数控车床加工中常见问题的分析与解决.docx

第 35 卷第 11 期2014 年11 月煤矿机械Coal Mine MachineryVol.35 No.11 Nov. 2014doi:10.13436/j.mkjx.201411064数控车床加工中常见问题的分析与解决盖立武 1， 郭聪聪 2， 朱学超 1（1. 苏州市职业大学 机电工程学院， 江苏 苏州 215104； 2. 程泰机械（苏州）有限公司， 江苏 苏州 215131）摘 要： 通过对数控车床加工过程中易出现的各种问题进行分析， 以 FANUC 0i Mate-TB 操 作系统为例，探讨了解决这些问题的办法。 实际效果显示：对这些问题的探讨与分析，降低了数控 车床加工过程中的事故率，提高了加工工件质量，延长了设备使用寿命，降低了企业的生产成本。关键词： 数控车床； 加工； 问题； 解决中图分类号： TG659文献标志码： A文章编号： 1003 0794（2014）11 0154 03Analysis and Solutions to Frequent Problems in Machining of Numerically Controlled LatheGAI Li-wu1， GUO Cong-cong2， ZHU Xue-chao1(1. Mechanical and Electronic Engineer Department, Suzhou Vocational University， Suzhou 215104， China; 2. Ultimate Turning Power， Suzhou 215131，China)Abstract: Solutions via analysis to various frequent problems occurred, during the processing of numerically controlled lathe, have been explored, exemplifying the operative system of FANUC 0i Mate-TB. Actual effects indicate: by exploration and analysis of these problems, the rate of accidents during machining of numerically controlled lathe has been lowered, the quality of processing work piece improved, the usage life of the equipment prolonged as well as enterprise manufacturing costs lessened. Key words: numerically controlled lathe; machining; problem; solution.0前言数控车床是一种机电一体化高度集中的设备， 和普通车床相比其在加工效率、加工零件的精度和 复杂程度上等都有着明显的优势，因此在企业中普 通车床正逐渐被数控车床所代替。 本文从影响数控 车床加工过程的多个因素进行分析，探讨了数车加 工中常见问题的解决办法。1刀具选择问题刀具选择是制定加工工艺的一部分，选择合理 的刀具能提高加工效率，保证加工精度和刀具耐用 度，因此刀具选择不容忽视。 选择刀具时要注意以 下几个方面：（1）刀头的材料要适应加工材料。 如加工碳钢、 合金钢等塑性金属时使用 YT 类硬质合金； 加工铸 铁及其他脆性材料时使用 YG 类硬质合金； 加工高 温合金、不锈钢等难加工材料时使用 YW 类硬质合!工艺具有更好的工艺性。123分别编号。 由同一个工人进行装配试验，一组采用1正向装配方法，一组采用逆向装配方法。 通过对比 联接销的装配时间，检验工艺改进的效果。 总的来说，与正向装配相比，逆向装配的平均时长缩短了273.7%。3参考文献：1李壮云. 液压气动与液力 工 程 手 册 K. 北 京:电子工业出版社,图 5 芯部组件固定于装配工装上 图 6 逆向装配下的位置关系2008.1. 下配流盘盲孔 2. 非圆行星 轮系 3. 上配流盘1. 壳体盲孔 2. 联接销3. 配流盘盲孔2许鸿昊, 沈冰妹. 基于双圆弧节曲线的非圆行星齿轮机构J. 煤 炭学报, 2010, 31(4): 691-695.从操作空间的角度来看，逆向装配方法也具有优势。 在正向装配过程中，需要调整芯部组件的周 向方位，但芯部组件位于壳体内部，操作空间较小， 轴向施力也不方便；而在逆向装配过程中，只需要 调整壳体的周向方位，操作空间更大，轴向施力也 比较方便，可以直接手动完成。4 试验验证将 20 台非圆行星齿轮马达 的零件分为 2 组，3张始斋, 向毅, 黄学满，等. 非圆行星齿轮液压马达节曲线的数值计 算J. 机械设计, 2013, 30(4): 37-39.4吴宗泽, 王忠祥, 卢颂峰. 机械 设计禁忌 800 例M. 2 版. 北京: 机械工业出版社, 2008.5方昆凡. 公差与配合实用手册K. 北京:机械工业出版社, 2007.作者简介： 许鸿昊(1981- ），江西南昌人 ，高级工程师 ，博士 ，毕 业于南京航空航天大学机械制造及其自动化专业，主要从事矿用液 压 马 达 研 究 ，电 子 信 箱 ：. 责任编辑：于秀文 收稿日期：20140626第 35 卷第 11 期数控车床加工中常见问题的分析与解决盖立武，等Vol.35No.11金等；（2）如果零件有凹圆弧则刀尖圆弧半径要小于 凹圆弧半径。 如刀尖圆弧半径比凹圆弧半径大则轮 廓加工不到位，并会与刀尖半径补偿号内的值发生 干涉，机床报警，零件无法加工；（3）在满足加工条件的情况下为了增强刀具的 强度，刀尖角应选大值，但当加工大圆弧的零件时， 要注意副切削刃不能与已加工表面干涉造成过 切 现象。 如图 1 所示。副切削刃参考点刀架电机就有撞上尾座的可能，因此最好先 回 X 轴参考点，再回 Z 轴参考点。 但有些情况下完 成不了此操作，其原因：（1）回参考点按钮或旋钮没 有到位；（2）某一坐标轴离机床原点过近，没有达到 回参考点的距离，一般来说当前点的坐标离机床原 点有 100 mm 即可；（3）进给倍率旋钮旋在了零位。 4对刀自检问题对完刀后，如果直接进行加工则存在着不安全 的因素，这是因为假如对刀不正确，刀具从参考点出发就不能正确地找到工件坐标系，自动加工时就副切削刃图 1 加工凸、凹圆弧引起的过切由几何学知 ， 用正车刀加 工凸圆弧如 图 2 所 示，当主偏角不变不发生根切时在 B 点处的刀尖角 最小。 因此只要过 B 点作圆弧的切线，主切削刃与 切线的夹角即是当车削凸圆弧时不发生根切的最大刀尖角 。同理对于加工凹圆弧如图 3 所示，当主偏角不 变不发生根切时在 A 点处的刀尖角最小。 因此只要 过 A 点作圆弧的切线，主切削刃与切线的夹角即是 当车削凹圆弧时不发生根切的最大刀尖角 。BA12BA12图 2 加工凸圆弧时最大刀尖角 图 3 加工凹圆弧时最大刀尖角1. 主切削刃 2. 切线1. 主切削刃 2. 切线2刀具装夹问题刀具的装夹能影响刀具 的使用寿命 和零件的 加工质量。 一般要注意以下几个方面：（1）刀具不能伸出太长， 如果 刀具伸出太 长会 降低刀具的安装刚度，造成切削加工中切削振动的 产生。 当使用转塔刀架时，刀具伸出太长，在换刀时 刀具还容易和刀架部件卡住，损坏刀架；（2）刀具也不能伸出太短，如果伸出太短，手轮 操作时不容易观察刀具与工件的接触情况，造成操 作上的困难。综上所述，刀具装夹时在满足加工条件的情况 下应伸出短些。 一般碳钢刀具体伸出的长度不超过 刀具直径的 2 倍，合金钢刀具不超过刀具直径的 3 倍。 3 机床回原点问题机床回原点是建立机床坐标系的基础，是对刀 前的准备工作 ，一定不能忽略，否则下面的操作都 是徒劳的。 数控车床刀架后面有一个很长的刀架电 机，如在钻孔后钻头忘记从尾座上取下，先回 Z 轴155有可能发生撞刀的事故，这是数控车床加工很多起 事故发生的直接原因。 根据经验开拓思路编制了检 验对刀正确与否的数控程序。 在加工前检验每一把 刀对刀的正确性， 这样发现了错误可以及时改正， 从而避免了由于对刀错误引起的事故。 加工工件的 质量也有了较好的保证。 数控车校刀程序（FANUC 0i 系统）如下：O00001; T0101; G98F1000; G01X40 Z5; G28 U0W0; M30;以 1# 刀为例， 假如对刀时测得工件的直径为 准40 mm， 执行程序时控制面板上按下单节按钮，用 进 给 倍 率 旋 钮 控 制 刀 具 移 动 的 速 度 ， 当 执 行 完 G01X40 Z5;程序段时，观察刀尖是否与工件的外圆 表面齐平，刀尖距离右端面是否是 5 mm，就可以判 断对刀的正确与否了。5硬限位调整问题为了保障数控车床的安全， 机床厂家一般在 Z 轴的两端设有硬限位开关，以防止刀架撞击卡盘或 尾座事故的发生。 但硬限位应设置合理，否则起不 到预期的效果。 机床在出厂时由于刀架未装上车刀 夹具，厂家只是粗略地设置了一下硬限位，当刀架 装上车刀夹具后，必须重新调整硬限位才能起到保 护作用。 合理设置硬限位的方法：（1）对于卡盘处的硬限位开 关 ， 应能使刀 架向 卡盘方向运动时，当车刀夹具的左端面距离卡爪右 端面 510 mm 处，能触及硬限位开关，使刀架停止；（2）对于尾座处的硬限位开 关 ， 当把尾座 推到 机床导轨的最右端时， 刀架向 Z 轴回参考点时，刀 架电机和尾座在 Z 向不应有重合部分。6程序编制问题程序编制是工艺设计的体现，合理的程序能提 高加工效率，保证零件的形位精度。 编程时应注意：（1）当外形没有大圆弧的零 件时 ， 外形粗 加工Vol.35No.11数控车床加工中常见问题的分析与解决盖立武，等第 35 卷第 11 期尽量使用固定循环 G71 指令，G71 指令走刀路线是 矩形， 加工效率高。 当外形有圆心角90的大圆弧 时，不能再使用 G71 指令，因为 G71 指令的走刀路 线最后一刀是沿着图形轮廓走的，造成最后一刀加 工时背吃刀量过大，刀具容易损坏。 加工大圆弧的 工件时可以使用固定循环 G73 指令；（2）当零件外形的表面粗糙 度要求一致 时 ， 使 用恒线速度控制指令 G96，G96 指令能保证加工过 程中零件各点处的线速度一致，从而使表面粗糙度 趋于一致。 注意使用 G96 指令时要使用 G50 指令来 限制主轴的最高转速，防止当刀具切削工件接近中 心时，主轴转速过高，工件从卡盘中飞出；（3）当零件外形仅是圆柱时 可以不使用 刀补 ， 也能保证零件的形位公差， 当零件有圆弧 或圆锥 时，必须使用刀补，否则会造成过切或少切的现象， 影响零件的形位精度。7 图形模拟问题编好程序后可通过机床 的图形模拟 功能来校 验程序，图形模拟可以显示机床自动运行期间刀具 的移动轨迹，通过观察屏显的轨迹可以检验走刀路 线的正确与否，在运用图形模拟功能时有几点要注 意：（1）图形模拟功能只能检查程序的指令格式及 走刀轨迹是否正确，而不能完整地检查程序是否正 确。 如第 1 次使用 G01 指令后未加 F 值，图形模拟 时不会报警，但在加工时刀具按当前 G00 的速度运 行，这样就会造成撞刀事故，因此图形模拟后一定 要进行手工检查，以确保程序完全正确；（2）图形模拟时要检查当前加工轨迹的刀具号 是否和机床上实际的刀具号一致，以免加工时因刀 具号不一致而发生撞刀事故；（3）执行图形模拟过程中发 生报警信号 ， 说明 程序的指令格式编写错了， 此时可用 rest 键消除报 警，返回程序界面查找错误，但错误有时不一定在 光标的当前行上，应向当前光标的前 3 行和后 3 行 进行排查，才能找到错误。8 常态下旋钮（或按钮）所在位置问题（1）编程练习阶段 此时主轴进给功能旋钮应 旋在断开的位置，可防止因误操作引起机床动作造 成的伤害事故；（2）零件加工阶段 在开始执行程序时，进给倍 率旋钮和 G00 控制按钮应在最小位置，可防止当程156序或对刀发生错误时，因速度过快来不及按下急停 开关而引起的事故发生。9零件加工问题加工前的准备工作就绪后，就可以对其毛坯进 行切削加工 ，以达到所要求的形状和尺寸，此时要 更加谨慎，防止零件报废。 加工时应注意：（1）为了提高零件的合格率 ， 尺寸公差应 尽量 加工到公差带的中间值处，以减少测量误差的影响；（2）零件加工过程中要时刻 注意加工过 程 ， 当 出现切削振动时，适当将进给倍率旋钮调快或调慢， 以避开振动区域，使零件获得较好的表面质量；（3）当加工过程中刀具和工件接触处有较大火 花产生时， 说明刀具的主后刀面已经磨损严重，此 时应及时更换刀片，以免损坏刀具；（4）在单件生产时，由于对刀误差的影响，当总 长的尺寸精度要求较高时一般较难保证。 可以在切 断前把总长的尺寸多加 0.5 mm，X 方向预留一定的值。 执行完程序后用卡尺量得 Z 向实际值后，再根据实际情况在磨耗里对 Z 向进行补偿，然后把 X 方 向的预留值消去切断工件。 这样可以消除因对刀误差对