數控車床加工精度工藝處理淺議
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摘要:院數控車與以往車床相比具有高度集中的特點，其在應用過程中能夠提升加工效率，保證加工零件的精準度。數控車床技術在我國制造業(yè)中應用比較廣泛，能夠提升企業(yè)的生產效率、減少勞動壓力、節(jié)省生產成本。而這需要研究人員積極進行數控車床技術的研究，來提高加工方面的精度，以此更好提高其加工效率。通過加工工藝的處理與優(yōu)化，可以實現數控車床技術在制造業(yè)中廣泛應用。目前需要解決的問題，就是如何提高加工精度。
關鍵詞:院加工技術；數控車；自動化
0引言
數控車加工過程中使用了計算機技術、高端機械技術、自動控制技術及自動檢測技術等很多高新技術，從某種程度上表明數控車具有非常高的自動化程度?；跀悼剀囇杆侔l(fā)展的今天，高新技術企業(yè)對數控技術專業(yè)人才的培養(yǎng)提高重視程度，并且注重數控加工技術與工藝流程的創(chuàng)新。通過優(yōu)化與創(chuàng)新數控車加工方法，能夠保證加工精準度，提升加工效率[1]。
1數控車概述
1.1數控車工作原理
數控車在應用過程中將傳統(tǒng)車床作為基本條件，在以往車床主體中應用計算機數字化控制系統(tǒng)，從而形成一種新型車床。和以往車床進行對比可以看出，數控車具有較高的自動化程度，同時可以提升加工效率，確保加工的準確度，所以得到廣泛應用與推廣。另一方面，數控車與傳統(tǒng)車床的工作原理有所不同，其使用數控設備描述與編織需要處理的零件，然后傳輸到計算機控制系統(tǒng)，最后展開加工。實現這個過程應利用CNC設備、數字傳輸設備及控制面板等，詳細情況如圖1所示。通過對圖1進行分析可以看出，數控車的主要工作流程主要是以下幾個方面：一是操控人員應在機床的卡具上安裝需要加工的零件，然后利用控制面板把工件加工的形狀、精度及尺寸等錄入數控系統(tǒng)中，接著在數控系統(tǒng)中處理各種零件信息，同時利用數控設備把以上信息轉變?yōu)榇a存儲至程序中，然后把這些代碼錄入數控系統(tǒng)中，利用PLC系統(tǒng)把傳輸的信息進行計算，傳送指令到主軸伺服設備、電氣回路等其他輔助設備，最后數控系統(tǒng)按照原來輸入與轉變的數據推動機床展開操作，從而制造出符合要求的零件。
1.2影響數控車床加工精度的因素
數控車床的加工精度主要由兩個方面組成，一是操作系統(tǒng)，二是機械精度。一個制造企業(yè)如果要想在眾多企業(yè)中提高競爭力，就必須具備高質量的生產能力，這就要求數控車床提高其加工精度和專業(yè)操作水平，以優(yōu)化生產過程。滿足這些要求可以提高制造業(yè)的競爭力，并且增加企業(yè)的利潤。數控車床加工產品的精度與操作人員的程序編輯水平、操作系統(tǒng)的精度、加工過程中所需的原材料等各種因素密切相關。相關人員在研究過程中需要對相關因素進行分類。只有克服各方面的影響因素，才能從整體上提高數控車床的加工精度，提高產品質量，最終致力于企業(yè)的發(fā)展。
2數控車床加工中存在的一些問題
2.1軸類產品加工完成后存在錐度
通過分析過去數控車床的一些軸類產品的加工，我們知道許多產品在加工完成后都會有錐度。沒有辦法保證其產品的生產質量。后期，企業(yè)需要對自己生產的產品進行梳理。這會增加產品的生產過程，降低生產效率，浪費資金。造成這種現象的主要原因是：第一數控車床加工的產品主軸發(fā)生了偏移。第二，數控車床使用時間久。在實際的使用階段，數控車床的導軌并沒有得到一定程度的維修和保養(yǎng)，存在磨損情況，導致生產完成后軸類產品逐漸變細。第三，數控車床的卡盤沒有得到一定程度的維護。數控車床右側卡盤在生產軸類產品的過程中，長期處于高壓運行狀態(tài)，需要定期維護保養(yǎng)。如果沒有定期維護或者沒有及時更換嚴重損壞的卡盤，會減少物體的磨損，最終影響產品的生產質量，導致一些廢品的產生。
2.2加工螺紋件存在誤差
數控車床加工螺紋零件時，在設計上會有一定的偏差。這個問題主要是由下列原因導致。第一個原因是相關數控車床的操作人員沒有嚴格控制螺紋零件的安裝，造成刀具的安裝位置與實際情況不一致，對數控車床的操作造成了一定的干擾。在數控車床的安裝過程中，一般采用手動安裝的方法。工藝如果得不到有效的控制，會影響觸摸車床的精度。
2.3刀具加工參數存在較大誤差
刀具加工參數誤差是我國數控車床設備在實際使用中普遍存在的問題，嚴重影響生產質量。數控車床加工產品信息有一定的時間間隔，刀具補償會在該時間間隔內進行。很多操作人員在輸入補償值后會觸碰測量按鈕，導致刀具的位置偏離正常位置，改變刀具參數，影響最終產品的生產質量。數控車床的管理和控制程序也會影響刀具的加工參數發(fā)生變化，與實際要求不符。在數控車床的應用過程中，有些測量數據需要技術人員進行測量。測量數據如果不準確，會影響整個數控車床的運行。
3提高數控車床加工精度的方法策略
3.1工作裝夾方式要規(guī)范
被加工工件數控車削帶的位置和運行軌跡是否規(guī)范取決于工作裝夾方，因此需要對工作裝夾方式制定出相關的操作規(guī)定。相關操作的工作人員應該嚴格按照正確的裝夾方式進行，并檢查其緊固程度，防止偏差。對于部分結構特殊以及復雜的零件，相關車床工作人員在選擇擰緊方式時，應根據其特殊性制定不同的方案，防止因為不恰當的擰緊方式影響最終產品的生產進度，從而導致產品不符合市場要求。
3.2加工工藝的科學安排
前期工作的核心內容就是要明確數控車床的生產加工工藝。同時，可以提高加工精度。要對其整個加工工藝過程進行全面分析，讓其完全符合實際的要求，防止操作失誤。如果不匹配，就無法在生產線上展示其數控車床的優(yōu)勢，同時還可能會對其最終產品的生產質量產生很大的影響，并且浪費企業(yè)的資源，因此要對其加工的工藝進行全面分析，增加企業(yè)的生產效率，選擇最符合的加工方法。
3.3加工刀具的合理選擇
對于精細化零件加工操作過程中，應保留充足的刀刃口與剛度，與此同時車刀自身的秀光刀刃不能過長，通常刀刃的長度控制在90度至93度偏角。根據具體操作狀況合理增添刀具自身的前后角與偏角等。通常情況下，零件加工刀具材料經常使用型號為2A12的高強度硬鋁，這種材料自身具有的抗拉強度大于410MPa，屈服強度大于265MPa。在具體使用操作過程中，為了使零件加工的精度得到有效保障，應打磨刀具的幾何角度。除此之外，為了在車削期間避免對零件加工產生不良影響，修光刀的長度不得超過0.3mm[2]。數控車床的加工精度是否產生影響取決于選擇道具是否正確以及安裝是否準確，同時和維護是否到位也有很大的關系。因此我們要根據對加工工藝的不同要以及結合數控車床不同的需求來綜合選擇合適的加工刀具。粗車應選擇強度好和低磨損刀具。精車時要充分考慮刀具是否準確，切削性能是否良好，以保證加工和切削的精度。此外，在刀具選擇時候，也應該選擇刀具的材料。由于刀具大部分是應用在高溫高壓下，因此要求刀具必須有良好的性能，在高溫下不會發(fā)生化學反應。
3.4確定合適的加工路線
數控車加工過程中確定最合適的加工路線時應注意以下幾點問題：第一，基本原則。明確最合適的加工路線是數控車加工方法改良的主要手段，這個改良應按照以下幾點原則，如：簡化數值計算、確保最短的加工路線、提升定位精準度等，如此一來盡量節(jié)省空刀時間，縮減程序段，減輕編程的工作量，提升加工零件的精準度。第二，明確詳細路線。針對點位控制的數控車而言，不用對刀具的運動路線進行綜合考量，僅關心定位精準度的要求，所以走刀路線的制定應按照空行程最短的原則。在明確最合適的加工路線時，應關注的刀具軸向的運動距離，工件孔深可以對該距離的大小產生直接影響。例如，數控車床車螺紋，進給部門減速或者是加速過程中應防止存在切削行為，這就需要引進距離與超越距離。在平面零件車削期間，車削通常使用立刀側刃，為了避免接刀痕跡，提升零件表層質量，需要高度重視刀具的切入與切出程序。第三，輪廓加工路線。當外表面輪廓車削時，需要將車刀的切出點與切入點設置在零件曲線的延長線上，這樣能夠防止零件表層出現劃痕，確保零件輪廓的光滑程度。當零件內輪廓表層車削時，零件輪廓的法線需要作為車刀的切出路徑與切入路徑，與此同時在兩個幾何元素相接位置設計切入點與切除點。需要注意的問題是，零件輪廓加工時，如果出現停頓的現象，則會導致各個零部件處于失衡狀態(tài)，同時零件表面留下加工痕跡[3]。
3.5數控車床的編程過程要嚴格控制
我們需要在一定程度上控制整個數控車床的編程過程，在一定程度上規(guī)定刀具的行走路線，從而保證數控車床的生產優(yōu)勢。可以生產出高精度的產品。使生產質量能夠滿足市場需求，不能脫離實際情況。因此，在生產產品之前，需要對產品進行深入的分析，以滿足圖紙的要求，提高加工效率和精度。此外，還可利用先進的計算機軟件，對其刀具的軌跡進行合理的模擬，并對一些加工材料的使用特點、刀具的形狀以及加工工藝的要求進行編程，從而設計出更合理的操作方案，提高其加工精度。
4探究如何提高數控車床加工精度的有效策略
4.1分析零件圖
數控車加工零件以前，應深入分析加工工件的零件圖。第一，應對零件圖中繪畫輪廓的正確性，標記尺寸的精準性、零件圖的封閉性及零件圖的清晰性等進行深入分析；第二，全面分析工件的材料，明確尺寸的公差、材料表面的粗糙程度確定控制尺寸的精準度，以便于挑選合適的道具、切削用量及刀具走線等；第三，分析零件圖中的形狀位置公差，從而明確加工基準和裝夾的方案，與此同時應對機床運動的副精度進行綜合考量，從而明確是否需要技術性的賠償。
4.2設計加工方案
當各種準備工作做好后，應確定實際的技工工藝方案。在具體加工期間，工藝方案應按照以下幾點原則。一是先粗后精。為了使生產效率得到全面提高，確保工件加工質量，在切削加工工作開展過程中，應科學合理的安排粗加工工序，清除精加工之前的加工余量，確保余量的均勻性與精加工的要求相匹配。當確定粗加工的流程后，首先安排換刀，接著展開半精加工與精加工。半精加工可以調節(jié)余量的均勻性，是過渡性工序，能夠為下個環(huán)節(jié)的加工打下堅實的基礎。在精加工工序合理安排期間，零件的最后輪廓主要是由最后一道持續(xù)加工而成。這時，需要對加工刀具的進退刀位置慎重考量，防止持續(xù)輪廓中發(fā)生切入、切出及換刀等現象，確保工件表面的光滑度，防止出現滯留刀痕等情況。二是按照先近后遠的原則。依據加工位置和對刀點距離確定遠近，一般情況下應率先加工與刀點距離比較近的位置，接著加工距離刀點比較遠的位置，方便節(jié)省刀具的移動距離，進而節(jié)省空行程時間。對于車削加工，需要率先加工距離比較遠的部位，使毛坯件的剛性得到明顯提升，進而為切削提供便利條件。三是按照先內后外的原則。對于內表層與外表層均需要加工的零件，在設計方案期間，應入手于內型與內腔設計，接著加工外表層，如此一來能夠更好的控制尺寸與形狀，使切屑的難度大大下降。四是保證最短的走刀路線。零件生產加工期間，非常有必要對走刀路線進行管控，精加工切削時的走刀路線將零件輪廓作為核心，因此應確定粗加工與空行程的走刀路線。換言之，需要確定刀具從對刀點出發(fā)至返回過程中經過的各種路徑，如：刀具引入與切出、刀具引入等各種路徑。基于保證零件加工質量的前提下，需要對走刀路線的長遠加強控制，盡量減少路線，進而節(jié)省生產實踐，避免出現磨損，從而提高生產效率與生產質量，從而實現數據車加工方法理想的改進效果。
4.3明確切削用量
數控車加工時，對切削用量的加工效率提出非常高的要求，其在數控車加工工藝中發(fā)揮著至關重要的作用，切削用量包含很多種元素，如：切削的進給量、速度和背吃刀量等。挑選切削用量的主要原因是被切削用具、加工材料和切削的條件。切削速度的挑選和刀具的直徑存在直接關系。假如使用的刀具直徑相對較大，車床的剛性較強，則可以使用較快的切削速度。隨著其切削深度的不斷增加，可以減少走刀的次數，節(jié)省走刀的時間，提升生產效率。進給量的明確應按照加工的精度等條件進行判斷，基于確保工件質量的基礎上提升進給量。基于切削深孔等排屑比較困難的工作應減少進給量。然而基于背吃刀量與側吃刀量保持相同的狀況下，應減少次數，節(jié)省切削時間，最終使生產效率得到明顯提升[4]。
4.4優(yōu)化數控車床總體設計流程
數控車床在設計過程中，應嚴格遵循剛性原則，讓車床的應力變形均勻的分布到應力傳遞的部位，防止剛性較弱的零件出現，避免車床局部結構變形。同時值得一提的是，數控車床的結構重心對車床的動態(tài)特性影響很大。通過降低重心高度，可以不斷提高振動的模態(tài)頻率，進而提高數控車床的加工精度。因此，在保證結構能滿足剛度的基礎上，應采用減少上部結構材料使用的方式，有效降低車床整體重心。此外，優(yōu)化主軸系統(tǒng)的熱特性也可以提高數控車床的精度。
4.5預拉伸螺桿，降低螺桿熱變形的幾何精度
目前，我國數控技術變化升級迅速，數控車床不斷發(fā)展，在許多領域得到廣泛應用。為了適應時代發(fā)展的需要，數控車床的切削速度和加工精度不斷提高。然而，由于切削速度的影響，數控車床的螺桿經常出現發(fā)熱和伸長。因此，只有克服螺桿冷熱變形的幾何精度，才能保證高精度的可靠性。為了解決這個問題，可以采用預拉伸螺桿的方法。一般來說，在設計數控車床的過程中，螺桿會被提前拉伸到熱變形的伸長率，從而最終保證螺桿在冷熱后的長度變形一致，最終達到機床冷熱狀態(tài)下被加工產品的幾何精度。
5結論
近年來，隨著制造業(yè)突飛猛進的不斷進步與發(fā)展，數控技術得到廣泛應用與普及，數控技術在制造業(yè)快速發(fā)展中發(fā)揮著重要的推動作用，全面提高了制造業(yè)的水平，加快市場經濟的轉型與發(fā)展。然而生產工藝在數控車加工過程中起著舉足輕重的作用，為了提高數控車加工的效率，應優(yōu)化加工方法，使用恰當的工藝參數提高工藝水平。此篇文章在研究過程中從分析零件圖、確定合適的加工路線、設計加工方案、選擇恰當的刀具、明確切削用量及明確定位和裝夾方案等方面探討了數控車加工方法的改進，從而提高數控車的加工效率，保證數控車的加工質量。
作者:林新 韋德周 單位:柳州鐵道職業(yè)技術學院