數(shù)控車床因其精度高、高度柔性自動(dòng)化及適合加工復(fù)雜零件的特性，在機(jī)械制造企業(yè)的應(yīng)用愈加廣泛。然而，數(shù)控車床的傳動(dòng)、運(yùn)動(dòng)部件還是機(jī)械的，車刀刀尖也不是一個(gè)真正的點(diǎn)，而是一段圓弧，仍然容易產(chǎn)生加工誤差。下面針對(duì)這兩種情況進(jìn)行分析并提出解決辦法。
圖1 刀尖零件圖
圖2 刀尖圓弧引起的加工誤差
圖3 一般加工路線圖
圖4 改進(jìn)的加工路線圖
1 刀尖圓弧引起的誤差
誤差分析在數(shù)控車床使用過(guò)程中，為了降低被加工工件表面的粗糙度，減緩刀具磨損，提高刀具壽命，通常將車刀刀尖刃磨成圓弧，圓弧半徑一般在0.4～1.6mm之間。如圖1所示，采用試切法對(duì)刀時(shí)由A、B兩點(diǎn)分別確定刀架中心的X、Z位置。這樣，加工程序所描述的刀位點(diǎn)是P點(diǎn)，數(shù)控系統(tǒng)將控制P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，而在切削時(shí)實(shí)際起作用的切削刃則是刀尖圓弧上的各切點(diǎn)，這勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生加工表面的形狀誤差。在車削外圓、內(nèi)孔及端面時(shí)，這個(gè)誤差為零。而在加工弧面和錐面時(shí)，這個(gè)誤差就很明顯。圖1零件SR10-0.04球面加工的誤差分析見(jiàn)圖2。圖中M線為加工程序所描述的P 的軌跡，即工件的理想尺寸，而實(shí)際加工后的輪廓是N線，陰影就是少切削部分，即加工誤差。假設(shè)刀尖圓弧半徑為r=0.4mm，理論分析表明，N線是半徑為R-r=9.6的圓弧，M、N兩圓弧圓心X、Z向均相距r=0.4mm，最大誤差約為0.17mm，不滿足精度要求。
誤差消除方法
選擇刀尖圓弧中心點(diǎn)為刀位點(diǎn)，調(diào)用刀尖半徑補(bǔ)償(G41、G42)指令，其編程和加工步驟如下：
N04 G42 G00 X8 Z50 *
N05 G03 X20 Z42 F100 *
以A、B 點(diǎn)對(duì)刀，并在相應(yīng)方向使刀具增加位移量：(偏刀類)X =2r，Z =r，或(尖刀類)X =2r，Z =0；
輸入刀具半徑r；
調(diào)用刀具半徑補(bǔ)償指令，特別注意以A、B點(diǎn)對(duì)刀后要找出正確的刀尖圓心位置。在刀補(bǔ)建立時(shí)，要使刀尖圓弧圓心沿工件待加工輪廓表面(編程軌跡)運(yùn)動(dòng)，而車刀不是回轉(zhuǎn)類刀具，傳統(tǒng)的車削加工基本不涉及刀尖圓心的問(wèn)題，故須對(duì)車削數(shù)控系統(tǒng)的刀具半徑補(bǔ)償有本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。
2 絲杠副間隙產(chǎn)生的誤差
誤差分析
中拖板絲杠副間隙是必然存在的，對(duì)普通車床來(lái)說(shuō)，間隙較大；對(duì)數(shù)控車床而言，由于采用的是滾珠絲杠副，并且都進(jìn)行了預(yù)緊，從理論上講，是達(dá)到了零間隙，無(wú)反向空程。實(shí)際上，對(duì)于有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)部件，間隙是不可避免的。對(duì)高精度的滾珠絲杠副而言，只是間隙非常微小；如果真正達(dá)到零間隙，運(yùn)行的阻力就會(huì)增大。因而，在絲杠反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，還是存在微小的空程，這個(gè)空程就足夠影響加工精度。在加工軸類零件時(shí)，一般的加工路線如圖3所示，通常是通過(guò)下面一段程序來(lái)進(jìn)行的：
……
N04 G00 X30 Z2 *
N05 G01 Z-25 F100 *
N06 X40.015 *
N07 Z-80 *
……
將D40+0.030外圓直徑加工出來(lái)，可每次的加工尺寸都會(huì)偏大或偏小，達(dá)不到精度要求。
誤差消除方法
對(duì)數(shù)控車床，可采用多退回(或前進(jìn))一段距離，再前進(jìn)(或退回)到所需的加工位置，使絲杠副始終以同一個(gè)側(cè)面相接觸來(lái)消除絲杠副間隙誤差。刀具走圖4的加工路線，程序如下：
……
N04 G00 X30 Z2 *
N05 G01 Z-25 F100 *
N06 X45 *
N07 X40.015 *
N08 Z-80 *
……
該方法省時(shí)省力，效果良好。適合于一般精度的數(shù)控車床在加工重要尺寸時(shí)使用，避免了采用機(jī)械方法來(lái)減少間隙而帶來(lái)的阻力增大和調(diào)整困難等問(wèn)題。
3 結(jié)束語(yǔ)
數(shù)控機(jī)床加工樣件后，每個(gè)尺寸應(yīng)對(duì)照?qǐng)D樣仔細(xì)測(cè)量。若出現(xiàn)誤差，一般情況下，通過(guò)調(diào)整刀補(bǔ)，修改程序即可減少甚至消除，達(dá)到精度要求。合理編制較為復(fù)雜的數(shù)控加工程序并調(diào)試、修改，加工出合格的產(chǎn)品，是數(shù)控編程人員綜合能力的一種體現(xiàn)。
