數控車床加工過程中尺寸精度的控制

孫許濤

摘要：隨著中國制造的崛起，數控機床在機械加工中使用頻率也是越來越高，工件的精度將直接影響裝備的精度及使用。數控機床在加工過程中，會存在著一些不確定因素對加工精度的影響，例如機床精度的高低、工件安裝的高低、刀具刃磨幾何參數是否合理、切削用量的選用是否合理、切削力與切削熱作用的大小、量具精度的高低與測量方法是否正確等等。這些都會影響到工件加工的精度。本文以GSK980T數控車床零件加工為例，研究了如何通過簡單的方法來控制數控車床的加工精度，以達到加工成合格品的目的。

關鍵詞：數控車床；加工精度；控制

一、精確對刀，直接控制尺寸

（1）可以利用對刀儀進行對刀，但是對刀儀價格昂貴，容易損壞；

（2）利用自動循環指令程序G94，可以切削工件后往外退刀，不刮傷工件而造成尺寸減小，對刀精度相對較高。但操作相對來說比較煩瑣。

（3）手輪搖動，使刀具慢慢在靠近工件，但要有一定的距離時，比如大約距離工件X、Z方向3mm左右時，調到最小倍率檔，輕搖進給，直至看到細微鐵削飛出，退出道具，停主軸，鎖機床進行測量。（測量時候盡量不要用數顯卡尺）

這樣對刀后，在刀具沒有磨損，機床控制精度可以的情況下可以直接加工零件，尺寸精度可以控制在±002mm范圍內。

手動試切工件，Z向車進Z向退刀，X向車進X向退刀，至后建立坐標時直接修輸入測量值，方便快捷的完成對刀。但由于直進直退的切削，刀對工件會產生測量誤差或者其他原因造成工件誤差超出工件公差 。造成對刀的坐標不是準確的刀具位置，不能滿足加工要求時，可通過修改刀具偏置即刀補值使工件達到尺寸要求。

二、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：修改刀補值保證尺寸精度前，必須先在刀補頁面001―004處使刀補值X、Z清零，刀沒有偏置下再去設偏置。

（一） 保證徑向尺寸方法。

對于徑向尺寸的控制，根據“先放大再減小”的原則，在刀補001-OO4處（也包括基準刀）修改。譬如用 1號刀切削時工件徑向尺寸放大+1mm，而 001處刀補原顯示是 X0，則可輸人 U1，加工一次后測量。如直徑測得Φ30.82（要求Φ30.00），這時減少1號刀補值，如U-0.82后再加工一次。也可以在001刀補處輸人X直徑值，亦可收到同樣的效果。為避免機床或對刀精度問題，最好不要一次加工成型至要求值，即放在尺寸后測量所得的余量，也應該分兩次以上來試切削來檢驗機床的精度。

（二） 保證軸向尺寸方法。

對于軸向尺寸的控制，根據“長加大，短減小”原則，在刀補 001-004處修改。如用2號刀加工某處軸段，加工后尺寸差-0.1mm（要求軸長10.45mm，測得10.35mm），而002處刀補顯示是Z-420，可在 002刀補處輸入W-0.1，使其刀補變為Z-430。一般車前軸向可以不留余量，直接加工。此方法來控制尺寸較簡便，廣泛適用于工廠中的加工。

三、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。

四、修改程序和刀補并用控制尺寸

數控加工中，我們經常碰到這樣一種現象：程序自動運行后，停車測量，發現工件尺寸達不到要求，尺寸變化無規律。譬如用1號外圓刀加工一個三階臺階軸工件，經粗加工和半精加工后停車測量，各軸段徑向尺寸如下：φ30.06mm、φ23.03mm及φ16.02mm。對此，筆者采用修改程序和刀補的方法進行補救，方法如下：

（一）修改程序

原程序中的X30不變，X23改為X23.03，X16改為X16.04，這樣一來，各軸段均有超出名義尺寸的統一公差0.06mm；

（二）改刀補

在1號刀刀補001處輸入U-0.06。經過上述程序和刀補雙管齊下的修改后，再調用精車程序，工件尺寸一般都能得到有效的保證。

上述五種控制尺寸方法分析

從理論上說，方法一的通過試切、測量，得到的對刀數據應是準確的，但實際上由于機床的定位精度、重復精度、操作方式、刀具的磨損等多種因素的影響，使得試切的精度是有限的，因此還須通過上述的另一些方法保證加工尺寸精確。

方法二方便快捷，也是多人采用的方法之一。程序中加工首段必須有T0101指令，而對刀前一般要先清除刀補，除按刀補鍵中001-004中清零外，還須得程序段值介面下執行G00U1W1運行一次來清刀補。要不機床會帶有前者操作留下的刀補值造成后者對刀時出現G50 X385而位置顯示的不是X38.50的值。

方法三的絕對值編程保證尺寸精度，刀補值偏置，放大零件尺寸在加工外圓時為正值U+1，內孔時則為負值U-1，內外圓是相反刀補值加工的。

方法四修改程序和修改刀補并用，如在加工前改變X、Z值，會帶來一定的計算量，加工后修改程序中值從而達到加工尺寸。但是如操作者想再次使用此程序加工下同樣零件時，必須再次修改正確的程序X、Z值才能加工。除非加工中是變化無常的，各軸的尺寸值是不一致時才用此方法來進行控制。

方法是多樣的，方法不是一成不變的。所以我們可以多種方法一起采用，如方法一可以和方法二一起使用，方法三和方法四一起用的。只要操作者思路清晰，不混亂的情況下而造成零件加工尺寸小就行了。建議方法二是較方便快捷的控制方法。

總結，數控加工時的零件尺寸精度的控制的操作是數控加工的關鍵，明白刀具的走刀位置，坐標系建立與變更。才能精確的加工出想要的尺寸精度。在程序編制和實踐加工中靈活運用各種尺寸控制方法，盡可能減少對刀誤差，運用刀具補償值及時調整或上述的方法加工中所出現的加工誤差，有效地提高零件加工精度。