淺談數控加工中首件試切的應用

摘要：本文介紹了數控加工中首件試切的重要性及目的，并以數控車床為例闡述了首件試切的方法及具體的操作流程，同時與其他方法進行比較，充分體現出首件試切為降低損失、提高效率起到了舉足輕重的作用。

關鍵詞：數控加工 程序校驗 首件試切

引言

數控機床具有加工精度高、加工穩定可靠、高柔性、高生產率以及勞動條件好的特點，特別適合形狀復雜零件、批量小而又多次重復生產的零件、貴重零件及試制件的加工，尤其是隨著我國設備制造水平的提高，數控機床的價格也下降到企業能夠接受的范圍。就目前的市場使用情況來看，數控機床已經成為當今制造業的主流裝備，在生產中發揮著不可替代的作用，占有舉足輕重的地位。因此，設備的正常高效運行就是至關重要了，本文就數控車床在提高產品質量方面經常使用的首件試切這一方法進行介紹。

1.首件試切的重要性及目的

1.1.首件試切的重要性

首件試切是指通過試切削的方式，檢驗零件加工程序是否合理及零件的加工精度是否滿足圖紙要求。無論是手工編程或自動編程，其一般過程如下圖所示：

上圖明顯體現出首件試切在編程及機床加工過程中的地位及重要性，它是整個過程中的關鍵環節之一。程序檢驗對有圖形顯示功能的數控機床，可進行圖形模擬加工，檢查刀具運動軌跡是否正確。對無此功能的數控機床可以進行空運轉檢驗，但這些方法只能證明運動軌跡的正確性，不能檢查出被加工零件的精度。因此，需要對工件進行首件試切，當發現誤差時，分析誤差產生的原因，及時加以修正。

1.2.首件試切的目的

首件試切的目的，一是驗證零件加工程序的正確性及零件加工后的尺寸是否符合圖紙要求；二是驗證編程時選擇的刀具、切削用量及設定的刀具補償值是否合適，是否能達到零件表面粗糙度、形位公差等技術要求，為后續批量生產時，提高生產質量及生產效率提供重要參考。在實際生產中，為了避免因為零件加工程序及加工準備的疏忽造成損失，在進行首件試切時一般會先用報廢的工件進行，因為大部分較復雜的零件在加工時都不止一個工序，上一工序的廢品可以作為下一工序調試時的試驗品，這是常用的減少損失的方法。

2.首件試切的方法及操作流程

首件試切的過程就是機床調試的過程，機床調試得好，不僅可以保證產品加工質量的穩定，也可以大幅度提高生產效率。在大批量生產中，因為產品數量大，不可避免會出現廢品，只要符合廢品率的要求就可以。但在實際生產中，有時會遇到諸如模具、夾具等單件小批量生產的零件，零件只有一個或幾個，并且這類零件的材料較貴，在加工過程中不允許出現差錯，產品的合格率要達到100%，一旦加工成廢品，損失巨大。

另外在數控競賽中，特別是在市級競賽中，由于承辦單位一般為職業院校，職業院校在發展的過程中，數控設備的購買大多是根據學校的發展情況，分年度分批次購買，這就導致競賽時使用設備的型號、新舊程度及加工精度參差不齊，在這種情況下就特別考驗選手的水平。筆者對數控競賽、實際生產及實訓教學的加工過程進行了總結，形成了適用于競賽，單件生產及實訓教學的首件試切的方法（如右圖），具體以數控車床為例介紹如下：

數控車床加工中首件試切的方法及操作流程如右圖所示。這個流程圖表示的就是進行數控競賽、數控實訓教學及批量生產調試機床的流程，下面對首件試切的方法及圖中所示的操作流程進行具體闡述：

2.1.開機

按機床操作要求進行“開”操作。數控機床開機時先開啟數控機床總開關，在“急停按鈕”處于按下狀態下，開啟數控系統。

2.2.回參考點

按機床操作要求進行“回參考點”操作。

2.3.輸入程序

將編寫的零件加工程序輸入機床，競賽中可能會使用“程序傳輸”或U盤拷貝功能。

2.4.程序校驗

利用機床的“程序校驗”功能對零件加工程序進行校驗，程序校驗可以發現程序中的語法錯誤、輸入錯誤及編寫錯誤，避免直接加工造成重大損失。

2.5.對刀

按機床的操作方法完成對刀，當需要使用多把刀具加工時，每一把刀具都需對刀。

2.6.改磨耗留余量

這一步驟是筆者所使用方法的核心，原則上將工件的數控加工程序輸入機床校驗無誤，對刀完成后就可以進行加工了，但程序中的尺寸錯誤和對刀誤差都會導致零件尺寸超差。對于軸來說，如果零件加工的實際尺寸比圖紙尺寸大，還有補救的余地；如果加工的比圖紙尺寸小，工件就成了廢品，這一方法的思路就是不讓工件加工尺寸小于圖紙尺寸。具體的操作是：先修改“刀具磨耗”值（數控機床均有此功能，只是不同機床的操作方法不同），目的是使加工出的工件尺寸比圖紙要求稍大一些（內孔加工時要稍小一些），稱為先留余量。余量一般留程序編制時的精加工余量。

2.7.加工

按機床操作要求對零件進行自動加工，需要注意的是，在有多把刀具的加工過程中，每一把刀具的加工均要試切，也就是說，1號刀具加工完成后，其余刀具暫停加工，待第一把刀具調試好后再進行后續工作。

2.8.在機測量

主軸停轉，零件不卸，在機床上對零件各尺寸進行準確測量。

2.9.改磨耗

根據所測量零件的尺寸，修改“刀具磨耗”值，一般是尺寸比圖紙尺寸大多少，磨耗值就減多少，小多少就加多少。如試切加工時外圓尺寸大了0.9mm，就在刀偏表的相應磨耗值中減去0.9 mm。

2.10.再次加工

跳過粗加工程序，再次運行精加工程序，此時機床會在剛才加工的基礎上將工件直徑再車削去除0.9mm，再運行一遍精加工程序。

2.11.卸工件及交檢

由于進行了精確的測量及“刀具磨耗”值的修正，再次精加工后，工件便達到了圖紙要求，加工完成后（主軸已停轉）在機床上測量工件，合格后方可卸下工件交給質檢員進行檢測。

對于其它刀具的調試需重復六至十步的操作流程。

3.首件試切的其他方法

首件試切其他方法的使用中，也可以在對刀完成后不修改“刀具磨耗”值，而是在粗加工完成后（即精加工前將機床停下）測量精加工余量是否符合圖紙尺寸要求，若符合要求則進行精加工，若不符合要求則修改“刀具磨耗”值，然后進行精加工。這種方法雖然少了一次精加工，看似節約了時間，但由于機床機械間隙及刀具等因素的影響，往往存在一定的誤差，沒有兩次精車穩妥。

4.結語

零件加工程序在數控機床上進行模擬仿真或程序校驗，通過了則只能說明加工程序的語法、格式、結構沒有問題。只有首件試切成功，通過了精度檢驗才能真正說明加工程序沒有問題。所以，首件試切成功是檢驗加工程序正確與否的依據，首件試切也是數控加工過程中不可或缺的關鍵環節，它為節約成本、降低損失、提高效率起到了至關重要的作用。

參考文獻：

[1]張健，閆瑞濤，零件數控車床加工[M]，武漢：華中科技大學出版社，2012年：47頁

[2]王繼興，淺談數控車床的首件試切[J]，機械工人（冷加工），2013年，第1期：65頁