彭立志

摘要：文章對一個已加工出來的零件存在的尺寸誤差和形狀誤差以及表面粗糙度過大進(jìn)行分析，找出原因，通過合理調(diào)整加工工藝、使用正確的對刀方法和巧用手工編程提出了相應(yīng)的解決措施，從而使加工出來的零件既達(dá)到了尺寸公差、形狀公差又達(dá)到了表面粗糙度的要求。

關(guān)鍵詞：數(shù)控工藝；手工編程；八卦陣零件工藝

中圖分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）07-

站在生產(chǎn)第一線的角度，數(shù)控加工技術(shù)是具有高柔性、高精度、高效率的特點(diǎn)。在加工操作中力求簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機(jī)界面等；但如能靈活利用數(shù)控機(jī)床的用戶宏程序來編程，對一些特殊部位的加工，可大大提高編程效率和加工速度，并且能避免走空刀的現(xiàn)象。用戶宏程序是多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)所具備的編程系統(tǒng)，也是數(shù)控手工編程中常用的技巧。用戶宏程序允許使用變量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，并有條件分支，可進(jìn)行循環(huán)或跳轉(zhuǎn)。應(yīng)用程序可以大大減少計算工作量，簡化加工程序的良好效果。

在生產(chǎn)中能否加工出合格的產(chǎn)品，工藝的編排是非常關(guān)鍵的，特別是配合件對工藝更需要有一番研究，在編程中，對一些工藝問題（如刀具的選擇、對刀點(diǎn)的確定、加工路線的設(shè)計等）合理地加以處理，制定數(shù)控加工方案，是實(shí)際加工中能否加工出質(zhì)量合格的產(chǎn)品的重要因素。數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容包括：加工圖樣的分析及數(shù)學(xué)處理、工件坐標(biāo)系、對刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)的建立、刀具的選擇與使用、裝夾工藝方案的選擇、切削條件的確定、走刀路線的確定及優(yōu)化等問題。

1 問題的提出

近期，為迎接全國數(shù)控技能大賽廣東選拔賽，我們幾個老師和學(xué)生一直處在緊張的訓(xùn)練中，不管是上班時間，還是周六、日休息時間，也不管是白天，還是晚上，一直都在為我們的目標(biāo)努力著。通過一兩個月的強(qiáng)化訓(xùn)練，我們的理論水平和實(shí)際操作水平大大提高，大家都感覺收獲很大。然而，練習(xí)到后期我們發(fā)現(xiàn)水平一直只停留在一個線上，怎么干都干得不是很如意，質(zhì)量問題不斷出現(xiàn)。例如下面這個圖是中山選拔賽的一個零件。

這個件加工難度比較大，因為它是一個配合件，有許多的配合尺寸，有些地方需要完成單面的加工后再配合起來，再加工另外一個面和孔，這樣通過多次翻邊，基準(zhǔn)不斷變換，配合尺寸就難以保證，而且由于有曲面看起來表面粗糙度也沒那么好。

2 零件配合尺寸不合格的原因與分析

我們對工件進(jìn)行了實(shí)際測量。

以上圖中①②③處發(fā)現(xiàn)尺寸過大，其中①處為30.04mm，②處為118.08mm，③處為118.06mm，通過認(rèn)真觀察發(fā)現(xiàn)是由于件1和件2配合錯位造成的。

根據(jù)以上出現(xiàn)的問題從以下幾方面查找原因：

（1）從程序上來看FF1A從單件來測量兩個118±0.02和一個30±0.02的尺寸都在公差范圍，說明程序沒有任何問題。

（2）從對中上來看：單個八卦陣的外形輪廓是配合好壞的關(guān)鍵所在，如果一個八卦陣的位置往一個方向有所偏移那么就會造成底下連帶部分的整體偏移，在加上錯位后的尺寸就會更大，這正是造成我們檢測時尺寸過大的原因。

（3）從工藝上來看：這個零件看上去確實(shí)是很復(fù)雜，頂面、底面、側(cè)面都需要加工，而且形狀曲里拐彎，要把它加工完成，而且要達(dá)到加工精度，那是需要多次裝夾，工藝不對會造成有的地方無法加工，有的地方位置偏離，從而造成尺寸誤差。

3 解決的措施

要想把此工件做得配合尺寸精確，配合間隙符合要求，表面粗糙度光亮，我認(rèn)為必須從以下兩個方面去解決。

3.1 調(diào)整加工工藝，巧用對刀方法，保證尺寸精度

此零件一眼看上去，好像從任何地方加工都一樣，只要能把外形和尺寸達(dá)到要求就行，問題是在加工的過程中，首先是要考慮如何裝夾，加工完第一個面后這兩個工件如何配合在一起，哪些尺寸須單個加工，哪些尺寸須配合后再加工才能保證尺寸。

值得注意和重視的是頂面外形輪廓和底面外形輪廓的對中問題，也就是外形輪廓銜接的精度問題，銜接得好，配合尺寸精度就會高，配合間隙就會小，銜接得不好，配合間隙就會大或者扭曲變形，尺寸精度就達(dá)不到要求，所以如何找正中心是關(guān)鍵，也就是如何對刀的問題。因為反過來進(jìn)行加工對刀的話，上部有相當(dāng)一部分余量擋住了被測輪廓，不便于進(jìn)行直接分中，只能通過間接對刀的方法去解決。

解決的辦法是：Y方向的對刀直接用分中棒在鉗口上對，注意分中時數(shù)值的加減。前提是鉗口必須是通過效驗與X軸平行的。X軸的對中方法是在側(cè)方借用其它比較標(biāo)準(zhǔn)的工量具靠上工件的精加工面，利用分中棒間接的對刀，數(shù)值的計算要注意把輔助物和工件計算的中心的一半以及分中棒的半徑計算在內(nèi)，否則很容易出現(xiàn)偏差。Z軸的對刀應(yīng)該更具技術(shù)含量，它對好刀之后加工出來的零件需保證Z方向的尺寸每個地方都是相等的，但這往往很難在一次對刀后達(dá)到，需要多次調(diào)整。減少調(diào)整的一個關(guān)鍵點(diǎn)就是讓已精加工面垂直XOY面。也可以在留有一定余量的前提下事先加工表面，測量出工件四點(diǎn)的高度，高的地方通過敲擊來調(diào)整，最后再精加工一次，直到符合要求為止。

豎著加工側(cè)面。此處保證10在中差稍偏上，即10.02～10.03mm，但不能超差，為的是能夠與另一件順利地配進(jìn)去，此處間隙是否配合得好除10的尺寸外，很重要的就是裝夾工件時的垂直度。要保證配合后底平面的平行度（亦即錯位），10尺寸的位置對刀必須得準(zhǔn)確，否則相差

太大。

配合后加工頂面。先是用麻花鉆鉆兩個Ф8的孔，因為要保證孔的質(zhì)量，所以可以用絞刀，但此處的處理技巧可以用銑刀直接擴(kuò)孔，并且能達(dá)到很好的定位精度和孔的表面粗糙度。為了減少換刀應(yīng)在加工完頂部球面和加工8-8±0.02處的槽時一次性加工，這樣加工量少，而且可以去掉毛刺。接著是加工頂部八卦陣的外形輪廓，利用合金刀具進(jìn)行粗加工和精加工，保證Z向的尺寸，前提是打表垂直。然后是加工曲面，先粗加工后精加工，保證總高30±0.02的尺寸。最后是加工槽，用矩陣或旋轉(zhuǎn)均勻分布各槽，采用斜下刀的方法加工，為了保證表面粗糙度，刀具采用Ф8，S3000，F(xiàn)700。

3.2 利用手工編程宏程序加工曲面，科學(xué)合理使用加工參數(shù)，提高表面粗糙度

加工一個規(guī)則的曲面可以有多種編程方法，但每一種方法加工出來的效果是不一樣的，也就是表面粗糙度不一樣的，當(dāng)然誰都會選擇一種最好的方法來加工。此處用等角度的宏程序加工球面比三角函數(shù)等Z值加工球面的方法優(yōu)越得多，可以解決前面粗糙度太大的問題。

用等角度所編的宏程序如下（法那克系統(tǒng)，精加工程序）：

3.3 結(jié)果與分析

我們應(yīng)用分析后提出的解決措施對此件進(jìn)行了再一次的加工，通過準(zhǔn)確的測量，118±0.02mm，79±0.02mm，69±0.02mm，2-R6，R10，R20尺寸精度能夠完全達(dá)到要求，配合不但能夠順利地配進(jìn)去，而且配合間隙也相當(dāng)好，曲面上的表面粗糙度也非常光滑，看上去就是個非常漂亮的工件，達(dá)到了預(yù)期的效果（如圖5），解決了先前問題百出的狀況。唯一不足的就是外形輪廓表面稍微有點(diǎn)刮傷，以后在加工裝夾時稍注意就是。

圖5

4 結(jié)語

加工一個看上去非常復(fù)雜的零件，只要通過認(rèn)真的分析，抓住影響工件質(zhì)量的關(guān)鍵所在，在實(shí)際加工中正確操作加工就能夠避免一些質(zhì)量問題。如加工圖樣的分析及數(shù)學(xué)處理、工件坐標(biāo)系的正確建立、刀具的選擇與使用、裝夾及加工工藝方案的選擇以及應(yīng)用相關(guān)的手工編程宏程序來解決加工中出現(xiàn)的問題等。

參考文獻(xiàn)

[1] 第一屆全國數(shù)控技能大賽組委會決賽試題解析與點(diǎn)評

[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2008，（3）.

[2] 卓良福，邱道權(quán).全國數(shù)控技能大賽經(jīng)典加工案例集錦[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社.

[3] 袁鋒.全國數(shù)控大賽試題精選[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

[4] 陳海舟.數(shù)控銑削加工宏程序（第二版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

（責(zé)任編輯：吳 濤）