1 引言
在市場競爭激烈的情況下，數(shù)控車床的應(yīng)用越來越廣泛。為合理地發(fā)揮數(shù)控車床的加工特點(diǎn)，保證加工質(zhì)量，如何保證和提高數(shù)控車床的加工質(zhì)量是十分重要的。
2 必須考慮合理的工藝因素，以保證和提高數(shù)控車床的加工質(zhì)量
2.1 數(shù)控加工工藝性分析與處理
工藝性分析與工藝處理是對工件進(jìn)行數(shù)控加工的前期準(zhǔn)備工作，它必須在數(shù)控程序編制前完成，因為工藝方案確定之后，編程才有依據(jù)。如果工藝性分析不全面，工藝處理不當(dāng)，將可能造成數(shù)控加工的錯誤，直接影響加工的順利進(jìn)行，甚至出現(xiàn)廢品。因此數(shù)控加工的編程人員首先要把數(shù)控加工的工藝問題考慮周全，才進(jìn)行程序編制。
合理進(jìn)行數(shù)控車削的工藝處理，是提高零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。因此應(yīng)根據(jù)零件圖紙對零件進(jìn)行工藝分析，明確加工內(nèi)容和技術(shù)要求，確定加工方式和加工路線，選擇合適刀具及切削用量等參數(shù)。例如以下圖1和圖2是我們加工過的兩個配合件:
2.1.1 零件圖的加工工藝分析
加工以上配合件難點(diǎn)在于保證圖1φ26+0.023+0.003外圓柱相對于。φ31.080.060內(nèi)錐孔的同軸度要求。
2.1.2 零件圖的加工工藝處理
為了保證圖1φ26+0.023+0.003外圓柱相對于。φ31.080.060內(nèi)錐孔的同軸度的要求在0.02mm內(nèi)，必須以圖1內(nèi)錐孔為基準(zhǔn)加工φ26+0.023+0.003外圓柱面。具體工藝路線:車圖1左端面→粗、精車圖1左端φ56外圓一打圖1左端中心孔→鉆圖1左端φ20的孔→擴(kuò)圖1左端φ22的孔并車內(nèi)錐面→車圖1右端面→打圖1右端中心孔→鉆圖1右端φ8的通孔→粗、精車圖1右端左端外形，但φ26+0.023+0.003圓柱要留2mm精加工余量→切圖1右端6Xφ20的槽→車圖1右端M24X2-6g的螺紋→車圖2左端面→粗、精車圖2左端φ38外圓→車圖2右端面一粗、精車圖2右端圓柱面及圓錐面一切圖2右端3Xφ18的槽、把圖1左端內(nèi)錐面套在圖2右錐面上，圖1右端面用活頂針頂住，車圖1右端φ26那段，從而來保證精度及同軸度。
2.2 刀具材料和刀具幾何參數(shù)的合理選擇
2.2.1 刀具材料的合理選擇
刀具材料在切削中一方面受到高壓、高溫和劇烈的摩擦作用，要求其硬度高、耐磨性和耐熱性好;另一方面又要受到壓力、沖擊和振動，要求其強(qiáng)度和韌性足夠。但是，強(qiáng)度與韌性好的材料，其硬度與耐磨性必然較差，反之亦然。常用的刀具材料有高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷材料和超硬材料，前兩者為常用材料，且硬質(zhì)合金材料在車刀中應(yīng)用最普遍。高速鋼刀具不適合于高速刀削，切削速度直接影響發(fā)熱量，它的耐熱溫度約600℃，而硬質(zhì)合金耐熱溫度約1000℃，比高速鋼硬、耐磨、耐熱得多。由于數(shù)控加工的高速、高功率等特點(diǎn)，常用的數(shù)控車削刀具有尖形車刀、圓弧形車刀和成形車刀，為減少換刀時間和方便對刀，便于實現(xiàn)機(jī)械加工的標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)盡量采用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀，其刀片材質(zhì)多采用硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)合金。
2.2.2 刀具幾何參數(shù)的合理選擇
在數(shù)控車床加工的實際應(yīng)用中，由于車刀刀尖圓弧半徑、主偏角、車刀刀尖距零件中心高的偏差等刀具幾何參數(shù)的影響，必定引起被加工零件的軸向尺寸誤差和徑向尺寸誤差，對于圓柱類零件表面的加工，由于車刀刀尖圓弧半徑與車刀主偏角的存在，使得被加工零件的軸向尺寸發(fā)生變化，且軸向尺寸的變化量隨刀尖圓弧半徑的增大而增大，隨主偏角的增大而減小。
在加工單段外錐體零件時，軸向尺寸的變化量隨刀尖圓弧半徑的增大而增大，隨被加工零件錐度的增大而增大;由此引起與錐體小端相連接部徑向尺寸的變化，其徑向尺寸的變化量隨車刀刀尖圓弧半徑的增大而減小，隨被加工零件錐度的增大而減小。如圖3可見。
式中:△a-由刀尖圓弧半徑引起的軸向尺寸變化量:
△a=b-a=r
b- 零件軸向尺寸，a-實際軸向位移量，r-刀尖圓弧半徑。
所以加工圖1和圖2零件時，根據(jù)圖I和圖2零件圖的形狀，粗加工外輪廓可選用刀尖圓弧半徑10.8的D型可轉(zhuǎn)位車刀刀片，精加工外輪廓可選用刀尖圓弧半徑r = 0.4的D型可轉(zhuǎn)位車刀刀片，并使用刀尖圓弧半徑補(bǔ)償。在NEIJING-FANUC Oi Mate-TC CAK6136V/750型數(shù)控車床加工外輪廓時，用G42且在相應(yīng)的刀位號輸人刀尖圓弧半徑。以減少刀尖圓弧半徑帶來的加工誤差，從而保證和提高加工質(zhì)量。
2.3 切削用量的合量選用
數(shù)控 車 削 加工中的切削用量包括背吃刀量a。，主軸轉(zhuǎn)速S或切削速度v(用于恒線速度切削)，進(jìn)給速度或進(jìn)給量f。切削用量的選擇原則是:粗車時要首先考慮選擇盡可能大的背吃刀量。其次選擇較大的進(jìn)給量f，最后確定一個合適的切削速度。精車時應(yīng)選用較小(但不能太小)的背吃刀量a。和進(jìn)給量f，同時依據(jù)刀具參數(shù)盡可能提高切削速度，以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。
2.4 切削液的合理選擇
切削液的主要作用是:冷卻和潤滑。車削中常用的切削液是乳化液，數(shù)控車床可以選用10號或20號機(jī)油為切削液;當(dāng)有足夠流量的切削液能完全冷卻硬質(zhì)合金刀具時，在車削鋼等塑性材料時，以加冷卻液為好;車鑄鐵、黃銅、青銅等脆性材料時，一般不加切削液，因為崩碎切屑與切削液混在一起容易阻塞機(jī)床拖板的運(yùn)動;用高速鋼刀具切削鋼等塑性金屬時，要加切削液。例如加工圖1和圖2零件時，由于圖1和圖2零件材料是45#鋼，所以選用的切削液是乳化液。
2.5 工件裝夾方法的合理選擇
數(shù)控車床上裝夾工件的方法與一般車床基本一樣。如合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方式，注意減少裝夾次數(shù)，盡量采用組合夾具等。除一般軸類零件用三爪自定心卡盤直接裝夾外，對于一些特殊零件，必須合理選擇裝夾方法，否則對零件的加工質(zhì)量將帶來負(fù)面影響，不能發(fā)揮數(shù)控車床高精度加工的優(yōu)越性。例如:細(xì)長軸零件在車削時，由于工件散熱條件差，溫升高，軸向因熱變形造成較大的伸長量，如果用“一夾一頂”方法裝夾，尾座頂尖就不能用固定頂尖(固然其定位精度高)，否則細(xì)長軸易產(chǎn)生彎曲變形，科學(xué)合理的裝夾方法是改用彈性活動頂尖頂軸的右端，并且卡爪部位用鋼絲過渡夾緊。車薄壁工件時為了防止徑同夾緊力引起工件變形，可以采用軸向夾緊、開口環(huán)過渡夾緊或用軟爪夾緊的方法，另外可以在一端預(yù)先留較厚的工藝凸緣用來裝夾，待套筒加工完畢后再切除工藝凸緣。例如，加工圖1配件右端時，用三爪自定心卡盤裝夾工件左端，考慮左端夾位較短，且工件直徑較大，所以采用“一夾一頂”方法裝夾。
3 必須正確地進(jìn)行加工程序編制，以提高數(shù)控車床加工質(zhì)量
3.1 數(shù)控車削加工程序編制的特點(diǎn)
數(shù)控車床主要用于軸類和盤類等回轉(zhuǎn)體零件的加工。無論何種車莊何種數(shù)控系統(tǒng)，它們均有共同的編程特點(diǎn)在我國，目前使用較多的是中小規(guī)格的兩坐標(biāo)連續(xù)控制數(shù)控車床。
(1)在一個程序中.可以采用絕對編程、相對編程或混合編程。
(2)X坐標(biāo)軸方向采用直徑編程，即程序中X坐標(biāo)以直徑值表示。
(3)為提高工件的徑向尺寸精度，X方向的脈沖當(dāng)量取Z向的一半。
(4)數(shù)控車削系統(tǒng)備有不同形式的固定循環(huán)指令，可進(jìn)行多次重復(fù)循環(huán)切削，以適用于加工余量較大的棒料或鍛料加工。
(5)由于實際車削使用的刀具刀尖是一個半徑不大的圓弧，而在編程時則認(rèn)為刀尖為一個點(diǎn)，因此為提高加工精度，需利用G40, G41、G42指令進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償。
3.2 數(shù)控車削加工編程的方法
數(shù)控車削加工編程的方法有兩種方法:手工編程和自動編程。
3.2.1 手工編程:指由人工完成，一般適用于形狀相對簡單的工件。
(1 )最短的空行程路線:合理設(shè)置起刀點(diǎn)和安排回零路線均可縮短空行程路線。
(2 )最短的切削進(jìn)給路線:合理選用循環(huán)指令，可縮短切削進(jìn)給路線。
(3 )零件輪廓的最后連續(xù)切削進(jìn)給路線:零件精車時，其輪廓的最后一刀應(yīng)連續(xù)加工而成，盡量不要在連續(xù)的輪廓加工中安排切人、切出、換刀及停頓，以縮短進(jìn)給路線。
(4 )數(shù)值計算
合理確定工件坐標(biāo)系會使數(shù)值計算簡單。一般數(shù)控車床的工件坐標(biāo)系建立在工件外端面中心，內(nèi)端面中心或卡盤中心。
3.2.2自動編程:當(dāng)工件形狀復(fù)雜，計算繁瑣時就需采用自動編程，以提高工作效率，保證程序質(zhì)量。自動編程是指編程的大部分或全部工作量都是由計算機(jī)自動完成的一種編程方法。自動編程的方法很多，如采用CAXA編程等。隨著計算機(jī)和編程軟件的發(fā)展，自動編程的應(yīng)用越來越廣泛。
4 必須掌握數(shù)控車床的操作技能，以提高加工質(zhì)量
4.1 操作者必須在完全熟悉設(shè)備并按操作說明書進(jìn)行操作
由于數(shù)控車床的型號和系統(tǒng)不同，其配置上的會有差異，系統(tǒng)代碼和格式及操作和控制面板的布局也各不相同。
所以要完全熟悉數(shù)控車床的操作面板、控制面板、按數(shù)控機(jī)床《安全操作規(guī)程》和《操作說明書》進(jìn)行加工才能保證加工質(zhì)量。
4.2 掌握裝刀與對刀技術(shù)
裝刀與對刀是數(shù)控機(jī)床加工中及其重要并十分棘手的一項基本工作。裝刀與對刀的好與差，將直接影響到加工程序的編制及零件的尺寸精度。只有掌握好裝刀與對刀技術(shù)才能保證加工質(zhì)量。對刀一般分為手工對刀和自動對刀兩大類。目前，絕大多數(shù)的數(shù)控機(jī)床采用手工對刀，常用的是試切對刀法。它可以得到較準(zhǔn)確和可靠的結(jié)果。
4.3 巧妙運(yùn)用數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)的刀具補(bǔ)償
因為存在對刀時誤差和加工時刀具磨損， 所以可以利用刀具補(bǔ)償用能來保證加工質(zhì)量。例如，加工圖2零件右端時，在加工前可在刀補(bǔ)的相應(yīng)刀補(bǔ)號位置輸人0.8mm，等加工后根據(jù)測量尺寸再調(diào)整刀補(bǔ)值。然后再進(jìn)行精加工就可以保證零件的加工精度。
4.4 利用數(shù)控車床的仿真系統(tǒng)來檢查程序
程序在機(jī)床面板輸入后必須先仿真，讓加工程序在CRT上模擬加工顯示加工軌跡，看機(jī)床(刀具)的運(yùn)動及模擬加工出的工件形狀是否正確。通過程序仿真，可以檢查程序是否正確合理，避免因程序錯誤而造成事故，從而減少設(shè)備和刀具的損耗，確保人身安全，保證加工質(zhì)量。
5 結(jié)束語
總之，要保證數(shù)控車床的加工質(zhì)量，充分發(fā)揮數(shù)控車的高精度、高速度等優(yōu)勢。必須考慮合理的工藝因素、正確地進(jìn)行數(shù)控車床的加工程序編制和掌握數(shù)控車床的操作技能，并進(jìn)行全過程控制。惟此，才能充分發(fā)揮數(shù)控車的高精度、高速度等優(yōu)勢。
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