格式，把加工零件的全部工藝過程編寫成程序清單。該工件的加工程序如下：（該系統(tǒng)X方向采用直徑徑編程）

方法一：（對(duì)圖示零件不做任何數(shù)學(xué)處理直接按輪廓編程）單位：mm

方法二：（按上述減小編程誤差的方法對(duì)該零件進(jìn)行數(shù)學(xué)處理后進(jìn)行編程）

將 φ38-0.04、φ26-0.04、φ16-0.04 處理為 φ37.98±0.02、φ25.98±0.02、φ15.98±0.02，將 39+0.1、54+0.05 處理為 39.05±0.05、54.025±0.025。將精車時(shí)的z-19、處理為z-19.13，將圓弧半徑R22+0.1處理為R22.05±0.05。編程如下：

只要將方法一中的精車程序段（N0370----N0440）加以修改即可單位：mm

2.4 比較加工誤差

用第一種方法加工后，測量值與理論值對(duì)照表：單位：mm

用第二種方法加工后，測量值與理論值對(duì)照表：單位：mm

2.5 分析不同編程方法對(duì)該零件加工精度的影響應(yīng)采取的措施

通過上面的實(shí)例加工，可以看出用第一種方法編程，加工誤差較大。用第二種方法編程，加工誤差大部分在公差范圍之內(nèi)。所以說，不同的編程方法對(duì)零件的加工精度影響很大，應(yīng)在編程前先對(duì)該零件尺寸進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，再進(jìn)行編程加工。

2.6 總結(jié):針對(duì)不同零件的加工應(yīng)采取哪種合適的編程方法

數(shù)控編程中誤差處理是一項(xiàng)重要問題。在編程中，影響輪廓加工精度的主要是插補(bǔ)誤差，另外還有近似運(yùn)算誤差、尺寸圓整誤差、積累誤差、理論刀具運(yùn)動(dòng)軌跡與實(shí)際刀具運(yùn)動(dòng)軌跡之間的誤差等等。下面針對(duì)不同的零件所應(yīng)采取的編程方法進(jìn)行總結(jié)：

①錐體面和圓弧面時(shí)應(yīng)考慮刀尖圓弧半徑對(duì)零件加工的影響，應(yīng)按2.5（理論刀具運(yùn)動(dòng)軌跡與實(shí)際刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的誤差）中介紹的方法進(jìn)行處理。

②在編制程序時(shí)，徑向尺寸最好采用絕對(duì)編程，軸向尺寸可采用相對(duì)編程，即采用混合編程比較好。但對(duì)于重要的軸向尺寸，也可采用絕對(duì)編程，以盡量減少其積累誤差。在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床上加工平行孔系時(shí)，用相對(duì)編程時(shí)，考慮到機(jī)床定位誤差的累積，設(shè)計(jì)加工路線時(shí)，最好是沿同一方向依次走刀至各孔中心，以提高各孔之間的相對(duì)精度。用絕對(duì)編程可在很大程度上減小積累誤差。

③編制程序時(shí),應(yīng)正確處理零件圖上的尺寸標(biāo)注,如標(biāo)注的是非對(duì)稱尺寸,則要變換為對(duì)稱尺寸來編程。

④對(duì)于重復(fù)定位精度很高的機(jī)床，為了保證主要尺寸的加工精度，在加工主要尺寸之前，刀具可先返回參考點(diǎn)在重新運(yùn)行到加工位置。如此做法的目的實(shí)際上是重新校核一下基準(zhǔn)，以確定加工的尺寸精度。

⑤有刀具半徑補(bǔ)償功能的數(shù)控系統(tǒng)，編程時(shí)要按零件輪廓編程，使用刀具半徑補(bǔ)償功能指令，在控制面板上手工輸入刀具半徑，以便于在更換刀具或修磨刀具后，直接在控制面板上輸入刀具尺寸的變化值,而不必重新調(diào)整刀具、重新對(duì)刀、重新編程。

⑥鉆孔、鏜孔、車螺紋時(shí)要正確考慮刀具的引入長度和超出長度。在有接刀的地方,刀具應(yīng)切向切入和切向切出。

數(shù)控編程的方法及應(yīng)注意的問題是很多的，在實(shí)際工作中，針對(duì)零件的不同特點(diǎn)，考慮所使用的數(shù)控系統(tǒng)不同，采用靈活多樣的編程方法是很有必要的。數(shù)控機(jī)床突出特點(diǎn)之一是：零件的加工精度不僅在加工過程中形成，而且在加工前編程階段就已形成，編程階段的誤差是不可避免的。因此,在應(yīng)用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行機(jī)械零件加工時(shí),要充分地考慮工藝問題、編程方法對(duì)零件加工精度的影響，這對(duì)提高數(shù)控機(jī)床的加工精度具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

[1]杜家熙，李穎主編.數(shù)控機(jī)床編程與結(jié)構(gòu).中國國際商務(wù)出版社，2003（7）.

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[5]房長隆.數(shù)控加工中編程誤差的分析.黑龍江紡織，2004（9）.

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（作者單位：河南工業(yè)技師學(xué)院）

（編輯 王旸）