數控加工作 爲一(yī)種先(xiān)進的加工方法, 被廣泛地用于航(háng)空工業、艦船(chuán)工業以及電子工業等高(gāo)精度、複雜零件的加工生産。在數控(kòng)加工中，影響數控加(jiā)工質量的因素很多(duō)，即工(gōng)藝系統中的各組成部分(fèn)，包括 機床、刀具、夾具的制造誤(wù)差、安裝誤差以及刀具(jù)使用中(zhōng)的磨損等都直接影響工件的加工精度。也就是說，在加工過(guò)程中整個工藝(yì)系統(tǒng)會産生各種誤差，從而改變刀 具和工件(jiàn)在切削運動過程中的相互位(wèi)置關系而(ér)影響零(líng)件的加工精度及質量。
一、機床的合理選用環節
數控(kòng)加工在中國制造業(yè) 中已經有了較(jiào)長的使用時間(jiān)，雖然有嚴格的數控機床操作規範、良好(hǎo)的機床維護保(bǎo)養，但是其本身的精度損失是(shì)不可(kě)避免的。爲了控制産品的加工質量，我們定期對 數控(kòng)設備進行檢測維(wéi)修，明(míng)确(què)每台設備的加工精度，明确每台設備的加(jiā)工任務。對于大批量(liàng)成批生産的(de)零件加(jiā)工工廠，應嚴格區分粗、精加工的設備使用，因爲粗加 工時追求的是高速度、高的去除率、低的加工精度，精加工則相反，要求高的加(jiā)工精度(dù)。而粗加工時對設備的精度損害是(shì)嚴重的，因此我(wǒ)們(men)将使用年限較長、精度差的設備定(dìng)爲專用的粗加工設備，新設備和精度好(hǎo)的設(shè)備定爲精加工設備(bèi)，做到對現有(yǒu)設備資(zī)源的合理(lǐ)搭配、明确分工，将機床(chuáng)對加工(gōng)質量的影響降(jiàng)到了很低，同 時又(yòu)保護了昂貴的數(shù)控設備，延長了設備的壽命。
二、刀柄的合理選用(yòng)環節
當我們的機床不(bú)可改變時，與機床相關的刀柄、刀具(jù)對數控加工質量(liàng)的影響(xiǎng)又變得突出了。在任何旋轉刀具加工系統中，主軸與夾頭(或其組合體)的聯結是(shì)刀具加工性能實現的基石。
1.刀(dāo)柄與機床的聯結
目前企業常(cháng)用刀柄與(yǔ)機床的 接口主要(yào)有BT刀柄和HSK刀柄，刀柄結構如(rú)圖1所示。BT刀柄與機床主軸的接口錐柄錐度爲7∶24，這種方式的刀(dāo)柄隻适合于低速加工，因BT刀柄與主軸 隻是錐面配合(hé)，當轉速太高時，由于離心力的作用會使錐(zhuī)面配合間(jiān)隙增大，從而(ér)影響數控加工質量。當(dāng)機床高轉速達到15000 轉/分時(shí)，通常需要采用HSK型刀柄，HSK刀杆爲過定位結構，提(tí)供與(yǔ)機床标準聯結(jié)，在機床拉力作(zuò)用下，保證(zhèng)刀杆短錐(zhuī)和端面與機床緊密(mì)配(pèi)合。
2.刀柄與刀具的聯結
對 刀柄另一個重要的技術要求(qiú)就(jiù)是刀柄與刀具的聯結方式， 包括加工時的夾持力度、徑向跳動精度和平衡質量(liàng)，刀柄的徑(jìng)向跳動精度要小于0.003mm。爲支持機床的線(xiàn)性傳動(dòng)，主軸(zhóu)、刀柄和刀 具的總重量(liàng)越小，對獲得優良(liáng)切削效果 越有利。根(gēn)據客戶各自的需(xū)求(qiú)，都能夠找到一種完美的刀柄系統，因爲不同的系統能夠提供不(bú)同的技術特征(zhēng)和優勢。 刀柄對刀杆(gǎn) 、刀具的夾緊方式主要有4種刀柄：側固式刀柄、彈性夾緊式刀柄(bǐng)、液壓刀(dāo)柄和熱脹冷縮刀柄等。
側固式(shì)刀柄(bǐng)的 特點是簡單容易操作、快速方便(biàn)、安全性極高(gāo);彈性(xìng)夾(jiá)緊式刀柄的特點是刀具的夾(jiá)緊或松開(kāi)是在刀柄材料的彈(dàn)性形變範圍内實現的，不僅可以提供極高的刀柄回轉精 度，而且對刀具使 用壽命沒有限制;液壓刀柄特點爲采用這(zhè)一刀具夾緊(jǐn)系統，可使系統徑向跳動誤差精度(dù)和重複(fú)定位精(jīng)度控制在3μm以下。由于(yú)刀柄内存在有高(gāo)壓油液壓力，當刀具 被夾緊時，内藏的(de)油腔結構及高(gāo)壓油的存在大大地增加了結(jié)構阻尼，可有效防止刀具和機床主軸的(de)振動;熱脹冷縮刀柄(bǐng)的優點是徑向跳動誤差小，精度很高，可達到 3μm以下水平，傳動(dòng)扭矩大，而刀柄(bǐng)的設計相(xiàng)對比較小巧，但其缺陷在于，相(xiàng)比液(yè)壓刀柄或應力鎖緊(jǐn)式刀柄來講，其防振性能較差。
三、刀具的(de)準确選擇(zé)和使用(yòng)環節(jiē)
硬 質合(hé)金刀具應用範圍在企業越來越廣，硬質合金将代(dài)替大部分(fèn)高速鋼刀(dāo)具，包括鑽頭、立銑刀和(hé)絲錐等(děng)簡樸(pǔ)通用(yòng)刀具，使這(zhè)一類刀(dāo)具的切削速度有很大(dà)的提高，硬質 合金将在刀具材料中占主(zhǔ)導地位，覆蓋大部(bù)分常規的加工(gōng)領(lǐng)域。我(wǒ)公司在粗(cū)加工中盡可能(néng)采用(yòng)大直徑的牛鼻刀，使用R2左右的(de)硬質合金(jīn)刀片，做到粗加工排屑 “多”;半精加工選用高轉速高進給R0.8左右的鑲(xiāng)片立銑刀，做到半精加工走刀“快”;精(jīng)加工時盡量選用(yòng)硬質合金刀杆和高精度球頭鏡(jìng)面刀片，這樣可在保正 加工質量的同 時節省選用整體合金(jīn)刀具的高昂費(fèi)用。精加工中所用小刀具的半徑應小于(yú)或等(děng)于被加工零件上的内輪廓圓角半徑，尤(yóu)其是在拐(guǎi)角加(jiā)工時，應選用半徑小(xiǎo)于拐角處圓 角(jiǎo)半徑的刀具，并以圓(yuán)弧插補的(de)方式進行加(jiā)工，這樣可以避免采用直線(xiàn)插補而出現過切現(xiàn)象，做到精加工質(zhì)量(liàng)“好”。因(yīn)此，刀具的準确選擇和使用(yòng)是影響(xiǎng)數控加工質量(liàng)的重要因素(sù)。
四(sì)、數控編程環節(jiē)
程序是數控機(jī)床惟一能夠識别的(de)語言，它向機床發出一條一條加工(gōng)指令，控制着機床的 每一(yī)步驟，程序的好壞直接影響到加工的質量和效率。這就需要(yào)在全面了解機(jī)床性能、加工的每一環節以及必要的相關知識的基礎上, 通過不(bú)斷的實踐(jiàn)，提高編程(chéng)技能，從而達到(dào)提高數控加工質量的要求。
1.數控編程的步驟(zhòu)
程序編制是數控加工中的一(yī)項重(zhòng)要工作，理想的加工程序應保證加(jiā)工出符合産品圖樣要求的合(hé)格工件，同時應能使數控機床的功能得到合理的應用與充分的(de)發揮，使數控機床安全、可靠、 高效地工作，加工(gōng)出高質量的産品。
從得到産品零件圖樣到獲得數控(kòng)加工程序的編制(zhì)過程。
程序定型階段由主管領導審(shěn)核數控編程刀(dāo)路，合格後填寫數控加(jiā)工程序(xù)單，繪制加工簡圖。到現場了解程序執(zhí)行(háng)情況，并優化、固化(huà)數控加工程序。
2.數控編程(chéng)的關鍵問題
(1)零件數字化模型：一般情況下依據産品設計圖，采用線框建(jiàn)模、特征(zhēng)建模和實體建模等(děng)不同方式，建立零(líng)件的幾何數字化(huà)模型。或者是采用(yòng)無紙化設計制造技術，零件的幾何(hé)數字化模型直接由設計而來。
(2)加工方案的确定：主(zhǔ)要針對(duì)産品結構特點、質量要求選擇(zé)不(bú)同的加工方法(fǎ)，如：曲面加工是選擇(zé)投影加工還是(shì)放射加工。不同的加工方法對零件的表面質量影響較大。
(3)加工參數的(de)選擇：加工參數的選擇主要取(qǔ)決于(yú)工件(jiàn)材料、刀具形狀和材(cái)料、機床性能等因素。加工參數選擇的合理性對零件的表面質(zhì)量也有較大影響。
(4) 刀(dāo)具軌迹(jì)的生成：刀具軌(guǐ)迹生成是複雜零件、多軸數控(kòng)加工中的重要内容，有效的刀具軌迹直接決(jué)定了加工的可能性(xìng)、質量(liàng)與效率。刀具軌迹的生成首要目标(biāo)是使所 生成的(de)刀具軌迹滿足平穩、光滑、負荷變化小、軌迹連續，切入、切出次數少，無幹涉及碰撞等要求。同時，刀具(jù)軌迹還(hái)需滿(mǎn)足穩定性好、編程效率高和程序量小等(děng) 條件。
(5)數控加工(gōng)仿真：由于零件形狀(zhuàng)及(jí)加工(gōng)環境的複雜性，要(yào)确保所生成的加工程序不存在任何質量問(wèn)題十分(fèn)困難，其中主要的是加工 過程中的(de)過(guò)切(qiē)、機床各部件之間的幹涉碰撞(zhuàng)等問題。特别對于(yú)高速加工，這些問(wèn)題常常(cháng)是緻命的(de)。因此(cǐ)，在加工前對加工程序進行仿真驗證是十(shí)分必(bì)要的。數控加工 仿真(zhēn)通過軟件模拟加工環(huán)境，刀具軌迹與材料切除過程來檢驗程序，具(jù)有成本低、效率高(gāo)且安全可靠等特(tè)點，是提高數控編(biān)程質量(liàng)及加工質量的重要手段。
(6)後置處理：後置處理(lǐ)是數控加工編程中的一項重(zhòng)要内(nèi)容，其技術内容包(bāo)括：機床運動學建(jiàn)模與(yǔ)求解、機床坐标運動變(biàn)換、非線(xiàn)性運動誤(wù)差校(xiào)驗、機床結構誤差補償及(jí)數控代碼轉換(huàn)等。因此，采用正确的後置處理對(duì)于(yú)保證加工質量、效率與機床可靠運行具有重要作(zuò)用。
五、機床操作者(zhě)環節
機床操作者是數控加工的(de)執行人，他們對數控(kòng)加工質量的控制也是很明顯的。他(tā)們在執行加工任務(wù)的過程中對機床、刀柄、刀(dāo)具、加工工藝和切削參數的實時狀态了(le)解，他們的各項操作對數控加工影響直接，所以機床操作者的(de)技能(néng)和責任心也是提高數(shù)控加工質量的重要因素。
我們(men)知道(dào)，雖然機床(chuáng)等硬件(jiàn)設備是很關鍵的，但人才是影響數(shù)控(kòng)加工(gōng)質量的決定性(xìng)因素，因爲(wèi)程序設計員和機床操作者的職業道(dào)德、技能水平以及(jí)崗位(wèi)責任心決定了各種先進設備能否發揮(huī)出多大的效能。所以我們一(yī)定要重視人才的培養(yǎng)和引進，爲數控加工質量(liàng)的持續提高打下堅(jiān)實的基礎。
通過對數控加工中影響(xiǎng)加工質量因素的(de)分(fèn)析, 爲合理有效地提高數控機床(chuáng)的利用率提供了(le)可行的依據。其應(yīng)用(yòng)可有效保證數控機床的加(jiā)工精度及良(liáng)好的加工(gōng)效果(guǒ)。
