数控机床加工精度分析与应用.

数控机床加工精度分析与应用

王美姣

(河南职业技术学院机电系,河南郑州450046

摘要:数控机床是一种高精度、高效率、高柔性、高技术的现代化机电设备,其应用越来越普

及。提高机床效率、保证加工精度、确保产品品质是生产所必需。

关键词:数控机床;加工精度;应用

中图分类号:TG659文献标识码:B文章编

号:167125276(20040320025204

Application and analysis of manufacturing precision of NC machines

WAN G Mei2jiao

(Henan Vocational&Technical College,Zhengzhou Henan450046,China

Abstract:A NC machine tool is a modern mechatronic equipment which has advantage of high precision,high efficiency,high flexibility and advanced technologies.NC machines are being used in more and more fields.It is needed in production to improve efficiency,ensure precision and quality of products.

K ey w ords:NC machine tool;manufacturing precision;application

数控机床是按照加工程序自动加工零件,它具有加工精度高、生产效率高、产品品质稳定、加工过程柔性好、加工功能强等特点。加工过程中,只要改变加工程序就能达到加工不同形状、不同精度零件的目的。但并不是每个数控操作人员都能在规定的时间内保证工件的加工精度,提高机床效率,确保产品合格。本文总

结长期以来的实践经验,结合理论分析,从以下几方面提出几点粗浅看法。1工件坐标系设定对加工精度的影响

工件坐标系是编程人员在编写程序时,在工件上建立的坐标系,其原点即为工件原点(也称工件零点或编程原点。理论上是由编程人员任意设定的,但实际上,它是编程人员根据零件特点为了编程方便以及尺寸的直观性而设定的。选择工件坐标系时一般应遵循如下原则:

a尽可能将工件原点选择在工艺定位基准上,这样有利于加工精度的提高;

b尽量将工件原点选择在零件的尺寸基准上,这样便于坐标值的计算,减少错误率(当尺寸基准与工艺基准不重合时,则要考虑由基准不重合产生的误差;

c尽量选在精度较高的工件表面上,以提高被加工零件的加工精度;

d对于对称零件,应设在对称中心上,一般零件应设在工件轮廓某一角上,且Z轴方向上原点一般设在工件表面;

e对于卧式加工中心最好把工件原点设在回转中心上,即设置在工作台回转中心与Z轴连线的适当位置上;

f应将刀具起点和编程原点设在同一处,这样可以简化程序,便于计算,提高加工精度;

对一般零件,仅按上述原则确定工件坐标系,即能保证其加工精度。但对于复杂、特殊零件,就要综合考虑各种因素对加工精度的影响。

111在立式加工中心上加工畸形工件根据畸形工件的结构特点,往往在一个零件上要选择两个或两个以上的坐标系,这时就要根据零件的形状特征、夹紧方式及各加工部位的精度高低等因素综合考虑:

a建立几个坐标系;

b先加工哪个坐标系的哪个表面才能提高整个零件的加工精度;

c坐标系间定位尺寸的精度对各部位加工精度的影响(某些定位基准可能不在工件上。112在卧式加工中心上加工箱体类零件根据箱体类零件的结构特点,不仅除上下底面之外的四个侧面需要分别建立四个定位坐标系,而且每一侧面上有时还需建立几个坐标系,这时就必须考虑各加工精度如何保证。如:

a机床回转中心坐标精度对零件相对两侧面坐标系的建立来说,它直接影响两相对侧面通孔的同轴度;

b每一侧面上几个坐标系建立时,加工工序的设计对加工精度的影响;

c以底面为基准的的装夹精度,直接影响孔轴线相对端面的垂直度;

d基准底面精度对孔的中心高精度的影响。

当然,零件结构不同,精度要求不同,坐标系的建立也不一样,不管何种情况都应详细分析优先选用哪一原则或同时兼顾哪几项原则,才能有利于保证零件加工精度、提高工作效率,降低加工成本。

2指令选择对加工精度的影响以下分析皆以加工中心为例

aG92指令与G54~G59的选择。G92指令设定工件坐标系是在程序中,用程序段直接给出,指令中的坐标值,并不使机床产生运动,仅代表当前刀具的刀位点在工件坐标系中的坐标值。因此,操作者在使用写有坐标系设定指令的程序时,必须在工件安装后检查或调整刀具的刀位点与工件坐标系之间的关系,保证机床处于加工起始点(对刀点,以确保在机床上设定的工件坐标系,与编程时在零件上规定的工件坐标系在位置上重合一致,否则将降低零件加工精度。并且G92X Y Z各坐标轴不可省略,否则未被设定的坐标轴将按以前的记忆执行,这样刀具在运动时,可能到达不了预期的位置,甚至造成事故。

G54~G59指令设置工件坐标系时,首先必须通过偏置页面,预先将G54~G59设置在寄存器中,编程中再用程序选择,操作者安装工件后,通过测量来确定工件原点与

机床原点偏移量。目前的CNC系统一般都配有测量头,手动操作能准确测量该偏移量,其测量误差对工件的加工精度影响很小,可以忽略不计,用MDI方式存入到

G54~G59的原点寄存器中,其后系统在执行程序中,就可以按照工件坐标系中的坐标值来运动了。并且同一工件上能同时设定六个坐标系,特别是加工复杂零件更显示其优越性,事实证明,实际加工中不管何种零件,选用G54~G59指令省时准确又方便,且出错率极低。

bG40、G41、G42的选择。G40、G41、G42为刀具半径补偿指令,G40是刀具半径补偿功能撤消指令、G41、G42分别是左偏、右偏指令。如果机床没有刀具半径补偿功能,那么当刀具因更换、磨损或重磨而改变半径,或因粗加工时的余量不同等原因,而改变了刀具中心偏移量时,都要按刀具中心轨迹重新编制加工程序,这将是极其繁琐,并且影响生产的正常进行。为解决此问题,数控系统一般都具有半径自动补偿功能。在编程时不需要计算刀具中心运动轨迹,而可按工件的轮廓直接编程,刀具半径改变时在控制面板上用手工输入方式改变刀具半径补偿值即可,而不必修改程序,极大的方便了编程和加工。据此该指令的应用将会大大提高加工效率,但在工厂的应用并非如此,如若选择使用不当,不仅会降低工件的加工精度,严重还会使工件报废,并且在某些情况下根据零件的具体结构并不总是按照零件轮廓进行编程。举例如下:如图1为毛胚工件,D30孔已加工,现需加工长方孔。建立坐标系如图,刀具为D16立铣刀;

方法一:选用G40、G42指令程序如下:

N10G90G00G54X0Y0;

N20Z10.S300M03;

N30G01Z-5.F1000;

N40G42X-23.D31F100;

N50Y17.5;