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        數(shù)控車床加工外圓尺寸精度控制的一種新方法

        2022-12-21 11:57:36范明明
        機(jī)械工程師 2022年12期
        關(guān)鍵詞:外圓精加工公差

        范明明

        (臺州技工學(xué)校,浙江 臺州 318000)

        0 引言

        浙江省單考單招職業(yè)技能操作考試機(jī)械類專業(yè)考試中,考生可以選擇數(shù)控車工、數(shù)控銑工、普通車工、鉗工4個工種中的1項(xiàng)進(jìn)行考試。數(shù)控車工項(xiàng)目的圖樣尺寸精度要求較高,尺寸公差等級、公差帶代號不一致,尤其是外圓尺寸較多,尺寸分?jǐn)?shù)占比大,因此想要取得高分,必須保證按要求完成外圓尺寸加工[1-2]。常規(guī)的按基本尺寸編程,再通過修改磨損來控制精度的方法無法滿足對精度控制的要求。因此本文針對外圓尺寸的控制,選擇采用了統(tǒng)一偏差編程(所有外圓根據(jù)偏差分布情況,選擇最容易計(jì)算的上偏差或下偏差進(jìn)行編程),加工過程中再根據(jù)實(shí)際測量尺寸與目標(biāo)尺寸(精加工完成后所要得到的最終尺寸,由于存在測量誤差,零件加工完成后受形變、溫度等條件的影響產(chǎn)生的尺寸誤差,不同檢測量具之間存在的檢測誤差等,因此目標(biāo)尺寸一般要求控制在上下偏差的中間值,即如圖1中的φ38±0.012 mm外圓,盡量控制目標(biāo)尺寸為φ38.00 mm)的偏差值,分次修改磨損的方式控制精度,而對于機(jī)床精度較差的情況下,需要再結(jié)合分次修改磨損后根據(jù)實(shí)際加工情況修改程序坐標(biāo)的方式進(jìn)行尺寸修正[3-4]。

        圖1 外圓零件圖

        1 圖樣工藝分析

        圖2 新機(jī)床(左圖)及舊機(jī)床(右圖)

        2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

        2.1 常規(guī)的控制方式(使用精度好的新機(jī)床進(jìn)行加工實(shí)驗(yàn))

        常規(guī)的加工方式是直接進(jìn)行編程后,修改磨損控制尺寸,圖1所示公差的零件不容易控制尺寸精度的加工情況如表1所示。

        表1 常規(guī)方法機(jī)床精度較好的新機(jī)床的加工情況

        b.測量各個外圓尺寸,控制精度,由于各個外圓的尺寸偏差范圍不一致,不能一次控制好所有的外圓尺寸。

        c.加工成品零件(如圖3),零件的4個外圓不能一次加工到公差范圍內(nèi)。

        圖3 新機(jī)床采用常規(guī)方法加工出的零件

        2.2 統(tǒng)一偏差編程后修正余量控制精度控制方法(使用精度高的新機(jī)床及精度較差的舊機(jī)床分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn))

        編程的時候采用統(tǒng)一偏差編程(統(tǒng)一采用上偏差、下偏差或者中差來編程),根據(jù)圖1所示4個外圓尺寸的公差分布情況,基本尺寸加上上偏差更方便計(jì)算,該零件4個尺寸適合統(tǒng)一采用上偏差編程(如表2),編程時4個外圓分別使用坐標(biāo)X38.012、X33.025、X25.980、X18.000,這樣只需要計(jì)算φ26的外圓減去上偏差-0.020,得出X坐標(biāo)25.980,其他幾個外圓可以直接得出,方便計(jì)算[5-6]。

        表2 統(tǒng)一上偏差編程尺寸

        修改磨損操作步驟(使用精度好的新機(jī)床進(jìn)行實(shí)驗(yàn)):

        a.采用統(tǒng)一偏差編程,將程序輸入機(jī)床,完成對刀操作,X磨損輸入“1”(即相當(dāng)于留余量1 mm),運(yùn)行外圓車削粗加工程序。

        b.粗加工完成后測量所有外圓的尺寸,測得4個外圓的 實(shí) 際 尺 寸 為φ39.01 mm、φ34.02 mm、φ26.98 mm、φ19.0 mm,比目標(biāo)尺寸均大1.01 mm,半精加工及精加工余量一致能更好地控制尺寸精度,因此將余量1.01 mm平均分成兩次進(jìn)行加工,即半精加工車削0.5 mm余量,初始X磨損1減去0.5,得出半精加工的X磨損,在機(jī)床系統(tǒng)里修改X磨損,輸入“0.5”(如表3)。

        表3 機(jī)床精度較好的新機(jī)床的加工情況

        c.半精加工后測量所有外圓的尺寸,測得4個外圓的實(shí)際尺寸為φ38.51 mm、φ33.52 mm、φ26.48 mm、φ18.5 mm,比目標(biāo)尺寸均大0.51 mm,說明加工精度較好,可以直接進(jìn)行精加工,目前的X磨損0.5減去余量0.51,得出精加工的X磨損,在機(jī)床系統(tǒng)里修改X磨損,輸入“-0.01”。

        d.精加工后測量尺寸(加工成品零件如圖4),確認(rèn)4個外圓能一次加工到公差范圍內(nèi)。

        圖4 新機(jī)床采用新方法加工出的零件

        修改磨損操作步驟(使用精度較差的舊機(jī)床進(jìn)行加工實(shí)驗(yàn))。

        a.采用統(tǒng)一偏差編程,將程序輸入機(jī)床,完成對刀操作,X磨損輸入“1”(即相當(dāng)于留余量1 mm),運(yùn)行外圓車削粗加工程序。

        c.第二次粗加工后測量尺寸,測得尺寸余量仍有少量不一致,通過同樣的方式再次修改坐標(biāo)(詳細(xì)數(shù)據(jù)如表4所示)。前面一次修改后基本可以達(dá)到精度,因此將剩余的余量0.71 mm平均分成兩次進(jìn)行半精加工及精加工,半精加工及精加工余量一致能更好地控制尺寸精度,即上一步的X磨損“0.7”減去0.35,得出半精加工的X磨損,在機(jī)床系統(tǒng)里修改X磨損,輸入“0.35”。

        表4 機(jī)床精度較差的舊機(jī)床加工情況

        d.半精加工后測量所有外圓的尺寸,測得4個外圓的實(shí)際尺寸為φ38.36 mm、φ33.37 mm、φ26.33 mm、φ18.35 mm,比目標(biāo)尺寸均大0.36 mm,說明修正后的加工精度較好,可以進(jìn)行精加工,目前的X磨損0.35減去余量0.36,得出精加工的X磨損,在機(jī)床系統(tǒng)里修改X磨損,輸入“-0.01”。

        e.精加工后測量尺寸(加工成品零件如圖5),確認(rèn)4個外圓能一次加工到公差范圍內(nèi)。

        圖5 舊機(jī)床采用新方法加工出的零件

        3 結(jié)論

        本文分別使用新、舊機(jī)床通過常規(guī)控制方法及使用統(tǒng)一偏差修正余量的兩種方法來控制尺寸精度,經(jīng)過實(shí)際加工后得出常規(guī)方法在精度高的新機(jī)床上也不易控制上下偏差不一致的尺寸精度。而通過統(tǒng)一偏差編程后,根據(jù)實(shí)際加工情況來調(diào)整程序及磨損,當(dāng)機(jī)床精度高且刀具、材料等都正常的情況下,通過修改磨損就可以保證多個不同公差帶、公差等級要求的尺寸精度。若機(jī)床精度低的情況下采用統(tǒng)一偏差編程后,通過多次修改磨損,結(jié)合每次修改磨損后加工的尺寸情況調(diào)整編程數(shù)值,使每個外圓的余量一致后進(jìn)行精加工,也可以很好地保證尺寸精度[7]。

        表5 上下偏差不同的外圓尺寸加工效果對比

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