數控加工作 爲一種先進(jìn)的加工方法, 被廣泛地用于航空工業、艦(jiàn)船工業以及電子(zǐ)工業等高精(jīng)度、複雜零件的加工生産。在數控加工中，影響(xiǎng)數控加(jiā)工(gōng)質量的因素很多，即工藝系統中的各組成部分，包括 機床、刀具、夾具的制造誤差(chà)、安裝誤差以及刀具使用中的磨(mó)損等都直接影響工件(jiàn)的加工精度。也就是說，在加工過程中整個工藝系統會産生各種誤差，從而改變刀 具和工(gōng)件在切削運動過程中的相互位置關系而影響零件的加工精度及(jí)質量。
數(shù)控加工在中(zhōng)國制造業(yè) 中已經(jīng)有了較長的使用(yòng)時間，雖然有嚴格(gé)的數控機(jī)床操作規(guī)範、良好的機床維護保養，但是其本身的(de)精度損失是不(bú)可避(bì)免的。爲了控制産品的加工質(zhì)量，我(wǒ)們定期對 數控設備進行檢測維修，明确每台設備的加工精度(dù)，明(míng)确每台設備的(de)加工任(rèn)務。對于(yú)大(dà)批量成批生産的零件加工工廠，應嚴格區(qū)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，要求高的加工精度。而粗加工時對設備(bèi)的精度損(sǔn)害是嚴重的，因此我們将使用年限較長、精度差的設備定爲專用的粗加工(gōng)設備，新設備和精度好的設備定爲精加工設備，做到對(duì)現有設備資源的合(hé)理搭配、明确分(fèn)工，将機床對加(jiā)工質量的影響(xiǎng)降到(dào)了很低，同 時又保護了昂貴的數控(kòng)設備，延長了設備的壽命(mìng)。
二、刀柄的合理選用環節(jiē)
當我們的機床不可(kě)改變時，與機床相關的刀柄、刀具對數控加工質量的影響又變得突出(chū)了。在任何旋轉刀具(jù)加工系統中，主(zhǔ)軸與夾頭(或其組合體)的聯結是刀具加工性能實現的基(jī)石。
1.刀柄與機床的聯結
目前(qián)企業常用刀柄與機床的 接口(kǒu)主要有(yǒu)BT刀柄和HSK刀柄，刀柄(bǐng)結(jié)構如圖1所示。BT刀柄與機床(chuáng)主軸的接口錐柄錐度(dù)爲7∶24，這(zhè)種方式的刀柄隻适合于低速加工，因BT刀(dāo)柄與主軸 隻是錐面配合，當轉(zhuǎn)速太高時，由于離心力的作用會使錐面(miàn)配合間隙增大(dà)，從而影響數(shù)控加工質量。當機床高轉速達到15000 轉/分(fèn)時，通常需要采用(yòng)HSK型刀柄，HSK刀杆爲過定位結構(gòu)，提供與機(jī)床标準聯結，在機床拉力作用下，保證刀杆短(duǎn)錐和端面與機床緊(jǐn)密配合(hé)。
2.刀柄與刀具的聯結
對 刀柄(bǐng)另(lìng)一個重要的技術要求就是刀柄與刀具的聯結方(fāng)式， 包括加工時的夾持力度(dù)、徑向跳動精度和平(píng)衡質量，刀(dāo)柄的徑向跳動精度要小于0.003mm。爲支持機床的線性傳動，主軸、刀柄和刀 具的總重量越小，對獲得優良切削效果 越(yuè)有利。根據客戶各自的需求，都(dōu)能夠找到一種完(wán)美的刀柄系(xì)統，因爲不同的系統能夠提供不同(tóng)的技術特征和優勢。 刀柄對刀杆 、刀具的夾緊方式主要(yào)有4種刀柄：側固式刀柄、彈性夾(jiá)緊式刀柄、液壓刀柄和熱脹冷縮刀柄等。
側固式刀柄的 特點是(shì)簡單容易(yì)操作、快速方便、安全性(xìng)極高;彈性夾緊式刀柄的特點(diǎn)是(shì)刀具的夾緊或松(sōng)開是在刀柄材(cái)料的彈性形變範圍(wéi)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(yā)刀柄特點爲采用這一(yī)刀具夾緊系(xì)統，可使系統徑向(xiàng)跳動誤差精度和(hé)重複定位精度控制在3μm以下。由于刀柄内存在有高壓(yā)油液壓力，當刀具 被夾緊(jǐn)時，内藏的油腔結構及高壓油的存在大大地增加了結構阻尼(ní)，可有效防止刀具(jù)和機床主軸的振動;熱脹冷縮刀柄的優點是徑向跳(tiào)動誤差小，精度很高，可達(dá)到 3μm以下水平，傳動扭矩大，而刀(dāo)柄的設計相對比較(jiào)小巧，但其缺陷在于，相比(bǐ)液壓(yā)刀柄或應力鎖緊式刀柄來講，其防振性能較差。
三、刀具(jù)的準确(què)選擇和使用環節
硬 質合金刀具(jù)應用範圍在企業越來越廣，硬質合(hé)金将代替大部分高速鋼刀具，包括鑽頭、立銑(xǐ)刀和絲錐等簡樸(pǔ)通(tōng)用刀具，使這一(yī)類刀具的切削速度有很大的提(tí)高，硬質(zhì) 合金将在刀具材料中占主導(dǎo)地位，覆蓋大部分常規(guī)的加工(gōng)領域。我公司在粗加(jiā)工中盡可能采用大直(zhí)徑的牛鼻刀，使用(yòng)R2左右的硬質合(hé)金刀片，做到粗加(jiā)工排屑 “多”;半精加工選用高轉速高進給R0.8左右的鑲片(piàn)立銑(xǐ)刀，做到半精加工走刀“快”;精加(jiā)工時盡量選用硬質合金刀杆和高(gāo)精度球頭鏡面刀片(piàn)，這樣可在保正 加工質量的同 時節省選用整體合(hé)金刀具的高昂費(fèi)用。精加(jiā)工中所用小刀具的半徑應小于或等于被加工零件上的内輪廓圓角半徑，尤其是在拐(guǎi)角(jiǎo)加工時，應選用半徑小于拐角處圓(yuán) 角半徑的刀具，并以圓弧(hú)插補的方式進行加(jiā)工，這樣可以避(bì)免采用直線插補而出現過切現象(xiàng)，做到精(jīng)加工質量“好”。因此，刀具的準确選擇和使用是影響數控加工質(zhì)量的重要因素。
四、數控編程環節
程序是(shì)數控機床惟一能夠(gòu)識别的語言，它向機床發出一條一條加工指(zhǐ)令，控制着機床的 每一(yī)步(bù)驟，程序的(de)好壞直接影響到加工的質量和效率。這就需要在全面了解機床性能、加工的每(měi)一環(huán)節以及必要的(de)相關(guān)知識的基礎上, 通過不斷(duàn)的實踐，提高編程技能，從而達到提高數控加工質(zhì)量(liàng)的要求。
1.數控編程的步驟
程序編制是(shì)數控加工中的一項重要工(gōng)作，理想的加工程序應保證加工(gōng)出符合産品圖樣要求的合格(gé)工件(jiàn)，同時應能使數控機床的功能(néng)得到合理的應用與充分(fèn)的發揮，使數控機床安全、可靠、 高(gāo)效地工作，加工出(chū)高質量的産品。
從得到産品零件圖樣(yàng)到獲得數控加工程序的編制過(guò)程。
程(chéng)序定型階段(duàn)由主(zhǔ)管領導審核數控編程刀路，合格後填寫數控加(jiā)工程序單，繪制加工簡圖。到現場了(le)解程(chéng)序執(zhí)行情(qíng)況，并優化、固(gù)化數控加工程序(xù)。
2.數控(kòng)編程的關鍵問題
(1)零件數字化模型：一般情況下依據産品(pǐn)設計圖，采用線框(kuàng)建模、特征建模和實體建模等不同方式(shì)，建立零件的幾何數(shù)字化模型。或者是采(cǎi)用無紙化設計制造技術，零件的幾何數字化(huà)模型直接由設計而來。
(2)加工(gōng)方案的(de)确定：主要針對産品結構特點、質量要求(qiú)選擇(zé)不同的加工方法，如(rú)：曲面加工是選擇(zé)投影加(jiā)工還是放(fàng)射加工。不同的(de)加工(gōng)方法對(duì)零件的表面質量影響較大。
(3)加工參數的選擇(zé)：加工參數的選擇主要取決(jué)于工件材料、刀具形狀和材料、機床性能(néng)等因素。加工參數選擇的合理性對零(líng)件的表面質量(liàng)也有較大影響。
(4) 刀具軌迹的(de)生成：刀具軌迹生成是複雜零件、多軸數控加工中的重(zhòng)要内容，有效的刀具軌迹直接決定了加工的可能性、質量與效率。刀具軌迹的生成(chéng)首要目(mù)标是使所 生成的刀(dāo)具軌迹滿足平(píng)穩、光滑、負荷變化小、軌迹連續，切(qiē)入、切出(chū)次數少，無幹涉及碰撞等要求。同時，刀具軌迹還需滿足穩定性好、編(biān)程效率高和程序量小等 條(tiáo)件。
(5)數控加工仿真：由于零(líng)件形狀及加工環(huán)境的複雜性(xìng)，要确(què)保所(suǒ)生成的加工程序不存在任何質(zhì)量問題十分困難，其中主要的是加工 過程中的(de)過(guò)切、機(jī)床各部件之間的幹涉(shè)碰撞等問題。特(tè)别對于高(gāo)速加(jiā)工，這些問題常常是緻命的。因(yīn)此，在加工前對加工程序(xù)進行仿真驗證是十(shí)分必要的。數控加工 仿真(zhēn)通過軟件模拟加工環境，刀具軌迹(jì)與材料切除過(guò)程(chéng)來檢驗程序，具有成本低、效率高且(qiě)安全可靠等特點，是提(tí)高數控編程質量及加工質量(liàng)的重要手(shǒu)段。
(6)後置處理：後置處(chù)理是數控加(jiā)工編程中的一項重要内容，其技術内容包括：機床運動學建模(mó)與求(qiú)解、機床坐(zuò)标運動變換、非線性(xìng)運動誤(wù)差校驗、機床結構誤差補償(cháng)及數控代碼轉換等。因此(cǐ)，采用正确(què)的後置處理對于保證加工質(zhì)量、效率與機床可靠運行具有重要作用。
五、機床操作者環(huán)節
機床操(cāo)作者(zhě)是數控加工的執行(háng)人(rén)，他們對數控加工質量的控制也是很明顯的。他們(men)在執行加工任(rèn)務的過程中對機床(chuáng)、刀柄、刀具、加工工藝和切削參(cān)數的(de)實時狀态了解，他們的各項操作對(duì)數控加工影響直接(jiē)，所以機床操作者的技能(néng)和責任心也是提高數控(kòng)加工質量的重要因素。
我們(men)知道，雖然機床等硬件設備是很關鍵的，但人才是影響(xiǎng)數控(kòng)加工質量的(de)決定性因素，因爲程序設計員和機床(chuáng)操作者的職業道德、技能水平以及崗位責(zé)任心決定了各種先(xiān)進設備能否發揮出(chū)多大(dà)的效能。所以我們一(yī)定要重視人才的(de)培(péi)養和引進(jìn)，爲數控加工質量的持續提高打下堅實的基礎。
通過對數(shù)控加工中影響加工質量(liàng)因素的分析, 爲合(hé)理有效地提高數控機床(chuáng)的利用率提供了可(kě)行的依據。其應用可(kě)有效保證(zhèng)數控機床的加工精度及良好(hǎo)的加工效果。
