数控车床加工零件尺寸误差原因及调整办法
2020-12-4 来源： 江苏省东海中等专业学校 作者：倪 磊
摘要：数控车床是机械加工中常用设备，其加工出的产品尺寸准确性如何进行保证？尺寸误差产生后如何进行调整？本文指出了使用刀具长度补偿和程序补偿两种方法调整尺寸，并强调了操作人员素养的重要性。
关键词：数控车床；加工零件；尺寸精度；调整办法
在现代化制造业中数控机床占据着重要地位，它的先进程度及加工的产品尺寸精度直接决定着机械设备的使用性能，拥有高性能机械设备的制造业，可以大幅度提升国家总体经济实力。数控车床是支撑起现代化制造业支撑柱中的一根，它担负着大量设备零件的加工制造，零件尺寸精度的控制是我们技术人员要着重掌握的。我们从零件产生加工误差的原因进行分析，研究如何解决并避免再次发生。数控车床主要加工回转类零件，大部分零件主要构成要素有孔、外圆、槽、螺纹。下面我将从数控车床加工原理、数控车床加工误差产生原因、误差调整办法这三个方面进行研究。
1. 数控车床加工原理
数控车床是利用 CNC 装置控制刀架的移动和主轴旋转将工件加工出来。在数控车床加工零件前，工艺人员需要分析图纸编制加工工艺及程序，调试人员将程序输入到数控车床控制系统中，经过操作人员调试，将工件加工出来。零件加工过程中，主轴带动工件旋转，伺服系统在数控装置发出的指令控制下带动刀具加工工件，操作人员进行零件尺寸检测并利用补偿功能修正尺寸。
2. 零件加工产生误差的原因
数控机床在加工零件时，零件尺寸精度会受到机床刚性、工件变形、刀具磨损等因素的影响，在加工过程中我们要分析原因并予以解决。
2.1 加工刀具磨损影响加工精度
数控车床在加工零件时，刀具会有磨损过程。在加工外圆时，刀具磨损后外圆尺寸会增大，进而造成尺寸超差。在加工内孔过程中，刀具磨损后内孔尺寸会变小，造成尺寸超差。在加工螺纹类零件时，螺纹刀磨损后，造成内外螺纹超差，环规和塞规检测不合格。
2.2 机床刚性及刀具刚性不足造成尺寸超差
在加工工件过程中，因加工量过大，机床刚性不足造成振动，零件表面质量超差。刀具在过量切削过程中，会加快磨损，造成工件表面质量超差，甚至造成刀具断掉。
2.3 冷却液供应不足造成尺寸出现误差
在金属加工过程中，由于切削速度快，会产生大量的热量。在切削过程中，如果冷却不够及时，会有大量铁削产生，缠绕工件并损毁刀具，造成尺寸最终超差。
2.4 技术人员操作失误造成尺寸超差
企业技术人员在刀具和工件安装完毕后，输入程序并进行调试，在调试过程中需要进行对刀和尺寸测量，在设置刀具长度补偿时，因操作失误会造成加工出来的零件精度超差。在进行切削零件测量时，由于尺寸测量不够规范，测量出来的尺寸偏大或者偏小，最终造成尺寸超差。
3. 数控车床加工零件尺寸超差解决办法
数控车床加工过程中，因为以上问题造成尺寸超差后，我们要及时进行调试和更换刀具减少损失。
在正常加工过程中，发现加工出来的零件尺寸超差，我们要进行分析，如果发现刀具良好，我们要根据测量结果进行尺寸调整，比如在使用外圆车刀加工零件时，外圆尺寸超差，很多操作人员是测量最终尺寸后就直接通过刀具补偿进行尺寸修改，往往这样修改后尺寸稳定性不好，最终原因是粗加工余量过大导致。在实际加工过程，比如切削直径 60 mm 的 45# 钢外圆，一般设定公差为 –0.02～0，这就要求我们进行粗加工和精加工，粗加工后零件外圆尺寸应该在 50.5–50.3 之间，我们在零件加工过程中往往忽略测量粗加工后的余量，如果在精加工刀具和切削参数不变的情况下进行切削，会导致尺寸偏大。在粗加工后测量结果为 50.6 mm，我们需要通过 offset 界面进行刀具补偿设置，最终输入值需要进行计算，需要在 X 轴参数设置中输入 –0.1 mm 才能达到要求，但是我们一般会将尺寸调试至小于最大尺寸。尺寸调试至 50.45 mm 为最佳尺寸值。
粗加工后的尺寸合格后， 我们需要进行精加工尺寸调试，60 mm 外圆尺寸按照 –0.02 ～ 0 公差值进行调试， 最佳尺寸为59.99 mm， 如果我们测量出的尺寸为 60.02 mm， 我们需要计算
出 60.02 mm 与 59.99 mm 差值，并在精车刀具 X 轴方向中进行补偿 –0.03 mm，再次进行测量，尺寸合格，就可以拆卸零件并继续加工，在进行刀具补偿设置时，我们一定要明确，数控车床是按照直径进行参数设置。
在测量外圆时，如果尺寸外圆面长度过长，我们需要进行分段测量， 发现外圆有锥度后， 需要通过程序进行调试。 例如： 同一外圆面 80 mm 长度方向直径方向锥度为 0.04 mm， 为正锥时调整程序为 G01X–0.04Z–80.F0.1，为倒锥时调整程序为G01X0.04Z–80.F0.1。操作人员在首件试切加工时一定要将尺寸检测准确，防止成批量报废的情况发生。加工过程中，现场操作人
员要按时观察切削液的液面位置，当液位过少时，我们要及时添加切削液，防止缠削发生。
操作人员在做到常规检查和正确判断之后，按照以上调试方法，能够很好地控制数控车床加工常见零件的尺寸。加工过程中，操作人员在自检的同时也要按照规定进行送检并做好记录，这样对于零件检测质量有了“双保险”。数控车操作人员，作为高级技术工种，我们也要经常性进行经验的总结和工艺的改进，这样才能更好地解决加工中产生的问题，让零件尺寸更加精确，更加稳定。
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