淺析數控機床的應用與技巧

摘 要：文章從零件圖分析、工件的加工工藝、刀具選擇、程序控制尺寸精度等方面淺析了數控機床的應用與技巧。

關鍵詞：數控機床；應用；技巧

1 零件圖分析的應用與技巧

在車削加工中手工編程時，要計算每個節點坐標；在自動編程時，要對構成零件輪廓所有幾何元素進行定義。因此在分析零件圖時應注意：（1）零件圖上是否漏掉某尺寸，使其幾何條件不充分，影響到零件輪廓的構成。（2）零件圖上的圖線位置是否模糊或尺寸標注不清，使編程無法下手。（3）零件圖上給定的幾何條件是否不合理，造成數學處理困難。（4）零件圖上尺寸標注方法應適應數控車床加工的特點，應以同一基準標注尺寸或直接給出坐標尺寸。

2 工件的加工工藝的應用與技巧

斷屑處理可采用改變刀具切削部分的幾何角度、增加斷屑器和通過編程技巧以滿足加工中的斷屑要求。因此，應注意：

2.1 連續進行間隔式暫停。對連續運動軌跡進行分段加工，每相鄰加工工段中間用G04指令功能將其隔開并設定較短的間隔時間（0.5s）。其分段多少，視斷屑要求而定。

2.2 進、退刀交換安排。在鉆削深孔等加工中，可通過工序使鉆頭鉆入材料內一段并經短暫延時后，快速退出配件后在鉆入一段，并依次循環，以滿足斷屑、排泄的要求。

2.3 進給方向的特殊安排。Z軸方向的進給運動在沿負軸方向走刀時，有時并不合理，甚至車壞工件。

3 刀具選擇的應用與技巧

刀具的選擇是在數控編程的人機交互狀態下進行的。應根據機床的加工能力、工件材科的性能、加工工序切削用量以及其它相關因素正確選用刀具及刀柄。

3.1 選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。生產中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時，應選硬質合金刀片銑刀，加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質合金刀片的玉米銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。

3.2 在進行自由曲面（模具）加工時，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般采用頂端密距，故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質量和切削效率方面都優于球頭刀，因此，只要在保證不過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應優先選擇平頭刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價格關系極大，必須引起注意的是，在大多數情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來的加工質量和加工效率的提高，則可以使整個加工成本大大降低。

3.3 在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫上，按程序規定隨時進行選刀和按刀動作。因此必須采用標準刀柄，以便使鉆、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具迅速、準確地裝到機床主軸或刀庫上去。編程人員應了解機床上所用刀柄的結構尺寸、調整方法以及調整范圍，以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心采用TSG工具系統，其刀柄有直柄（3種規格）和錐柄（4種規格）2種，共包括16種不同用途的刀柄。

3.4 在經濟型數控機床的加工過程中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則：①盡量減少刀具數量；②一把刀具裝夾后，應完成其所能進行的所有加工步驟；粗精加工的刀具應分開使用，即使是相同尺寸規格的刀具；③先銑后鉆；④先進行曲面精加工，后進行二維輪廓精加工；⑤在可能的情況下，應盡可能利用數控機床的自動換刀功能，以提高生產效率等。

4 程序控制尺寸精度的應用與技巧

4.1 修改刀補值保證尺寸精度

由于第一次對刀誤差或者其他原因造成工件誤差超出工件公差，不能滿足加工要求時，可通過修改刀補使工件達到要求尺寸，保證徑向尺寸方法如下：

（1）絕對坐標輸入法。根據“大減小，小加大”的原則，在刀補001～004處修改。如用2號切斷刀切槽時工件尺寸大了0.1mm，而002處刀補顯示是X3.8，則可輸入X3.7，減少2號刀補。

（2）相對坐標法。如上例，002刀補處輸入U-0.1，亦可收到同樣的效果。同理，對于軸向尺寸的控制亦如此類推。如用1號外圓刀加工某處軸段，尺寸長了0.1mm，可在001刀補處輸入W0.1。

4.2 半精加工消除絲桿間隙影響保證尺寸精度

對于大部分數控車床來說，使用較長時間后，由于絲桿間隙的影響，加工出的工件尺寸經常出現不穩定的現象。這時，我們可在粗加工之后，進行一次半精加工消除絲桿間隙的影響。如用1號刀G71粗加工外圓之后，可在001刀補處輸入U0.3，調用G70精車一次，停車測量后，再在001刀補處輸入U-0.3，再次調用G70精車一次。經過此番半精加工，消除了絲桿間隙的影響，保證了尺寸精度的穩定。

4.3 程序編制保證尺寸精度

4.3.1 絕對編程保證尺寸精度

編程有絕對編程和相對編程。相對編程是指在加工輪廓曲線上，各線段的終點位置以該線段起點為坐標原點而確定的坐標系。也就是說，相對編程的坐標原點經常在變換，連續位移時必然產生累積誤差，絕對編程是在加工的全過程中，均有相對統一的基準點，即坐標原點，故累積誤差較相對編程小。數控車削工件時，工件徑向尺寸的精度一般比軸向尺寸精度高，故在編寫程序時，徑向尺寸最好采用絕對編程，考慮到加工及編寫程序的方便，軸向尺寸常采用相對編程，但對于重要的軸向尺寸，最好采用絕對編程。

4.3.2 數值換算保證尺寸精度

很多情況下，圖樣上的尺寸基準與編程所需的尺寸基準不一致，故應先將圖樣上的基準尺寸換算為編程坐標系中的尺寸。

參考文獻

[1]楊江河，余云龍.現代數控銑削技術[J].北京：機械工業出版社，2006.9.

[2]陳紅康，杜洪春.數控編程與加工[J].濟南：山東大學出版社，2004.8.

作者簡介：劉洪海（1969，11-），男，籍貫：齊齊哈爾學歷：大專職稱：工程師研究方向：機械加工工藝編程等工作。