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| 一、問題的提出 CNC車削加工的精密化和復雜化的發展趨勢，給生產加工中的測量帶來很多現實問題。如許多零件由于尺寸自身的原因，必須采用破檢測量法，一方面造成破檢零件的報廢，另一方面破檢零件的尺寸并不能代表批生產零件的實際尺寸，使破檢測量法在實際生產加工中顯得意義不大；由于零件測量面太小或是內型尺寸等原因，造成用測量機等測量儀器也檢測不到；由于受到測量環境的限制或缺少的測量機等測量儀器，零件的尺寸無法測量；實際生產加工中，不可能每件零件提交測量，即不能檢查。 上述情況給實際生產帶來了嚴重的影響，需要針對以上情況，提出一種新的測量方法。關聯尺寸檢測法就是檢測一把刀具連續加工得到的一組尺寸其中一個或幾個尺寸，來判定其他尺寸的一種檢測方法。 二、關聯尺寸檢測原理分析 CNC車削加工中，在理想狀態（不考慮機床定位誤差、刀尖半徑R、刀具磨損、對刀誤差等外界因素），在一切加工條件相同的情況下（切削速度、切深、進給量等），一把刀具連續加工所形成的關聯尺寸的誤差（與程序基本尺寸的偏差）取決于刀尖高度所引起的誤差。 三、刀尖高度偏差d 刀尖高度偏差d是產生零件尺寸誤差的主要原因。但是通過調整d的大小，可以控制尺寸誤差，并且還可以計算出尺寸誤差值。刀尖高度偏差對零件尺寸誤差的影響，可計算出當刀尖高度偏差控制在什么范圍內，其造成的尺寸誤差可以忽略不計。 四、關聯尺寸的確定 關聯尺寸是指在刀具連續加工過程中產生的一系列尺寸，可以是型面尺寸，也可以是型面尺寸與直徑尺寸的混合尺寸。 在關聯尺寸中，有一個或幾個尺寸的公差相對較嚴；測量方便的尺寸稱為基準尺寸，它作為判斷其他尺寸的基準。 基準尺寸是測量其他尺寸的基準，其選擇的原則：公差相對較嚴。因為在實際的加工過程中，除了可控的因素外（刀尖R、車床的定位精度、刀尖高度），還應為一些由意外因素造成的誤差留些余地，方便測量。 盡量避免用型面尺寸作為基準尺寸。 基準尺寸盡可能多。 五、測量的硬件環境——機床 首先，關聯尺寸檢測法的原理要求零件的加工要在CNC環境下，并且必須在理想狀態下進行。所以對數控車床的精度要求很高。因為CNC環境是保證加工在一個穩定的環境中（包括轉速、進給量），且保證所有關聯尺寸是連續加工獲得的。 其次，CNC是計算機程序控制，可以進行*理想狀態的模擬加工，來驗證加工零件的理想狀態。高精度是保證尺寸誤差中zui大可能減少機床原因而造成的誤差，特別是Z方向，以至于可以不考慮機床的本身誤差。所以在選擇CNC車床時應根據零件加工精度選擇重復定位精度高，且具有位置檢測反饋裝置的CNC機床（全閉環）。 高質量的可轉位刀具的選擇 加工刀具在關聯尺寸檢測法中的地位也非常重要。刀具的材料、幾何尺寸、以及剛性都會對加工產生影響。特別是刀具的耐磨性，在*的加工工藝中，為了保證零件的高精度和低表面粗糙度值，通常采用較高的切削速度和較小的進給量，而在刀具連續加工的行程中，要求刀具的磨損量要很小，達到可忽略不計的情況，這樣給刀具的耐磨性提出了較高的要求。另外，刀尖圓弧半徑R在加工中的影響也不容忽視。對于所有關聯尺寸是直徑尺寸的零件，刀尖圓角R是否標準，對尺寸沒有影響。但對于有型面的尺寸，圓角R是否標準，對尺寸有很大的影響。手工磨削的刀具，刀尖R沒有一個固定的尺寸，并且刀具磨損重修后的R和初始R很難一致；而可轉位刀片，由于是系列化生產，刀尖R的公差控制在很小的范圍內，一般都只有±0.02mm，并且R尺寸作為刀片的基本參數一般都明確地表示在刀片說明書上，給加工帶來很大的方便。所以必須選用高質量的可轉位刀片。 刀具的材質，幾何角度在關聯尺寸加工中也有很大的關系： （1）別是針對不同的被加工材料應根據它的可切削性，熱處理狀態，以及工藝安排來選擇加工刀片。而材料的可切削性并不是材料的一般釋義或標準性能，通常與加工條件，工序難易程度在一起。比如不銹鋼在加工中隨著直徑的改變就有一些特性出現：斷屑困難，較高的切削力以及產生切屑瘤和較大的加工硬化趨向。所以對于加工固溶狀態的不銹鋼，應選擇鋒利切屑刃，正前角槽型，開放式的斷屑槽，強化的切屑刃和必須具有大的、設置很好的支撐面以及具有很好穩定性的刀片。 （2）為了保證刀具在相對寬闊的區域內加工，使切屑能輕松脫離加工區，而不對加工造成諸如：切屑堵塞，劃傷加工表面等問題，所以對刀片的斷屑槽型也要進行精心選擇。 G41、G42、G96功能的應用 關聯尺寸檢測法的原理還要求，零件的加工狀態要一致。并且還要消除刀尖半徑R對加工的影響，所以必須選用具有G41（刀具左偏半徑補償），G42（刀具右偏半徑補償），G96（恒定切削速度）功能的高性能CNC車床。 在直線和型面尺寸構成的關聯尺寸中，由于存在刀尖R，在加工中會出現由于刀尖R而造成的誤差，稱為刀尖R誤差。 由于在加工型面時，切削點不斷地變化，而在程序編制中是以設定的程序切削點來編制程序。在加工直線段時，實際切削點與程序設定的切削點重合，不會出現刀尖R誤差。但在加工型面時，實際切削點與設定切削點不重合，并且不斷變化，所以造成型面尺寸失真。而要消除刀尖R誤差必須經大量的計算且連續補償。G41、G42的功能就是對刀尖R所造成的誤差實行計算機連續補償。 為了保證刀具在加工中的狀態一致，要求加工參數也要一致。而切削速度就是一個很重要的參數。實驗表明：直徑差在20～20mm的范圍內，在其他切削參數相同的情況下，轉數相同（切削速度不同），偏離基本尺寸誤差可達0.01～0.02mm以上。 六、測量的軟件環境 實行關聯尺寸檢測法的加工基礎是：CNC程序合格。 判定程序是否合格，可以用CNC機床控制系統的圖形模擬功能或者的程序檢測軟件，如：EDSVeri cut程序檢測軟件。 程序中零件基本尺寸的確定。 程序中表示的零件尺寸是零件在理想狀態下的尺寸，是沒有加工誤差的。但實際加工并非如此，所以程序中零件基本尺寸的確定就很重要。 程序中零件基本尺寸確定原則： （1）程序中零件的基本尺寸應是零件的中間尺寸。如：圖紙尺寸為f20-0.12，程序中零件的基本尺寸就為f19.94。 （2）序中零件的基本尺寸應與其他的基本尺寸相協調。 （3）程序中零件的基本尺寸應根據刀尖高度偏差d和對刀基準圓的大小做相應的調整。 七、工藝安排 通過試切，控制刀尖高度偏差d。 選擇合理的加工參數。 安排合理的加工路線。對于被加工材料屬于銅、鋁合金等有色金屬，在精加工結束后，安排一道無余量加工（空走刀）工序。對于合金鋼等普通材料精加工后，可根據具體情況來決定無余量加工工序。 選擇正確的冷卻方式。冷卻必須充分，建議不采用干切加工。排屑不好，加工區域狹窄時，宜采用中心冷卻方式（程序代碼：M7）。 | |
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