淺析如何保證數(shù)控加工中軸類零工精度

1、Xx學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 淺析如何保證數(shù)控加工中軸類零工精度系（分院） 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 專業(yè)名稱 指導(dǎo)教師 2010 年3月 6日xx機(jī)械電子工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)姓 名專 業(yè)班 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目淺析如何保證數(shù)控加工中軸類零件的加工精度畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題的目的與意義數(shù)控技術(shù)廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中，工件的加工質(zhì)量直接關(guān)系到機(jī)械的各項(xiàng)性能，所以提高工件的加工質(zhì)量是必須的。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的資料收集情況（含指定參考資料） 王平嶂:機(jī)械制造工藝與道具,清華大學(xué)出版社2005年版。 邵堃：機(jī)械制造基礎(chǔ)，2006年版。 苗志毅、劉宏偉：數(shù)控加工編程技術(shù)，河南科學(xué)技術(shù)出版社2006年版。

2、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度計(jì)劃12月15號(hào)前交論文電子稿3月31號(hào)前交論文打印稿及定稿的電子稿 2010年4月30號(hào)前交校外實(shí)習(xí)手冊(cè)打印稿 接受任務(wù)日期 2009 年 11月 3日要求完成日期 2010年 3月 31日學(xué)生簽名： 2010年 3月6日指導(dǎo)教師簽名：年 月 日 系（分院）主任（院長(zhǎng)）簽名：年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師評(píng)閱意見(jiàn)表姓 名學(xué) 號(hào)性 別專 業(yè)班 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目淺析如何保證數(shù)控加工中軸類零件的加工精度評(píng)閱意見(jiàn)成績(jī)指導(dǎo)教師簽字年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯意見(jiàn)表姓 名學(xué) 號(hào)性 別專 業(yè)班 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目淺析如何保證數(shù)控加工中軸類零件的加工精度答辯時(shí)間地

3、 點(diǎn)答辯小組成員姓 名職 稱學(xué) 歷從事專業(yè)組 長(zhǎng)成 員秘 書(shū)答辯小組意見(jiàn) 答 辯 成 績(jī)：答辯小組組長(zhǎng)簽名：年 月 日淺析如何保證數(shù)控加工中軸類零件的加工精度 xx 摘要： 數(shù)控車削加工技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)。在生產(chǎn)企業(yè)中，工件的加工質(zhì)量是生產(chǎn)企業(yè)獲得經(jīng)濟(jì)效益與生存的關(guān)鍵因素。工件的加工包括加工精度和加工表面質(zhì)量，且工件的加工精度又是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。起重影響加工精度的關(guān)鍵因素有工件的定位與裝夾、編程和加工方法。要保證加工精度就要采用合理的定位與裝夾方法以及編程和加工方法。 關(guān)鍵詞：數(shù)控加工 軸類零件 加工精度 一、 合理選擇工件的定位與裝夾方法 在工件加工過(guò)程中，合理選擇工件的定

4、位與裝夾方法對(duì)保證工件的加工精度起決定性的作用。數(shù)控車床對(duì)工件的定位有兩種：一種是以毛坯表面作為基準(zhǔn)面的粗基準(zhǔn)；另一種是以加工表面作為基準(zhǔn)的精基準(zhǔn)。選擇粗基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)盡量選擇不加工表面或能牢固、可靠地進(jìn)行裝夾的表面看，注意基準(zhǔn)不易重復(fù)使用,這樣就可以保證加工表面與不加工表面的各項(xiàng)精度。選擇精基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或裝配基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，盡量與測(cè)量基準(zhǔn)重合，這是保證工件加工質(zhì)量的理想工藝手段。精基準(zhǔn)雖然可重復(fù)使用，但為了減少定位誤差（包括基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差），盡量減少重復(fù)使用（即多次掉頭裝夾）。數(shù)控車床對(duì)工件的裝夾要求：首先應(yīng)具有高的夾緊力；其次，具有高的定位精度，并便于迅速和方便的

5、裝、拆工件。數(shù)控車床主要用三抓自定心卡盤裝夾，其定位方式主要采用心軸、頂塊、缺牙爪等。多數(shù)情況下數(shù)控車床是用來(lái)加工軸類零件的，一般短軸工件都采用三抓自定心卡盤直接裝夾，因?yàn)樗b夾非常方便，效率高。但有時(shí)工件會(huì)產(chǎn)生較大的徑向圓跳動(dòng)，這是切記用錘擊的方法來(lái)找正?？梢詫⒐ぜp輕加緊，然后把主軸調(diào)到60r/min左右，再用刀柄部輕輕碰工件的右端外徑（如圖1所示）， 圖1工件刀柄 知道外徑圓跳動(dòng)減少到理想狀態(tài)，最后把工件加緊、夾牢，把主軸轉(zhuǎn)速調(diào)高后再進(jìn)行加工。除一般軸類工件用三抓自定心卡盤直接裝夾外，對(duì)于一些特殊工件，必須采用合理選擇裝夾方法，否則對(duì)工件的加工質(zhì)量將帶來(lái)負(fù)面影響。 例如：在車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，

6、如果采用“一加一頂”方法夾（尾座頂尖不能用固定頂尖），由于剛度不足，細(xì)長(zhǎng)軸在切削力的作用下發(fā)生彎曲變形，加工后將產(chǎn)生鼓形的圓柱誤差。合理的裝夾方法是用活頂尖頂住軸的右端，卡抓部位用鋼絲過(guò)度加緊；另外，在中間可以安裝跟刀架，這時(shí)跟刀架的壓力要調(diào)整適度，如果壓力過(guò)大，則細(xì)長(zhǎng)軸加工后，表面會(huì)呈現(xiàn)“竹節(jié)”狀，壓力過(guò)小則達(dá)不到增加工件剛度的目的。加工薄壁工件時(shí)，由于工件剛度較小，當(dāng)采用三抓自定心卡盤夾緊后工件會(huì)成三棱狀，為了防止夾緊力引起的變形，可采用開(kāi)口過(guò)度盤或?qū)Ｓ每ㄗゼ泳o（注意應(yīng)使夾緊力均與分布）。另外也可采用在工件一端預(yù)先留較厚的工藝凸緣來(lái)裝夾，待工件加工完畢后再切除工藝凸緣。車削曲軸時(shí)可以在中間

7、搭一個(gè)中心架來(lái)提高工件的剛度，以防因切削力過(guò)大而引起變形。二、減小刀具的熱變形 刀具的受熱變形主要是由切削熱引起的。雖然大部分的切削熱被切屑帶走，傳到刀具上的并不多，但因刀具體積小，熱容量有限，而熱量又集中，所以刀具切削表面溫度通常很高，從而會(huì)引起刀具的熱變形，這樣對(duì)工件的加工精度影響就比較顯著。因此，要保證工件的加工精度，就必須采取措施減小刀具的熱變形。而減小刀具熱變形的最常用方法就是在切削加工過(guò)程中加入切削液，讓切削液帶走切削過(guò)程中產(chǎn)生的大部分熱量。車削中常用的切削液是乳化液，濃度為5%25%。數(shù)控車床可以選用LAN15或LAN32全系統(tǒng)損耗用油作為切削液。當(dāng)然不是所有的切削加工都適宜加切

8、削液。例如車削鑄鐵、黃銅、青銅等脆性材料時(shí)，一般不加切削液，因?yàn)楸浪榍行寂c切削液混在一起容易阻塞機(jī)床滑板的運(yùn)動(dòng)。這時(shí)可從刀具材料和刀具幾何形狀來(lái)考慮減小刀具熱變形。如選擇具有很高熱硬性和熱韌性的刀具材料超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金、聚晶金剛石（PCD）、立方氮化硼（CBN）和納米晶粒陶瓷材料等。另外刀具材料可采用涂層刀具（如TiC涂層刀具），通過(guò)涂層處理，實(shí)現(xiàn)“固體潤(rùn)滑”減小摩擦和粘接，而且涂層可抑制從切削區(qū)到刀片的熱傳導(dǎo)來(lái)降低溫度沖擊。刀具幾何形狀的設(shè)計(jì)也可以從減少刀具與工件表面的接觸面積和有利于排泄考慮，適當(dāng)增大前角和副后角。另外，為了減小刀具的受熱變形，除了合理選擇刀具材料、角度、切削液等方法之外，

9、還可以用改變切削用量，粗、精加工分開(kāi)等方法降低切削熱，來(lái)保證加工精度。 三、編程工藝和加工方法 1 、編程的數(shù)學(xué)處理 在數(shù)控編程中數(shù)學(xué)處理一般包括兩個(gè)方面：一方面根據(jù)工件圖給出的形狀、尺寸和公差等直接通過(guò)數(shù)學(xué)方法計(jì)算出編程時(shí)所需要的有關(guān)各點(diǎn)的坐標(biāo)值；另一方面按照工件圖給出的條件不能直接計(jì)算出編程時(shí)所需要的有關(guān)坐標(biāo)時(shí)，對(duì)原圖形及有關(guān)尺寸要進(jìn)行必要的數(shù)學(xué)處理或改動(dòng)，才可進(jìn)行編程工作。所以在編程之前對(duì)工件圖中一些有關(guān)尺寸等要素進(jìn)行數(shù)需處理。如工件尺寸公差，如果處理不好將很難保證工件的加工精度。一般工件圖上各處的公差帶不同，若編程時(shí)采用同一把刀具和同一刀具補(bǔ)償值，按工件圖上基本尺寸編程，則加工后不能保

10、證各處的加工精度。為此，對(duì)于非對(duì)稱標(biāo)注的尺寸公差，必須使用公差帶對(duì)稱分不。如圖2所示的工圖2件圖上標(biāo)注為400+0.02 mm和25-0.020mm則應(yīng)換成（40-+0.01）mm和（25-+0.01）mm來(lái)編程。 2、 刀具刀尖圓角半徑補(bǔ)償 刀尖圓角半徑又是一個(gè)影響工件表面形狀和尺寸精度的主要因素。數(shù)控車床編程都是車刀的刀尖（理想狀態(tài)）來(lái)進(jìn)行的，所以加工（理論）也是按假象的刀尖的軌跡進(jìn)行的事實(shí)上，車刀的刀尖不可能絕對(duì)尖，總有一個(gè)小圓弧，車削時(shí)實(shí)際起作用的切削刃卻是圓弧各點(diǎn)，這樣會(huì)引起加工表面形狀誤差。如圖3a所示，車削圓錐面時(shí)，理論軌跡是p2 p3 p4,但由于刀尖圓弧的存在，實(shí)際軌跡為圖中

11、虛線，這樣就產(chǎn)生了圓錐及表面的誤差。要提高工件的加工精度，對(duì)刀具半徑進(jìn)行補(bǔ)償是不可忽視的。通常在程序段中采用刀具半徑補(bǔ)償命令來(lái)消除這種表面誤差。刀具半徑不償命另有：G41左刀補(bǔ)指令，G42右刀補(bǔ)指令。具體規(guī)定是：順著道具運(yùn)動(dòng)方向看，刀具在工件左側(cè)為左刀補(bǔ)，刀具在工件右側(cè)為右刀補(bǔ)，G40為取消刀具半徑補(bǔ)償命令。刀補(bǔ)的方法是：首先取消前一把刀具的補(bǔ)償，然后建立新的刀補(bǔ)，最后取消現(xiàn)在的刀補(bǔ)。其操作要點(diǎn)是準(zhǔn)確確定刀尖圓弧半徑值及刀尖方為號(hào)，一次性在刀補(bǔ)表中對(duì)應(yīng)輸入?，F(xiàn)以車削圖3b所示的圓錐為例建立和取消刀具半徑補(bǔ)償?shù)木幊谭椒?。刀具半徑補(bǔ)償程序如下： G40 G00 X25 Z5（取消前一把刀的刀補(bǔ)，快

12、進(jìn)至P0） G41 G01 Z0 F100（建立左刀補(bǔ)，p0 p1） Z-25 （車直徑為25mm的外圓，p1 p2） X60 Z-65 （車錐面，p2 p3 p4） G40 G00X70 （退刀并取消刀補(bǔ)，p4 p5） 3、消除刀具磨損對(duì)精度的影響 在實(shí)際加工中，刀具會(huì)產(chǎn)生磨損，故會(huì)影響工件的技工精度?，F(xiàn)代數(shù)控車床中都有刀具補(bǔ)償功能，利用刀具補(bǔ)償功能可快速準(zhǔn)確地保證加工尺寸精度。其中試切法是獲得加工精度的方法之一。例如在同一零件上要加工18-0.03 0 mm、22-0.02 0 mm、25-0.03 0 mm、30-0.02 0 mm尺寸，首先編程、對(duì)刀、試切，如果一次連續(xù)加工，勢(shì)必因工藝

13、系統(tǒng)誤差或測(cè)量誤差導(dǎo)致工件報(bào)廢，而有效的步驟是：首先設(shè)定某一磨損量如0.05mm，然后正常加工，待加工完畢后，取消磨損值，逐段精密測(cè)量，則每段理論直徑應(yīng)增大0.05mm，與實(shí)際測(cè)量值進(jìn)行比較，如果偏大，則將相應(yīng)程序段的指令X值減小相應(yīng)的增加量，反之亦然。 4、用絕對(duì)編程保證尺寸精度 編程有絕對(duì)編程和相對(duì)編程。絕對(duì)編程的坐標(biāo)值是相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)而言的，相對(duì)編程的編程值時(shí)相對(duì)于前一位置的增量值，即該值等于沿軸移動(dòng)的距離。也就是說(shuō)，相對(duì)編程的坐標(biāo)原點(diǎn)經(jīng)常在變換，連續(xù)位移時(shí)必然產(chǎn)生累積誤差，而絕對(duì)編程實(shí)在加工的全過(guò)程中，均有相對(duì)統(tǒng)一的基準(zhǔn)點(diǎn)，即坐標(biāo)原點(diǎn)，故累積誤差較相對(duì)編程較小。數(shù)控車削工件時(shí)，工件徑向尺寸的精度一般比軸向尺寸精度高，所以在編寫(xiě)程序時(shí)