提高数控加工质量的工艺措施

王浩

摘要：数控加工质量的优劣，受机床操作、工艺制定、程序编制等诸多因素的限制。尤其数控加工工艺，和加工质量之间的相关性最为紧密，工艺措施的应用很大程度上决定了数控加工水平和整体质量。本文从数控加工精度、表面质量两个方面探讨了提高数控加工的工艺措施，供行业人员参考。

关键词：数控加工；工艺；措施

引言

数控机床的适用性较广，加工精度和效率均比较高。现代制造业中，数控机床充当十分关键的角色。尤其自动编程系统的研发，特别是Master CAM Pro/E软件的推广，很大程度上简化了机床编程步骤。为了提高加工质量，除机床精度外，我们还需采取针对性的工艺措施。所以，零件加工时，应当认真思考工艺措施对加工质量带来的不同影响。尽管自动编程软件，的确可以为人类提供精准的编程方法。不过，任何一种编程软件，只要存在工艺问题，都是要交给编程人员来解决。这就要求他们有娴熟的工艺技能和从业经验。要正视加工问题，采取妥当的工艺措施，从源头上提高加工质量。

1 提高数控加工精度的工艺措施

加工精度，涵盖了尺寸、形位精度两个部分。当加工精度符合要求，工件方可拥有最佳的使用性能。零件加工精度的高低，受多因素的限制。为此，我们有必要采取针对性的工艺措施，以提高加工精度。

1.1 明确工艺过程与编程数据

为保证加工精度，建议考虑多次走刀法，以控制变形误差。如某飞机零件，它的内外形余量是1.5mm、腹板面余量为2mm。如果是一次走刀，则平面度误差大概是0.3mm～0.5mm。若改为两次走刀，那么最后走刀必须是0.2mm～0.25mm，其误差约为0.1mm。编制程序时，需妥善使用子程序，利用组、主程序来对子程序进行反复调用。在相同表面上进行多次走刀，以增加加工精度。对非圆、列表曲线进行编程时，要运用恰当的拟合方法，将拟合误差调整为脉冲当量的1/2。如此，才能从根本上控制误差，确保合格的加工精度。编制程序时，要注意零件图上标注出来的尺寸。若为非对称尺寸，需改为对称尺寸后进行编程。若不然，因工艺系统存在的误差，极易令零件表面尺寸面临强大的超差。如零件图上：100＋0.05/0，那么要改为100.025±0.025，将100.025当做编程尺寸进行编制。如果工艺系统相对平稳，无其他方面误差，那么加工零件的尺寸分布中心需要和公差带中心保持重合，以保证零件的合格率。

1.2设置加工路线与工艺参数

加工路线究竟正确与否，很大程度上决定了加工精度。对刀具来说，它的切向切入和切出都是我们应当遵从的原则。钻孔、镗孔时，需严格控制引入、超出长度。特别是螺纹车削时，这个步骤更为关键。进给机构不允许在加速、减速两种状态下进行切削，同时令主轴转速、螺距二者拥有恰当的速比关系。引入行程（σ）最好是2mm～5mm，如果螺纹对精度有着高要求，取大值；若是超越行程，则取σ的1/4。对于经济型数控铣床，我们对平行孔系进行加工时应当考虑定位误差的大小。因此，我们设计一组加工路线时，走刀的方向必须是一致的，直至抵达各孔中心，增加各孔彼此的定位精度。对内槽进行加工时，考虑到进给机构存在一定的惯性，拐角处可能引起“超程”，造成过切甚至留下加工误差。如果机床并不支持超程监控，那么近拐角前需要延缓进给速度；而过拐角后，重新增速。以立铣刀来对内轮廓面进行加工时，如果是精铣刀，其直径相比工件，不能超出最小过渡弧半径的2倍。若为粗铣刀，则有必要扩大直径。否则，在强大切削力的作用下，铣刀极易变形，引起加工误差，降低零件的加工精度。

1.3 精准定位安装与对刀

为保证数控加工精度，精准设立对刀点也很关键，最好设于被加工零件或是夹具上。不过，和零件本身的定位基准存在一定的关联。如果零件属于以孔定位，则将孔中心当做此时的对刀点。

对粗短轴类零件进行加工时，通常选择三爪卡盘进行装夹，将零件轴心线、右端面二者的交点，当做坐标原点，便于对刀，其精度相对较高。针对同轴度严格的长轴，需要选择前后顶尖进行装夹。如果零件对于轴向精度较为严格，考虑到钻中心孔深度存在差异，其轴向定位精度很多时候无法适应加工标准。对于这类零件，我们设计了一种弹性前顶尖。它的前端类似圆锥销，在轴向上允许自由浮动，以限制移动自由度；而后顶尖，则可以控制2个转动自由度，利用小端面A可以调节零件在轴向上的移动自由度。这种做法不仅提高了定位精度，而且为对刀提供诸多便利。实践表明，该顶尖对于轴类零件进行装夹，能够将轴向误差调至0.02mm，适用于批量加工长轴的情况。

2 提高数控加工表面质量的工艺措施

2.1制定正确的加工工艺方案

2.1.1合理设计切入切出路线

利用铣床对零件进行加工时，为避免接刀痕迹，确保轮廓质量，有必要仔细地设置刀具切入及其切出程序。切入切点，必须顺着零件外围开始拓展，适零件拥有整洁的轮廓。如沿法向进行切入，那么零件表面必然会留下一道刀痕。在铣削期间，中间不允许有任何停顿。若不然，当切削力改变后，零件外形也会留下刀痕。另外，刀具切入通常要控制它的进给速度，最好是以某切削层为起点，慢慢拓展至剩余的切削层，但是要控制机床的进给速度。另外，切削参数不能过于波动，尤其切削深度、速度，都是要均匀的。为保证成型精度，毛坯外表也要留出适当的加工余量。

2.1.2选择合理的切削加工方式

顺铣、逆铣两种工艺，最大区别在于它们的表面粗糙度不一样。精加工时，以顺铣为宜，使零件拥有合格的外观质量。若为轴类零件，建议以同把刀来车削轴顶，这样不至于留下痕迹。假如轴上原本可见键槽，那么先要对工件外圆进行加工，接下来轮到键槽。对表面进行回转时，关键是把控主、副偏角。不然的话，刀具会给工件表面磨出一些刀痕。有些轴类零件，如果要车削它的圆弧表面，应选择一个小的偏角，以刀尖倒成1个圆角以保证加工质量。

2.1.3 使用新型高效刀具

为提高加工质量，切削速度不能过慢，这就对刀具有严格的要求。为确保数控机床拥有合格的性能，有必要选用新型刀具，不论强度还是耐用度上，均需合乎要求。平面铣削时，建议选用铣刀，或是立铣刀。如果未留出过大的加工余量，但对表面质量又十分的严格，那么端铣刀是不错的选择，如镶陶瓷刀片。

2.2 制定理想的数控加工程序

2.2.1相对坐标与绝对坐标编程

绝对坐标，是运动部件产生的一个坐标尺寸值，其参照体为坐标原点；相对坐标，指的是编程坐标对应于前一位置最终的给出。后者，很多时候可能引起某些累计误差，而改为绝对编程又能够弥补这种不足。加工时，基准点必须完全一致，即坐标原点。对工件来说，其径向相比于轴向尺寸，在精度上要更为理想。编程时，建议改为绝对坐标，这种做法对径向尺寸更为适合。某些关键部位的轴向尺寸，也要参照绝对坐标，保证它的加工精度。使用铣床时，其关键尺寸最好也要以绝对编程为准。而普通尺寸，则二者均可。为提高加工精度，根据行业的加工工艺规范，有必要妥善选择绝对、相对编程。

2.2.2宏程序优化

对部分循环曲线进行铣削时，选择何种程序会关系到表面的质量。宏程序看似简单，在曲线各相交点上极易留下刀痕。如M99指令，数控系统需要反复地计算、对比、查找甚至转移等操作。即便控制进给速度，还是会看到刀痕。最好的方法，是利用宏指令来对程序进行编制，提高表面质量。

3 结束语

数控加工时，受零件形状、尺寸和批量的限制，相关人员要总结经验，严格按照零件图样来分析整个工件的工艺方案，明确科学的加工工序、参数和路线，选择恰当的编程方法、指令，制作与图样要求相符的合格零件。

参考文献：

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[2]曹国智，魏永波.提高数控加工质量的工艺措施[J].科技创业月刊,2020(03):169.

[3]王甲琛.提高数控加工质量的工艺措施[J].制造业自动化.2019，33(12):30-33.