數(shu)控加工作 爲一(yi)種先(xian)進的(de)加工方法, 被廣泛地(di)用于航空(kong)工業(ye)、艦船(chuan)工(gong)業(ye)以及(ji)電子工(gong)業(ye)等高(gao)精度(du)、複雜零件(jian)的加(jia)工生(sheng)産。在(zai)數控(kong)加工中，影(ying)響數控加(jia)工質(zhi)量的因(yin)素很多(duo)，即工藝系(xi)統中(zhong)的各組成部分(fen)，包括(kuo) 機床(chuang)、刀具、夾具的(de)制造誤(wu)差、安裝誤(wu)差以及刀(dao)具使用中(zhong)的磨損(sun)等(deng)都直接影響工件的(de)加工精(jing)度。也就(jiu)是說(shuo)，在(zai)加工過(guo)程中整個(ge)工藝(yi)系統會(hui)産(chan)生各(ge)種誤差，從(cong)而改(gai)變刀(dao) 具和(he)工件(jian)在切(qie)削運(yun)動過(guo)程中(zhong)的相互位(wei)置關系而影響(xiang)零件的(de)加(jia)工精(jing)度及(ji)質量。
一、機(ji)床的(de)合(he)理(li)選用(yong)環節
數(shu)控(kong)加工(gong)在中國制造業(ye) 中已經有(you)了較長的(de)使(shi)用時間(jian)，雖然有嚴(yan)格的(de)數控(kong)機(ji)床(chuang)操作(zuo)規範、良好的機(ji)床維護保養，但(dan)是其本身(shen)的精度損(sun)失是不可(ke)避免的(de)。爲(wei)了控制産(chan)品的(de)加工(gong)質量，我們(men)定期(qi)對 數(shu)控設備進(jin)行檢測維(wei)修，明(ming)确每(mei)台(tai)設(she)備的(de)加工精(jing)度，明确(que)每台設(she)備的加(jia)工任(ren)務。對(dui)于大(da)批量(liang)成(cheng)批生産(chan)的零(ling)件(jian)加工工(gong)廠，應(ying)嚴格區分(fen)粗、精加工(gong)的設備使用，因爲粗(cu)加 工時(shi)追(zhui)求的(de)是高速度、高的(de)去除(chu)率(lü)、低的加工精(jing)度，精加工(gong)則相反(fan)，要求高的加(jia)工(gong)精度。而(er)粗加工(gong)時對設(she)備的(de)精度損害(hai)是嚴重(zhong)的(de)，因此(ci)我們(men)将(jiang)使(shi)用年(nian)限較長、精(jing)度差(cha)的設(she)備(bei)定(ding)爲專(zhuan)用的(de)粗加(jia)工設(she)備，新設備和精(jing)度好的設(she)備定(ding)爲精(jing)加工(gong)設備(bei)，做到對現(xian)有設備資源的合理(li)搭配、明确分工(gong)，将機(ji)床對(dui)加工(gong)質量(liang)的(de)影響降(jiang)到了(le)很低(di)，同 時(shi)又保護(hu)了(le)昂貴(gui)的數(shu)控設備，延(yan)長了設(she)備(bei)的壽(shou)命。
二(er)、刀柄(bing)的合(he)理選(xuan)用(yong)環(huan)節
當我們(men)的機床不(bu)可改變(bian)時，與機(ji)床相關的刀柄(bing)、刀具(ju)對數(shu)控加工質(zhi)量(liang)的(de)影響(xiang)又變(bian)得突(tu)出了(le)。在任何旋轉刀(dao)具加工(gong)系統中(zhong)，主軸與夾頭(或(huo)其組合(he)體(ti))的聯結是刀具(ju)加工(gong)性能實現(xian)的基(ji)石。
1.刀柄(bing)與機床(chuang)的聯結(jie)
目前企(qi)業常用刀(dao)柄與(yu)機床(chuang)的 接口主(zhu)要有BT刀柄(bing)和HSK刀(dao)柄，刀柄結構如(ru)圖1所(suo)示。BT刀柄與(yu)機床主軸的接(jie)口錐(zhui)柄錐度爲(wei)7∶24，這種方式(shi)的刀(dao)柄隻适合于低(di)速加工，因(yin)BT刀柄(bing)與主軸 隻是錐(zhui)面配合(he)，當轉速太高時，由于離(li)心力(li)的(de)作(zuo)用會(hui)使錐(zhui)面配(pei)合間(jian)隙增(zeng)大，從(cong)而影(ying)響數(shu)控加工質(zhi)量。當(dang)機床高轉速達到15000 轉(zhuan)/分時(shi)，通常(chang)需要(yao)采用HSK型刀柄，HSK刀(dao)杆爲(wei)過定位結構，提供與機(ji)床标準(zhun)聯結(jie)，在(zai)機(ji)床拉(la)力作用下(xia)，保證(zheng)刀杆短(duan)錐和端(duan)面與(yu)機床緊密(mi)配合。
2.刀柄與刀(dao)具的聯結
對 刀(dao)柄另一個(ge)重要(yao)的技術(shu)要(yao)求就(jiu)是刀柄與刀具(ju)的聯(lian)結方(fang)式， 包(bao)括加工(gong)時(shi)的夾(jia)持力(li)度、徑向跳(tiao)動精度和平衡(heng)質量，刀(dao)柄的徑(jing)向跳動精(jing)度要小于0.003mm。爲(wei)支持機(ji)床的線(xian)性(xing)傳動(dong)，主軸(zhou)、刀(dao)柄和刀(dao) 具的總(zong)重(zhong)量越(yue)小，對(dui)獲(huo)得優良(liang)切削效果(guo) 越有(you)利。根(gen)據客(ke)戶各(ge)自的(de)需求(qiu)，都能(neng)夠找(zhao)到一種完(wan)美的(de)刀柄(bing)系統(tong)，因爲(wei)不同(tong)的系(xi)統能夠(gou)提供不同的(de)技術特征(zheng)和優(you)勢。 刀(dao)柄對刀杆(gan) 、刀具(ju)的夾(jia)緊方(fang)式主(zhu)要有(you)4種刀柄(bing)：側(ce)固式(shi)刀柄、彈性夾緊式刀柄、液(ye)壓刀(dao)柄和(he)熱(re)脹(zhang)冷縮刀柄(bing)等(deng)。
側固式(shi)刀柄(bing)的(de) 特(te)點是(shi)簡單(dan)容易(yi)操作(zuo)、快速(su)方(fang)便(bian)、安全(quan)性極高;彈性夾(jia)緊式刀柄的特點是(shi)刀具的夾(jia)緊或松開(kai)是在刀柄(bing)材料(liao)的彈(dan)性形變範圍内實現(xian)的，不僅可(ke)以提供極(ji)高的(de)刀柄(bing)回轉(zhuan)精 度(du)，而且對(dui)刀(dao)具使 用壽(shou)命沒有限(xian)制;液壓刀(dao)柄特點爲采用這一(yi)刀具(ju)夾緊(jin)系統(tong)，可使(shi)系統徑向(xiang)跳動(dong)誤差(cha)精度和重複(fu)定(ding)位精(jing)度控(kong)制在3μm以下。由于(yu)刀(dao)柄(bing)内存(cun)在有(you)高壓(ya)油液(ye)壓力(li)，當刀具 被(bei)夾緊時，内(nei)藏的(de)油腔結構(gou)及高(gao)壓油的存(cun)在大(da)大地增加(jia)了結(jie)構阻尼，可(ke)有效防止(zhi)刀具和機(ji)床主軸(zhou)的(de)振動;熱脹(zhang)冷縮刀柄(bing)的優點是徑向(xiang)跳動(dong)誤差(cha)小，精(jing)度很高，可(ke)達到 3μm以下(xia)水平，傳動(dong)扭矩大(da)，而(er)刀柄(bing)的設計相對比(bi)較小巧，但(dan)其缺(que)陷在(zai)于，相比液(ye)壓刀(dao)柄或(huo)應力鎖緊(jin)式刀柄來(lai)講，其防振(zhen)性能(neng)較差(cha)。
三、刀具的(de)準确(que)選擇和使用環(huan)節
硬 質合(he)金刀(dao)具應(ying)用範(fan)圍在(zai)企業越來(lai)越廣，硬(ying)質(zhi)合金将代替大部分(fen)高速(su)鋼刀(dao)具，包(bao)括鑽頭、立銑刀(dao)和絲錐等(deng)簡樸(pu)通用(yong)刀(dao)具(ju)，使這(zhe)一類(lei)刀具的切削速(su)度(du)有很大(da)的提(ti)高(gao)，硬(ying)質 合(he)金将(jiang)在(zai)刀具材(cai)料中占主(zhu)導地(di)位，覆(fu)蓋大(da)部分(fen)常規的加(jia)工領(ling)域。我(wo)公(gong)司(si)在粗(cu)加工中盡(jin)可能(neng)采用(yong)大直(zhi)徑的(de)牛鼻刀，使(shi)用R2左右的(de)硬質(zhi)合金(jin)刀片(pian)，做到粗加工排屑(xie) “多(duo)”;半精(jing)加工(gong)選用高轉(zhuan)速高進給(gei)R0.8左右(you)的鑲(xiang)片立(li)銑刀(dao)，做到(dao)半精(jing)加工(gong)走刀“快(kuai)”;精(jing)加工(gong)時盡量選用硬(ying)質合金刀(dao)杆和(he)高精(jing)度(du)球頭鏡(jing)面刀片，這(zhe)樣可(ke)在保正 加工質(zhi)量的同 時(shi)節省(sheng)選用整體合金(jin)刀具的高(gao)昂費(fei)用。精(jing)加(jia)工(gong)中所(suo)用小刀具的半(ban)徑應小于(yu)或等(deng)于被(bei)加工零件上的(de)内輪廓圓(yuan)角半(ban)徑，尤(you)其是(shi)在拐(guai)角(jiao)加工時(shi)，應選用(yong)半(ban)徑小(xiao)于拐(guai)角處(chu)圓 角(jiao)半徑(jing)的刀(dao)具，并以圓(yuan)弧插補的(de)方式進(jin)行(hang)加工(gong)，這樣(yang)可(ke)以避免(mian)采用(yong)直(zhi)線(xian)插補(bu)而出(chu)現過(guo)切現(xian)象，做到(dao)精加工質量(liang)“好”。因此，刀(dao)具的準确(que)選擇(ze)和使用(yong)是影響(xiang)數控(kong)加工質量的重(zhong)要因素。
四(si)、數控編(bian)程環節(jie)
程序(xu)是數控機(ji)床惟一能(neng)夠識(shi)别的語言，它向(xiang)機床發(fa)出一條(tiao)一條(tiao)加(jia)工指令(ling)，控制着機(ji)床的(de) 每一(yi)步驟(zhou)，程序(xu)的好(hao)壞直(zhi)接影(ying)響到(dao)加(jia)工(gong)的質(zhi)量和(he)效(xiao)率(lü)。這就(jiu)需要(yao)在(zai)全面了(le)解機床(chuang)性(xing)能、加(jia)工的(de)每一環節(jie)以及(ji)必要的相(xiang)關知(zhi)識的基礎(chu)上, 通過(guo)不(bu)斷的實踐，提(ti)高編程(cheng)技能(neng)，從(cong)而(er)達到提高(gao)數(shu)控(kong)加工(gong)質量的(de)要求。
1.數控編(bian)程的步驟(zhou)
程序編制是數(shu)控加(jia)工(gong)中(zhong)的一(yi)項重要工作，理想的(de)加(jia)工程序(xu)應保(bao)證(zheng)加(jia)工出(chu)符合産品圖樣(yang)要求的(de)合(he)格工(gong)件，同時應能使(shi)數控機床(chuang)的功(gong)能得到合(he)理的(de)應用與充分的(de)發揮(hui)，使(shi)數控機(ji)床安(an)全、可(ke)靠、 高(gao)效地(di)工作，加工(gong)出高(gao)質量的産品。
從(cong)得到産品(pin)零件(jian)圖樣到獲(huo)得數(shu)控(kong)加(jia)工程(cheng)序的編(bian)制過程。
程序(xu)定型(xing)階段(duan)由主管(guan)領(ling)導審(shen)核數控(kong)編程刀(dao)路，合格後(hou)填寫(xie)數控加工(gong)程序(xu)單，繪(hui)制加(jia)工簡圖。到(dao)現場了解(jie)程序執行(hang)情況(kuang)，并優(you)化(hua)、固化數(shu)控加工程(cheng)序。
2.數控編程(cheng)的關鍵(jian)問題
(1)零件(jian)數字(zi)化模(mo)型：一(yi)般情(qing)況下依據(ju)産品設計圖，采用線(xian)框建模、特(te)征建(jian)模和(he)實體建模(mo)等不(bu)同方(fang)式，建(jian)立零(ling)件的幾何(he)數字化模型。或(huo)者是采用無紙(zhi)化設(she)計制(zhi)造技(ji)術，零(ling)件的幾何(he)數字化(hua)模(mo)型直(zhi)接由設計而來(lai)。
(2)加工(gong)方案(an)的确定：主(zhu)要針對産(chan)品結構(gou)特點、質(zhi)量要(yao)求選擇不(bu)同的(de)加工(gong)方法(fa)，如：曲(qu)面(mian)加工是(shi)選擇投影(ying)加工(gong)還是(shi)放射加工(gong)。不同(tong)的加(jia)工方法對零件的表(biao)面質量(liang)影(ying)響較(jiao)大。
(3)加工參數的(de)選擇(ze)：加工(gong)參數(shu)的選(xuan)擇主要取(qu)決于工件(jian)材料(liao)、刀具形(xing)狀和材(cai)料、機床性(xing)能等(deng)因素(su)。加工(gong)參數(shu)選擇(ze)的(de)合理性(xing)對零(ling)件的表面(mian)質量也有較大影響。
(4) 刀具軌迹(ji)的生成：刀(dao)具軌迹生(sheng)成是(shi)複雜(za)零件(jian)、多軸(zhou)數控(kong)加工(gong)中(zhong)的重要(yao)内容，有(you)效的刀具軌(gui)迹直(zhi)接決(jue)定了加(jia)工的可(ke)能性(xing)、質(zhi)量與效(xiao)率。刀(dao)具(ju)軌(gui)迹的(de)生成首要(yao)目标(biao)是使(shi)所 生(sheng)成的刀具(ju)軌迹(ji)滿足(zu)平穩、光(guang)滑、負荷變化(hua)小(xiao)、軌迹連(lian)續，切(qie)入(ru)、切(qie)出次數少，無(wu)幹(gan)涉及(ji)碰撞等(deng)要(yao)求。同時，刀(dao)具軌(gui)迹還(hai)需滿足穩定性(xing)好、編程(cheng)效率高(gao)和程序量(liang)小等 條件。
(5)數控加工(gong)仿真(zhen)：由(you)于(yu)零件(jian)形狀及加工環(huan)境的(de)複雜(za)性，要确保(bao)所生(sheng)成的(de)加工程序(xu)不存(cun)在任何質(zhi)量問(wen)題十分困(kun)難，其(qi)中主要的是加(jia)工 過程(cheng)中的過(guo)切、機(ji)床(chuang)各部件(jian)之間(jian)的幹涉碰撞等(deng)問(wen)題(ti)。特别(bie)對于高速(su)加工，這些(xie)問(wen)題常常(chang)是緻命的(de)。因此(ci)，在加(jia)工前對加(jia)工程序(xu)進(jin)行仿(pang)真驗(yan)證(zheng)是十分(fen)必要的(de)。數(shu)控加(jia)工 仿(pang)真通過軟(ruan)件模拟(ni)加(jia)工環(huan)境，刀具軌迹與(yu)材料切(qie)除過程來檢驗程序，具(ju)有成本低(di)、效率(lü)高且(qie)安(an)全可靠(kao)等特點(dian)，是(shi)提高數控編(bian)程質量(liang)及加工(gong)質(zhi)量的重要(yao)手(shou)段(duan)。
(6)後置(zhi)處理：後(hou)置處理是數(shu)控(kong)加工編(bian)程中的(de)一(yi)項重要内(nei)容，其(qi)技術(shu)内容包括(kuo)：機床運動(dong)學建(jian)模與(yu)求解、機床(chuang)坐标(biao)運動(dong)變換、非線(xian)性運(yun)動誤差校(xiao)驗、機床結構誤(wu)差補(bu)償及(ji)數控(kong)代碼(ma)轉換等。因(yin)此，采用正确的(de)後置(zhi)處理對于(yu)保證加(jia)工(gong)質量、效率與機床可(ke)靠運(yun)行(hang)具有重(zhong)要作用。
五、機床(chuang)操作(zuo)者環(huan)節
機(ji)床操作(zuo)者是數(shu)控加工的(de)執行(hang)人，他(ta)們對數控(kong)加工質量(liang)的控制也(ye)是很(hen)明顯(xian)的。他(ta)們在(zai)執行(hang)加工(gong)任務的過(guo)程中(zhong)對機(ji)床、刀(dao)柄、刀(dao)具、加(jia)工工(gong)藝和(he)切削(xue)參數(shu)的實(shi)時(shi)狀态了(le)解，他們的各項(xiang)操作(zuo)對數控加(jia)工影響直(zhi)接，所(suo)以機床操(cao)作者(zhe)的技(ji)能(neng)和(he)責任(ren)心也是提高數(shu)控加工(gong)質量的(de)重要因素。
我們(men)知道，雖然(ran)機床等硬(ying)件設備是(shi)很關(guan)鍵的，但人(ren)才是(shi)影響數控(kong)加工質量(liang)的決(jue)定性(xing)因素(su)，因爲(wei)程序(xu)設計(ji)員和機床(chuang)操作(zuo)者的(de)職業(ye)道(dao)德(de)、技能水平(ping)以(yi)及(ji)崗位(wei)責任心決(jue)定了各種(zhong)先進(jin)設備(bei)能否發揮(hui)出多(duo)大的(de)效(xiao)能(neng)。所以(yi)我們一(yi)定(ding)要重視人(ren)才(cai)的培養(yang)和引進，爲(wei)數控(kong)加工質(zhi)量(liang)的持(chi)續提高(gao)打(da)下堅實的(de)基礎。
通過(guo)對數控(kong)加(jia)工中影響(xiang)加工質量(liang)因素(su)的分析, 爲合理(li)有效地提(ti)高數(shu)控機床的(de)利用(yong)率(lü)提供了(le)可行的(de)依(yi)據。其(qi)應用(yong)可有效保(bao)證數控機(ji)床的(de)加工(gong)精度及良(liang)好的(de)加工(gong)效果(guo)。
