探究提升數(shù)控加工零件精度的注意事項(xiàng)與策略

胡曾堯

摘 要：社會(huì)技術(shù)水平的持續(xù)提升，帶動(dòng)了機(jī)械工程設(shè)計(jì)軟件的革新升級(jí)，提升了機(jī)械制造的工藝水平，為機(jī)械制造設(shè)備的換代更新準(zhǔn)備了外部環(huán)境與條件。在數(shù)控零件加工的過程中，應(yīng)當(dāng)思考與分析如何改進(jìn)工件工藝，以不斷提高數(shù)控零件加工精度為目標(biāo)，以數(shù)控加工中心為依托并充分應(yīng)用其加工功能，為增強(qiáng)數(shù)控零件質(zhì)量做出努力。下文中，筆者將結(jié)合個(gè)人工作實(shí)踐與教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，分析數(shù)控加工零件精度提升的注意事項(xiàng)與要點(diǎn)策略，以增強(qiáng)數(shù)控零件的應(yīng)用效果，保證數(shù)控零件的精密度，發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的加工功能，提升數(shù)控加工零件的產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：策略；注意事項(xiàng)；零件精密度；數(shù)控加工中心

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.018

在工廠企業(yè)的運(yùn)營(yíng)過程中，如何在降低或者不增加運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)成本的前提條件下，同時(shí)滿足企業(yè)的制造生產(chǎn)要求，提升數(shù)控加工零件的精密度和質(zhì)量，保證數(shù)控加工機(jī)床運(yùn)作的穩(wěn)定安全與高效，成為企業(yè)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)與技術(shù)管理者應(yīng)當(dāng)思考與研究的課題。下文中，筆者將重點(diǎn)研究數(shù)控加工工藝的參數(shù)，總結(jié)提升數(shù)控加工零件精度的建議策略。

1 影響數(shù)控加工中心零件加工精度的因素

1.1 錯(cuò)誤設(shè)置刀具參數(shù)

如果刀具參數(shù)設(shè)置不合理，將造成數(shù)控零件加工過程中軸線的偏差——隨著主偏角的持續(xù)縮減，零件精度也持續(xù)降低，將導(dǎo)致數(shù)控加工產(chǎn)品質(zhì)量的降低，不能夠滿足數(shù)控加工的目標(biāo)與生產(chǎn)要求。

1.2 不合理設(shè)置機(jī)床參數(shù)

在將高級(jí)參數(shù)設(shè)置中的數(shù)控加工機(jī)床重新設(shè)定為普通加工精度的過程中，如果沒有合理設(shè)置好機(jī)床的參數(shù)，將嚴(yán)重降低加工零件的精度，產(chǎn)生加工參數(shù)偏執(zhí)，降低機(jī)械制造工藝水準(zhǔn)。

1.3 伺服系統(tǒng)操作不當(dāng)

通常情況下，數(shù)控加工伺服系統(tǒng)為半閉環(huán)控制系統(tǒng)，借助絲杠調(diào)整控制加工零件精度，保證加工信號(hào)在絲杠傳動(dòng)元件和伺服系統(tǒng)之間的順利傳輸，從而確保零件加工的精度。

一旦，調(diào)校光柵尺的過程中存在人為誤差，導(dǎo)致伺服系統(tǒng)的空轉(zhuǎn)或者反向傳動(dòng)，將產(chǎn)生反向間隙和加工誤差，從而影響數(shù)控加工零件的精度，并導(dǎo)致零件的外觀變形。

2 影響數(shù)控加工零件精度的工藝要點(diǎn)

2.1 數(shù)控編程的工藝要點(diǎn)

數(shù)控程序編程過程中，不能夠僅僅以工件為參考基準(zhǔn)，還應(yīng)當(dāng)結(jié)合數(shù)控加工機(jī)床的具體情況，設(shè)定工件坐標(biāo)系，科學(xué)設(shè)置退出點(diǎn)和補(bǔ)查點(diǎn)，將受力緩沖編程應(yīng)用在工件、刀具的切出、切入點(diǎn)。

2.2 幾何精度的工藝要點(diǎn)

切割過程中經(jīng)常產(chǎn)生的零件變形，是由于切割刀具的使用磨損，不當(dāng)加劇了零件與切割刀具之間的摩擦。此外還有一種情況，如果標(biāo)準(zhǔn)線軸與主軸的偏離，將改變加工零件的相對(duì)位置，最終導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床在長(zhǎng)期的加工作業(yè)中產(chǎn)生精度誤差，并破壞零件表面的光潔平整。

2.3 受力變形的工藝要點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床加工工藝中，涵蓋了對(duì)夾具、工具、工件和機(jī)床的科學(xué)操作與使用，零件精度不可避免受到上述操作的各種作用力及影響。依據(jù)力的產(chǎn)生與作用方式不同，通常情況下零件精度的作用力包括：殘余應(yīng)力和加工外力——不同類型的外力作用下，零件精度也受到了影響、產(chǎn)生變化。為了降低外界環(huán)境中的外力對(duì)數(shù)控加工零件精度產(chǎn)生不利影響，機(jī)床操作與技術(shù)管理人員應(yīng)當(dāng)設(shè)法排除或者降低外部作用力對(duì)加工系統(tǒng)所產(chǎn)生的承受負(fù)荷數(shù)值，并思考如何提升數(shù)控加工機(jī)床的承受力。因此，筆者認(rèn)為，一方面應(yīng)當(dāng)盡量延長(zhǎng)數(shù)控加工系統(tǒng)的使用年限，另一方面，還應(yīng)當(dāng)在允許范圍內(nèi)盡量使用優(yōu)質(zhì)的加工材料和加工機(jī)床，從而提升加工零件的精度。在數(shù)控機(jī)床加工零件的過程中，將不可避免的產(chǎn)生殘余應(yīng)力，為了將殘余應(yīng)力的影響減至最小，可以視情況采用振動(dòng)裝置、加工前加熱并適度冷卻的人工操作方式，提升加工零件的精度。

2.4 熱變形的工藝要點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床加工零件的過程中，將釋放出大量的熱，容易造成加工系統(tǒng)的熱變形問題；加工系統(tǒng)因熱變形而降低了測(cè)量的準(zhǔn)確性，最終形成精度誤差。

3 提高數(shù)控加工零件精度的策略

筆者在分析了上述加工工藝、操作程序中的問題后，總結(jié)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤設(shè)置刀具參數(shù)、不合理設(shè)置機(jī)床參數(shù)、伺服系統(tǒng)操作不當(dāng)、熱變形、受力變形、幾何精度和數(shù)控編程中的工藝操作不當(dāng)，是影響數(shù)控加工零件精度的原因。

3.1 避免或者降低伺服系統(tǒng)的操作誤差

如上文所述，對(duì)伺服系統(tǒng)的操作不合理，將影響工信號(hào)在絲杠傳動(dòng)元件和伺服系統(tǒng)之間的順利傳輸，或者因人為誤差，導(dǎo)致伺服系統(tǒng)的空轉(zhuǎn)或者反向傳動(dòng)，最終影響加工零件的精度。作為數(shù)控加工技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合機(jī)床的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出避免、降低伺服系統(tǒng)的誤差的操作策略：

一是，進(jìn)一步提升機(jī)床設(shè)計(jì)的水準(zhǔn)。通過提升加工機(jī)床的設(shè)計(jì)質(zhì)量，消除或者降低對(duì)加工零件精度的不利影響，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)自覺遵守國家相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，提升加工機(jī)床的抗壓能力、抗截能力和抗振動(dòng)能力。

二是，科學(xué)設(shè)定伺服系統(tǒng)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，確保其運(yùn)行的安全、可靠、穩(wěn)定。具體方法如下：稍微減緩系統(tǒng)運(yùn)行速度。介于速度誤差對(duì)伺服系統(tǒng)加工精度影響極小，只是會(huì)延長(zhǎng)實(shí)際位置接收伺服系統(tǒng)運(yùn)作指令的時(shí)間，對(duì)加工精度與直線加工停止位置精準(zhǔn)性均無影響，為此伺服系統(tǒng)可通過減緩系統(tǒng)運(yùn)行速度，提升零件加工精度。伺服系統(tǒng)處于半閉環(huán)控制下，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，會(huì)出現(xiàn)進(jìn)給軸位置開環(huán)增益不恒等的消極現(xiàn)象，其誤差在大于等于45°時(shí)會(huì)出現(xiàn)最大誤差，為此數(shù)控機(jī)床操作人員，應(yīng)避免出現(xiàn)伺服系統(tǒng)加工誤差最大角，將進(jìn)給軸位置開環(huán)增益控制在合理范圍內(nèi)，為此技術(shù)人員需結(jié)合零件加工需求，科學(xué)合理設(shè)置圓弧加工過程中，各進(jìn)給軸位置開環(huán)增益，使其處于可控范圍內(nèi)。

3.2 降低或避免數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌幾何精度誤差

數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)加工伴隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床加工精度、效率、速度逐漸提升，然而卻因數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌幾何精度無法得到有效控制，出現(xiàn)無法滿足零件精度加工需求的消極現(xiàn)象，為此需要數(shù)控技術(shù)設(shè)計(jì)人員提升全功能數(shù)控車床設(shè)計(jì)與制造成效。例如采用斜床造型，降低機(jī)床對(duì)機(jī)床底座鑄件的壓力，為數(shù)控導(dǎo)軌防震、抗壓設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)，達(dá)到簡(jiǎn)化機(jī)床設(shè)計(jì)目的，凸顯機(jī)床制造功能性，為提升其制造精度奠定基礎(chǔ)。

綜上所述，為了確保數(shù)控機(jī)床加工零件的精度，作為企業(yè)的機(jī)床操作技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)注重從實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)和總結(jié)問題，掌握并防范可能會(huì)影響加工零件精度的各項(xiàng)因素，縮小或者消除伺服系統(tǒng)的操作誤差，促進(jìn)機(jī)械制造行業(yè)蓬勃發(fā)展。

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