数控车床加工过程中尺寸精度的控制

孙许涛

摘要：随着中国制造的崛起，数控机床在机械加工中使用频率也是越来越高，工件的精度将直接影响装备的精度及使用。数控机床在加工过程中，会存在着一些不确定因素对加工精度的影响，例如机床精度的高低、工件安装的高低、刀具刃磨几何参数是否合理、切削用量的选用是否合理、切削力与切削热作用的大小、量具精度的高低与测量方法是否正确等等。这些都会影响到工件加工的精度。本文以GSK980T数控车床零件加工为例，研究了如何通过简单的方法来控制数控车床的加工精度，以达到加工成合格品的目的。

关键词：数控车床；加工精度；控制

一、精確对刀，直接控制尺寸

（1）可以利用对刀仪进行对刀，但是对刀仪价格昂贵，容易损坏；

（2）利用自动循环指令程序G94，可以切削工件后往外退刀，不刮伤工件而造成尺寸减小，对刀精度相对较高。但操作相对来说比较烦琐。

（3）手轮摇动，使刀具慢慢在靠近工件，但要有一定的距离时，比如大约距离工件X、Z方向3mm左右时，调到最小倍率档，轻摇进给，直至看到细微铁削飞出，退出道具，停主轴，锁机床进行测量。（测量时候尽量不要用数显卡尺）

这样对刀后，在刀具没有磨损，机床控制精度可以的情况下可以直接加工零件，尺寸精度可以控制在±002mm范围内。

手动试切工件，Z向车进Z向退刀，X向车进X向退刀，至后建立坐标时直接修输入测量值，方便快捷的完成对刀。但由于直进直退的切削，刀对工件会产生测量误差或者其他原因造成工件误差超出工件公差 。造成对刀的坐标不是准确的刀具位置，不能满足加工要求时，可通过修改刀具偏置即刀补值使工件达到尺寸要求。

二、修改刀补值保证尺寸精度

由于第一次对刀误差或者其他原因造成工件误差超出工件公差，不能满足加工要求时，可通过修改刀补使工件达到要求尺寸，保证径向尺寸方法如下：修改刀补值保证尺寸精度前，必须先在刀补页面001―004处使刀补值X、Z清零，刀没有偏置下再去设偏置。

（一） 保证径向尺寸方法。

对于径向尺寸的控制，根据“先放大再减小”的原则，在刀补001-OO4处（也包括基准刀）修改。譬如用 1号刀切削时工件径向尺寸放大+1mm，而 001处刀补原显示是 X0，则可输人 U1，加工一次后测量。如直径测得Φ30.82（要求Φ30.00），这时减少1号刀补值，如U-0.82后再加工一次。也可以在001刀补处输人X直径值，亦可收到同样的效果。为避免机床或对刀精度问题，最好不要一次加工成型至要求值，即放在尺寸后测量所得的余量，也应该分两次以上来试切削来检验机床的精度。

（二） 保证轴向尺寸方法。

对于轴向尺寸的控制，根据“长加大，短减小”原则，在刀补 001-004处修改。如用2号刀加工某处轴段，加工后尺寸差-0.1mm（要求轴长10.45mm，测得10.35mm），而002处刀补显示是Z-420，可在 002刀补处输入W-0.1，使其刀补变为Z-430。一般车前轴向可以不留余量，直接加工。此方法来控制尺寸较简便，广泛适用于工厂中的加工。

三、绝对编程保证尺寸精度

编程有绝对编程和相对编程。相对编程是指在加工轮廓曲线上，各线段的终点位置以该线段起点为坐标原点而确定的坐标系。也就是说，相对编程的坐标原点经常在变换，连续位移时必然产生累积误差，绝对编程是在加工的全过程中，均有相对统一的基准点，即坐标原点，故累积误差较相对编程小。数控车削工件时，工件径向尺寸的精度一般比轴向尺寸精度高，故在编写程序时，径向尺寸最好采用绝对编程，考虑到加工及编写程序的方便，轴向尺寸常采用相对编程，但对于重要的轴向尺寸，最好采用绝对编程。

四、修改程序和刀补并用控制尺寸

数控加工中，我们经常碰到这样一种现象：程序自动运行后，停车测量，发现工件尺寸达不到要求，尺寸变化无规律。譬如用1号外圆刀加工一个三阶台阶轴工件，经粗加工和半精加工后停车测量，各轴段径向尺寸如下：φ30.06mm、φ23.03mm及φ16.02mm。对此，笔者采用修改程序和刀补的方法进行补救，方法如下：

（一）修改程序

原程序中的X30不变，X23改为X23.03，X16改为X16.04，这样一来，各轴段均有超出名义尺寸的统一公差0.06mm；

（二）改刀补

在1号刀刀补001处输入U-0.06。经过上述程序和刀补双管齐下的修改后，再调用精车程序，工件尺寸一般都能得到有效的保证。

上述五种控制尺寸方法分析

从理论上说，方法一的通过试切、测量，得到的对刀数据应是准确的，但实际上由于机床的定位精度、重复精度、操作方式、刀具的磨损等多种因素的影响，使得试切的精度是有限的，因此还须通过上述的另一些方法保证加工尺寸精确。

方法二方便快捷，也是多人采用的方法之一。程序中加工首段必须有T0101指令，而对刀前一般要先清除刀补，除按刀补键中001-004中清零外，还须得程序段值介面下执行G00U1W1运行一次来清刀补。要不机床会带有前者操作留下的刀补值造成后者对刀时出现G50 X385而位置显示的不是X38.50的值。

方法三的绝对值编程保证尺寸精度，刀补值偏置，放大零件尺寸在加工外圆时为正值U+1，内孔时则为负值U-1，内外圆是相反刀补值加工的。

方法四修改程序和修改刀补并用，如在加工前改变X、Z值，会带来一定的计算量，加工后修改程序中值从而达到加工尺寸。但是如操作者想再次使用此程序加工下同样零件时，必须再次修改正确的程序X、Z值才能加工。除非加工中是变化无常的，各轴的尺寸值是不一致时才用此方法来进行控制。

方法是多样的，方法不是一成不变的。所以我们可以多种方法一起采用，如方法一可以和方法二一起使用，方法三和方法四一起用的。只要操作者思路清晰，不混乱的情况下而造成零件加工尺寸小就行了。建议方法二是较方便快捷的控制方法。

总结，数控加工时的零件尺寸精度的控制的操作是数控加工的关键，明白刀具的走刀位置，坐标系建立与变更。才能精确的加工出想要的尺寸精度。在程序编制和实践加工中灵活运用各种尺寸控制方法，尽可能减少对刀误差，运用刀具补偿值及时调整或上述的方法加工中所出现的加工误差，有效地提高零件加工精度。