浅谈如何提高数控加工精度

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摘要：本文作者结合数控加工实际情况，从合理的加工路线、刀具的选择和正确安装、切削用量的合理选择、编程技巧、尺寸精度快速控制等5个方面阐述了提高数控加工精度和效率的有效途径。

关键词：数控加工 数控机床 加工精度

中图分类号:TG659 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)07-0014-01

数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。数控加工是一个非常复杂的过程，哪个环节出了差错都会对产品的成型造成很大的影响。

1、合理加工路线

1.1 加工轨迹的优化

加工的轨迹是指走刀路线。选择合理的走刀路线将大大提高加工的效率。实际加工中，对外形尺寸单调递增的轮廓，用“矩形”分层切削去除余量；对外形尺寸变化不大，轮廓形状不是单调递增的表面，可用“型车”分层切削去除余量。在编程时，技术人员要结合实际情况灵活运用编程指令，优化加工轨迹，真正实现数控加工成本最低、效率最高。

1.2 进刀方式

挖槽和型腔零件加工中的进刀方式应根据精度要求、切削中的平衡性和可靠性、切削效率等选择下刀方式。对切削部分面积小或对表面粗糙度要求不高可采用垂直下刀；在模具制造中，合金模具铣刀在高速切削时常采用螺旋下刀；对于长条形型腔工件的加工，在无法采用螺旋下刀方式加工时，应采用斜线下刀方式。在钻孔、镗孔时要考虑刀具的引入长度和超出长度。在数控车床上车削螺纹时，为了尽可能减小伺服驱动系统升降频率突变对螺纹车削所产生的不利影响，要有合适大小的空刀引入量和空刀退出量。

2、刀具的选择和正确安装

2.1 刀具的合理选择

数控加工应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工顺序、切削用量和加工表面形状来选择刀具。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具刚性。选用刀具时，要使刀具的尺寸与被加工的表面尺寸相适应，在加工中不能发生干涉。

数控车削中切槽刀一般根据加工槽宽选择刀具，刀宽≤槽宽，螺纹刀刀尖角应根据工件螺纹的牙形角来选择。

2.2 刀具的正确安装

刀具的正确安装，是确保数控加工的关键。数控车床上刀具的安装高度要等高于主轴中心线，否则会改变刀具切削加工时的切削角度，不仅影响加工时的表面质量还会影响加工尺寸。在数控加工中，损坏最严重的刀具就是切槽刀，问题主要出在安装、主轴转速、进给量和程序上，切断刀或切槽刀安装时刀头部分长度要比切削深度长2～3mm，主切削刃必须平行于主轴中心线，否则轻者切出的槽底直径一侧大、一侧小，重者刀刃断；螺纹刀在安装时要用对刀板进行对刀，保证刀具半角要对称。内孔刀在保证加工长度的前提下，刀杆伸出长度不要太长，否则会因刀杆刚度差而影响内孔加工质量。

3、切削用量的合理选择

3.1 手工编程加工中切削用量的选择

切削用量包括主轴转速(切削速度)、切削深度、进给量。切削深度由机床、刀具、工件的刚度确定，在刚度允许的条件下，粗加工取较大的切削深度，以减少走刀次数，提高生产率；精加工取较小的切削深度，以获得较高的表面质量。

3.2 自动编程加工中切削用量的选择

在自动编程加工中，普通数控加工切削用量参照手工编程，若采用高速数控加工，由于进给速度和加工速度很高，所以进给量要小，切削深度要浅。

4、编程技巧

4.1 减少数控系统累积误差

增量方式编程，是以前一点为基准，连续执行多段程序必然产生累积误差，所以在程序编制时尽量使用绝对方式编程，使每个程序段都以工件原点为基准，这样就能减少数控系统的累积误差。另外在程序中适当插入回参考点指令，可以消除数控系统运算的累积误差，保证加工精度。

4.2 巧妙使用固有程序

巧妙使用数控机床的固有程序，如轮廓循环、切槽循环、螺纹循环、钻孔循环、镗孔循环，使程序简洁不冗长；巧用参数编程、用户宏程序编程解决由数学表达式给出的如椭圆、抛物线、正弦曲线等轮廓的加工问题。

4.3 灵活运用主程序与子程序

在模具加工中，常采用一模多件加工。如果零件上有几处相同的形状，应灵活运用主程序与子程序的关系，在主程序中反复调用子程序，直到完成加工。在程序编制时可以在子程序中用增量编程或在主程序中用G52设定局部坐标系、在主程序中采用镜像功能、在主程序中采用旋转功能等，使程序简洁不冗长。

4.4 正确使用刀尖圆弧半径补偿功能

数控车削加工中使用的外圆刀和内孔镗刀属于尖形车刀，刀尖存在圆弧，精加工锥面或圆弧曲面时应考虑刀尖圆弧半径对加工精度的影响，车削外轮廓时应选择G42、G40建立和取消右补偿，车削内轮廓时应选择G41、G40建立和取消左补偿。若粗加工时是用G71、G73编程，半径补偿的建立和取消可放在程序中精加工轮廓描述段。

5、尺寸精度快速控制

5.1 数控车床尺寸精度快速控制

数控车削中由于刀具磨损、导轨磨损、丝杠螺母间隙等原因，机床使用一段时间后会有误差，再加上测量读数读错，对刀时工件表面粗糙等都会影响零件尺寸精度，所以测量时可先用游标卡尺测量读大数，再用千分尺测量读小数，这样就不容易读错。

5.2 数控铣床尺寸精度快速控制

数控铣削中用同一程序、同一尺寸的刀具，利用刀具半径补偿和长度补偿，可进行粗精加工。在粗加工时，通过在刀具半径补偿和长度补偿中输入适当的数值预留精加工余量，粗加工后，根据测量情况在刀具半径补偿和长度补偿中输入适当的数值，再进行精加工，尺寸肯定在公差范围内。

6、结语

随着越来越多的数控机床在生产中得到广泛的应用，数控技术人员只有在生产实践中边工作边思考边学习边总结，不断丰富加工经验，并将知识和技巧相融合，才能真正掌握数控加工的实用技能，才能真正使数控机床实现高精度、高效率、高难度的加工，才能真正发挥数控加工技术的优势。

参考文献

[1]李苏渊,杨茂奎,杨川.数控加工刀具变形误差补偿技术研究[J].计算机仿真,2011(01).