在數車實習教學中如何控制好工件尺寸

【摘 要】產品質量是機械制造企業賴以發展和生存的基礎，因此如何確保產品的質量相當重要，它是企業生產和學生實習過程中不可忽略的關鍵環節。本文從實際出發，簡單闡述了數控車床實習教學中的有關工件尺寸控制方法。

【關鍵詞】數控車床；實習教學；工件尺寸

隨著生產力的提高和我國經濟的增長，截至目前我國已經邁入世界經濟強國之列。作為一個制造大國，我國各大企業的零件生產都已擺脫了傳統單個生產模式，進入了批量生產時代。在批量生產中，工件尺寸是否合理是保證工件質量的關鍵，但是在實際加工中受到刀具磨損、測量誤差以及機床本身進度等方面的限制，往往在工件加工中存在一定的尺寸誤差，給產品質量造成影響。實習教學作為學生學習的主要環節，如何保證教學質量至關重要。文章就數控車床實習教學中的工件尺寸控制要點進行探討。

1.數控車床實習教學中工件尺寸誤差產生原因

在日常的數控車削實訓教學中，經常會遇到工件尺寸出現誤差的現象。經過對這些誤差進行分析，其產生原因主要包含以下幾個方面。

1.1刀尖圓弧半徑誤差

數控車床在銑削、車削、鉆削加工的時候，為了提高工件的質量和表面精度，通常所選擇的刀具都會帶有一定的半徑刀尖圓弧，而這個圓弧的主要作用在于對錐面以及曲面在加工的時候產生影響，使得加工中發出切削力、鉆削力以及車削力，但是由于刀具刀尖圓弧一般不會對工件表面產生影響，因而經常被人們忽視。在這種情況下，一旦機床在運行中產生振動或者其他異常，必然造成工件表面精度誤差。

1.2編程誤差

隨著數控機床應用范圍的不斷廣泛，數控編程越來越受到業界重視，但是由于程序編寫本身的復雜和特殊，在編寫之中難免會出現錯誤。數控車床作為精密零件主要的加工設備，它往往都會在加工之前提出一個公差值，在程序編寫的時候根據這一公差值來在圖樣上給出合理的數據，這個數據在編寫中一旦出現不合理，那么必然會讓整個加工工件產生移動，最終造成工件質量下降，甚至達不到預計工作標準。

1.3材料誤差

材料誤差可謂是一個最難以預料的誤差，尤其是在近幾年，隨著各種先進材料的不斷出現，機床工件在加工的時候所構成工件也復雜多樣。這就是的數控機床在工件加工中必須要選擇一些輔助的材料，這些輔助材料包含冷卻液、防凍液等。如果在加工的工程中沒有使用冷卻液，那么加工的工件必然會因為溫度增高而讓自身材料發生變形，最終導致加工工件無法達到預計尺寸，造成加工產品報廢。而當加工的時候使用冷卻液，但是卻沒有對冷卻溫度進行有效的控制，那么工件的溫度在下降到一定的時候必然產生尺寸收縮，也會造成加工工件的不合格。

2.數控車床實習教學中工件尺寸誤差控制方法

在數控車床生產中，工件質量的控制非常嚴格，它是保證生產效益和生產效率的關鍵環節。如果加工出的工件尺寸得不到有效的保障，那么整個加工產品也就是一塊廢鐵，毫無用處可言。因此，在數控機床實習教學中，我們要從多個不同的角度入手分析和研究，從根本上杜絕工件尺寸誤差的出現。在目前實訓教學中，常見的數控車床加工工件尺寸誤差控制方法主要包含以下幾種方法：

2.1首件試切割

這種方法在目前的數控機床加工中較為常見，尤其是在批量工件加工生產中，通過對首件工件進行加工和實驗，根據實際加工情況來及時的調整刀具距離或者改變加工程序，以確保下一個工件加工尺寸的精確。但是這種方法在使用中存在著一個很大的缺陷，那就是第一件加工的產品有極大的可能成為報廢品。

2.2粗加工后暫停測量

這種方法是在特定程序中進行設定，在粗加工結束之后通過退刀、換刀的方式來改變加工進度。一般來說，都是根據數控車床本身的加工要求編寫新的程序，由新程序發出相應的加工指令，從而達到糾正加工誤差的目的。

2.3對刀后預加刀補

此方法是在對刀完畢準備加工時，先在對應刀號的X向刀補加入一個數值（車外圓加正值，車內孔加負值），一般為1mm，然后開始加工。當完成精車后，測量工件尺寸，這時根據測量尺寸與要求尺寸的差值調整刀補，然后重新運行精加工程序。

3.如何最大限度的減小工件加工誤差

上述三種方法各有所長，第一種方法一般用于批量生產的首件試切，第二、三種方法一般用于單件加工。但是，在實際運用中，多是將幾種方法結合起來使用，以便更好地保證工件尺寸。因此，在實習教學中，應主要訓練學生應用第二、三種方法控制尺寸。應用第二種方法時，程序中，粗加工后應編入退刀、停主軸、程序暫停等程序語句；在精加工前，編入刀具快速定位、換刀、主軸正轉等程序語句。

應用此方法，如果仍不能精確控制精加工后的工件尺寸，其原因是粗加工最后一刀與精加工時所選用的切削用量不盡相同。切削用量選用的不同，對工件尺寸也會造成微小的誤差。為準確控制工件尺寸，可選用第三種方法，或將第二種方法和第三種方法結合起來使用。使用第三種方法時，在精加工后停止程序，測量工件尺寸，根據差值調整相應刀號的刀補值。然后再重新運行程序，或只重新運行精加工程序，如果只運行精加工程序，要求精加工語句前有換刀和換速指令，將程序光標放在換刀指令處開始加工。

應用上述方法后，還有一種情況會出現尺寸誤差。就是同一把刀加工的兩個外圓或內徑尺寸偏差不一致，也就是保證了一個尺寸公差，另一個則無法保證。由于是同一把刀加工出來的，無法通過調整刀補來解決，造成這種情況的原因有以下幾個方面：第一，車刀不對中心，或高或低；第二，車床存在機械間隙；第三，兩尺寸直徑相差較大，使用同一轉速造成線速度差別過大，也會影響加工尺寸。針對以上三點，車刀裝刀應對準工件中心，使用數車間隙補償功能，設法消除機械傳動間隙。在加工直徑相差較大的工件時可考慮使用恒線速功能進行加工。如果還不能消除尺寸誤差，可以根據一個直徑尺寸來調整刀補，另一個直徑根據偏差來調整程序，例如兩個直徑尺寸“Φ20±0.03”和“Φ30±0.03”，加工后實測為“Φ20.1”和“Φ30.3”。這時可根據“Φ20.1”來調整刀補，然后將程序中的“Φ30”的指令尺寸“X30”改為“X29.8”，這樣就可保證尺寸公差。

4.結束語

以上是筆者在數車實習與生產中關于尺寸控制的一些體會與總結。通過以上這些方法的應用，再多加訓練和練習，學生們能夠較好地掌握尺寸控制的方法，加工出尺寸合格的工件。

【參考文獻】

[1]侯延明，何鉞，陳康寧.切削自適應控制中工件尺寸誤差的監測與辨識[J].組合機床與自動化加工技術，1990（02）.

[2]鄭鳴皋.公差與驗收極限—談GB3177-82《光滑工件尺寸的檢驗》[J].機械工人.冷加工，1988（09）.

[3]馬志新.基于特色化項目設計的“數控車削”課程改革探索與實踐[J].南通航運職業技術學院學報，2014（03）.

[4]王靜鴿，盧博友，王東.普通車床工件尺寸自動測量數顯系統的研究[J].制造業自動化，2010（04）.