浅谈数控加工中首件试切的应用

浅谈数控加工中首件试切的应用【内容摘要】本文介绍了数控加工中首件试切的重要性及目的，并以数控车床为例阐述了首件试切的方法及具体的操作流程，同时与其他方法进行比较，充分体现出首件试切为降低损失、提高效率起到了举足轻重的作用。【关键词】数控加工程序校验首件试切引言数控机床具有加工精度高、加工稳定可靠、高柔性、高生产率以及劳动条件好的特点，特别适合形状复杂零件、批量小而又多次重复生产的零件、贵重零件及试制件的加工，尤其是随着我国设备制造水平的提高，数控机床的价格也下降到企业能够接受的范围。就目前的市场使用情况来看，数控机床已经成为当今制造业的主流装备，在生产中发挥着不可替代的作用，占有举足轻重的地位。因此，设备的正常高效运行就是至关重要了，本文就数控车床在提高产品质量方面经常使用的首件试切这一方法进行介绍。一、首件试切的重要性及目的1、首件试切的重要性首件试切是指通过试切削的方式，检验零件加工程序是否合理及零件的加工精度是否满足图纸要求。无论是手工编程或自动编程，其一般过程如下图所示：上图明显体现出首件试切在编程及机床加工过程中的地位及重要性，它是整个过程中的关键环节之一。程序检验对有图形显示功能的数控机床，可进行图形模拟加工，检查刀具运动轨迹是否正确。对无此功能的数控机床可以进行空运转检验，但这些方法只能证明运动轨迹的正确性，不能检查出被加工零件的精度。因此，需要对工件进行首件试切，当发现误差时，分析误差产生的原因，及时加以修正。2、首件试切的目的首件试切的目的，一是验证零件加工程序的正确性及零件加工后的尺寸是否符合图纸要求；二是验证编程时选择的刀具、切削用量及设定的刀具补偿值是否合适，是否能达到零件表面粗糙度、形位公差等技术要求，为后续批量生产时，提高生产质量及生产效率提供重要参考。在实际生产中，为了避免因为零件加工程序及加工准备的疏忽造成损失，在进行首件试切时一般会先用报废的工件进行，因为大部分较复杂的零件在加工时都不止一个工序，上一工序的废品可以作为下一工序调试时的试验品，这是常用的减少损失的方法。二、首件试切的方法及操作流程首件试切的过程就是机床调试的过程，机床调试得好，不仅可以保证产品加工质量的稳定，也可以大幅度提高生产效率。在大批量生产中，因为产品数量大，不可避免会出现废品，只要符合废品率的要求就可以。但在实际生产中，有时会遇到诸如模具、夹具等单件小批量生产的零件，零件只有一个或几个，并且这类零件的材料较贵，在加工过程中不允许出现差错，产品的合格率要达到100%，一旦加工成废品，损失巨大。另外在数控竞赛中，特别是在市级竞赛中，由于承办单位一般为职业院校，职业院校在发展的过程中，数控设备的购买大多是根据学校的发展情况，分年度分批次购买，这就导致竞赛时使用设备的型号、新旧程度及加工精度参差不齐，在这种情况下就特别考验选手的水平。笔者对数控竞赛、实际生产及实训教学的加工过程进行了总结，形成了适用于竞赛，单件生产及实训教学的首件试切的方法（如右图），具体以数控车床为例介绍如下：数控车床加工中首件试切的方法及操作流程如右图所示。这个流程图表示的就是进行数控竞赛、数控实训教学及批量生产调试机床的流程，下面对首件试切的方法及图中所示的操作流程进行具体阐述：1、开机按机床操作要求进行“开”操作。数控机床开机时先开启数控机床总开关，在“急停按钮”处于按下状态下，开启数控系统。2、回参考点按机床操作要求进行“回参考点”操作。3、输入程序将编写的零件加工程序输入机床，竞赛中可能会使用“程序传输”或U盘拷贝功能。4、程序校验利用机床的“程序校验”功能对零件加工程序进行校验，程序校验可以发现程序中的语法错误、输入错误及编写错误，避免直接加工造成重大损失。5、对刀按机床的操作方法完成对刀，当需要使用多把刀具加工时，每一把刀具都需对刀。6、改磨耗留余量这一步骤是笔者所使用方法的核心，原则上将工件的数控加工程序输入机床校验无误，对刀完成后就可以进行加工了，但程序中的尺寸错误和对刀误差都会导致零件尺寸超差。对于轴来说，如果零件加工的实际尺寸比图纸尺寸大，还有补救的余地；如果加工的比图纸尺寸小，工件就成了废品，这一方法的思路就是不让工件加工尺寸小于图纸尺寸。具体的操作是：先修改“刀具磨耗”值（数控机床均有此功能，只是不同机床的操作方法不同），目的是使加工出的工件尺寸比图纸要求稍大一些（内孔加工时要稍小一些），称为先留余量。余量一般留程序编制时的精加工余量。7、加工按机床操作要求对零件进行自动加工，需要注意的是，在有多把刀具的加工过程中，每一把刀具的加工均要试切，也就是说，1号刀具加工完成后，其余刀具暂停加工，待第一把刀具调试好后再进行后续工作。8、在机测量主轴停转，零件不卸，在机床上对零件各尺寸进行准确测量。9、改磨耗根据所测量零件的尺寸，修改“刀具磨耗”值，一般是尺寸比图纸尺寸大多少，磨耗值就减多少，小多少就加多少。如试切加工时外圆尺寸大了0.9mm，就在刀偏表的相应磨耗值中减去0.9mm。10、再次加工跳过粗加工程序，再次运行精加工程序，此时机床会在刚才加工的基础上将工件直径再车削去除0.9mm，再运行一遍精加工程序。11、卸工件及交检由于进行了精确的测量及“刀具磨耗”值的修正，再次精加工后，工件便达到了图纸要求，加工完成后（主轴已停转）在机床上测量工件，合格后方可卸下工件交给质检员进行检测。对于其它刀具的调试需重复六至十步的操作流程。三、首件试切的其他方法首件试切其他方法的使用中，也可以在对刀完成后不修改“刀具磨耗”值，而是在粗加工完成后（即精加工前将机床停下）测量精加工余量是否符合图纸尺寸要求，若符合要求则进行精加工，若不符合要求则修改“刀具磨耗”值，然后进行精加工。这种方法虽然少了一次精加工，看似节约了时间，但由于机床机械间隙及刀具等因素的影响，往往存在一定的误差，没有两次精车稳妥。结语零件加工程序在数控机床上进行模拟仿真或程序校验，通过了则只能说明加工程序的语法、格式、结构没有问题。只有首件试切成功，通过了精度检验才能真正说明加工程序没有问题。所以，首件试切成功是检验加工程序正确与否的依据，首件试切也是数控加工过程中不可或缺的关键环节，它为节约成本、降低损失、提高效率起到了至关重要的作用。参考文献：[1]张健、闫瑞涛，零件数控车床加工[M]，武汉：华中科技大学出版社，2012年：47页[2]王继兴，浅谈数控车床的首件试切[J]，机械工人（冷加工），2013年，第1期：65页