數控加工中心之加工零件位置度不穩定現象解決方案

陸 勇 韓 偉 文/圖

隨著現代化加工的發展，數控加工中心得到了廣泛的應用。我公司在加工過程中出現了工件表面2個定位銷孔位置度超差現象。對此現象，筆者和單位技術人員一起努力，查閱相關資料，分析出了多種導致位置度超差的原因，并進行逐個驗證排查，最終對加工程序進行優化，采用自動補償，成功解決了這一問題，為單位生產提供了保障。

1.加工問題描述

機加工車間生產線上精加工機床加工發動機缸體表面2個非常重要的定位銷孔出現了位置度超差(圖1)，而且時好時壞，針對此現象，立項解決，否則將對生產造成影響。

圖1 三坐標報告顯示銷控位置度超差

2.加工問題分析

對于工件表面位置度超差的問題，根據加工信息，現場操作人員的反饋，與現場各技術人員對同類型的問題進行比較和研究，查閱了同期的相關問題雜志，經過現場會議商量，估計出可能出現這種情況的原因有以下幾點：

(1)現場環境溫度對加工的影響；

(2)加工程序的修改(相關運動刀具的加工程序)；

(3)刀具本身的結構問題；

(4)零點偏置程序。

3.檢查現場環境溫度對加工的影響

在加工的過程中，環境溫度一直在20～24°之間，達到加工所要求的環境溫度，當天共計加工10件，查看報告，其中定位銷孔位置度超差件有近8件，詢問德國工程師，初步判斷，可能是加工溫度導致，機床Y軸的位置在溫度不同的情況下可能會有相應的變化，特別在早上加工的第一件，Y軸的位置會出現很大的波動，建議新增熱機程序：

從熱機程序上將Y軸充分地移動，將Y軸進行很好預熱。經測試，尺寸有所好轉，但加工依舊不是很穩定。

4.工件加工程序優化

檢查相關刀具，加工刀具信息如下：

針對刀具加工及CMM檢測報告，并根據測量值，繪制出我們的加工孔實際和理論位置如圖4。

圖2 Φ9.7鉆頭

圖3 Φ10鉸刀

圖4 加工孔實際和理論位置

將程序修改之后，我們試加工了幾件問題工件，部分結果比較好，部分依舊超差，結果還是不穩定。

5.零點偏置修改

排除了加工程序修改之后，我們陷入了思索，并且查詢了很多相關的資料和文獻，到底是什么原因導致了缸孔劃傷現象，考慮到機床在加工之前一般需要調用相關的坐標系，是否是坐標系出現了錯我，于是我們將機床的零點偏置程序調出，如下：

圖5 缸孔位置圖

由于修改的是G54和G509的零點偏置，我們所要考慮的是G54和G509的相關坐標系整體進行偏移，這樣的話對該坐標系下其余的加工孔(圖5中的6個缸孔)位置度就要進行觀察，是否都是在范圍內。

試生產一件，檢測結果在公差范圍內，所以從該處考慮方向是比較正確的，但是隨之加工中還是出現個別的件位置度接近上公差的現象，讓我們再次陷入沉思，雖然看似解決了該問題，但是溫度問題是否是我們一直忽略的地方，于是我們和HELLER工程師一起再次討論，添加一套溫度補償程序。

6.添加溫度補償方案，問題排除

(1)我們將機床主程序添加對應的補償程序，如下：

(2)如果前置條件為1，那么機床采用溫度補償程序對應的主程序添加如下：

(3)對應的補償程序如下：

使用機床自生的溫度傳感器，檢測外界環境溫度，根據經驗值設定機床補償的數據，進行實時補償，保障每一件的加工精度。

在此，非常感謝現場的技術人員以及德國HELLER公司的技術人員對此次問題的解決的支持，在此次的過程中對我本人有著很大的提升，伴隨著生產的進行，會出現很多的加工問題，對機床程序分析是數控加工中必不可少的，這就需要我們從多方面的去學習和掌握這種方法。盡管在這方面會有專業的技術人員來進行，但是作為一名合格的數控加工中心的操作人員，這些是必須會的東西，在以后的加工中，可能會有當加工有規律形狀和和尺寸不同的新型工件時，只需要對部分程序的更改和更換，而不要對整個新工件加工編制一個程序，大大的節省了所消耗的工時，機床在執行這類程序時所要求的條件運行方面則或更加的輕松、反應更迅速，大大提高了加工效率，充分發揮出了數控機床的性能。