數(shù)控銑床加工過程中廢品產(chǎn)生的原因分析

陳志佳

（龍巖技師學(xué)院，福建 龍巖 364000）

能源利用率偏低是當(dāng)前數(shù)控銑床加工所存在的普遍問題，在進(jìn)行生產(chǎn)的過程中還會(huì)產(chǎn)生大量SO2和CO2氣體，數(shù)控銑床產(chǎn)生的廢料將嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量，減少?gòu)U料對(duì)環(huán)境的污染是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展中迫切需要解決的問題，也是相關(guān)科學(xué)家必須研究的中心方向。因此，分析數(shù)控銑床在加工過程中產(chǎn)生廢料的原因具有十分重要的意義。

1 數(shù)控銑床加工過程中廢品產(chǎn)生的原因

1.1 加工工序錯(cuò)誤

數(shù)控銑床上最重要的工序是：首先，準(zhǔn)備加工所需的材料，然后對(duì)其進(jìn)行淬火、時(shí)效熱處理；其次，在此基礎(chǔ)上，用白熾燈消除剩余電壓，進(jìn)行數(shù)控銑床，最后，用數(shù)控銑床鉆孔、車架等完成加工。

數(shù)控銑床的加工順序必須遵循工藝集中的原則，由簡(jiǎn)到難，若工序順序出現(xiàn)差錯(cuò)，必然導(dǎo)致上下工序不一致，定位誤差過大，從而產(chǎn)生廢品。如先加工內(nèi)模，再加工外模，這樣可減少重復(fù)定位的次數(shù)。首先處理外模，然后再處理內(nèi)模，不可避免地增加重復(fù)定位的次數(shù)，增加換刀的次數(shù)，從而導(dǎo)致不合適的切削和加工產(chǎn)品。經(jīng)分析認(rèn)為，卡板在數(shù)控銑床過程中不能預(yù)先設(shè)定是造成誤差的主要原因。

為了避免加工誤差，程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中使用單字?jǐn)?shù)常數(shù)時(shí)，必須預(yù)先定義切削參數(shù)，在字符前面加上單引號(hào)，數(shù)控銑床分為“六步逐個(gè)進(jìn)行”：①選擇機(jī)用平口鉗，選擇粗銑內(nèi)孔；②選擇機(jī)用壓板，選擇粗銑二橢圓側(cè)面；③選擇零件端蓋主軸轉(zhuǎn)速，選擇粗銑圓弧面；④選擇工件端蓋進(jìn)給速度，選擇精銑內(nèi)孔；⑤選擇銑床切削用量，選擇精銑兩橢圓側(cè)面；⑥設(shè)置銑床銑頭背食刀轉(zhuǎn)速，選擇精銑圓弧面。本課題主要研究數(shù)控銑床的加工工藝，并在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建加工流程圖。僅從原則上說，在合理安排數(shù)控銑床配置之前，數(shù)控銑床才不會(huì)加工廢品。

1.2 刀具用錯(cuò)

數(shù)控銑床加工中，刀具的選擇是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。通過NC編程實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，當(dāng)?shù)毒甙惭b在刀庫(kù)中時(shí)，如果刀具尺寸與數(shù)控銑床加工的工件形狀不一致，則數(shù)控銑床加工的工件形狀必須與數(shù)控銑床加工的工件形狀一致，在加工過程中，無論選刀還是換刀，都不能精確地安裝在刀具主軸上，從而造成了數(shù)控銑床加工的浪費(fèi)。在數(shù)控銑床上加工時(shí)，刀具選型受刀具耐久性的限制，使用不當(dāng)極易產(chǎn)生廢品，通過計(jì)算，確定了刀具的抗阻極限。切割阻力K計(jì)算公式如下：

公式（1）中，加工零件尺寸與刀具尺寸的鍥合度用t表示，設(shè)備主軸的電機(jī)功率用l表示，轉(zhuǎn)速用x表示，進(jìn)給速度用d表示，加工時(shí)的切削速度用v表示，通過公式(1)得出，數(shù)控銑床加工刀具尺寸與工件尺寸的配合越緊密，耐用度越高；而刀具尺寸與工件尺寸的配合越緊密，耐用度越低。其方法是，使用錯(cuò)刀后，刀具壽命大大降低，數(shù)控銑床不能精確加工，造成浪費(fèi)。

1.3 程序調(diào)錯(cuò)

數(shù)控銑床編程是數(shù)控銑床加工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。數(shù)控銑床的程序設(shè)置不當(dāng)，必然會(huì)增加程序消耗率，導(dǎo)致數(shù)控銑床加工產(chǎn)生廢品現(xiàn)象。通過計(jì)算，得出了設(shè)置數(shù)控銑床的程序消耗率的公式：

公式(2)中，L代表總字符數(shù)，s則表示工作指令所設(shè)置的速度，而T是所設(shè)定的運(yùn)行時(shí)間。如果程序設(shè)置得不恰當(dāng)，程序中的隨機(jī)性會(huì)不可避免地增加，從而造成“報(bào)廢”，正確的程序能提高代碼的執(zhí)行效率，在正確的程序下應(yīng)用C語(yǔ)言可以使數(shù)控銑床編程代碼的執(zhí)行效率得到有效提升。數(shù)控銑床加工中，如果程序設(shè)置有誤，用C語(yǔ)言就無法正確地編程，從而導(dǎo)致加工路徑的偏差，造成不必要的浪費(fèi)，產(chǎn)生廢品加工。

數(shù)控銑床加工時(shí)，需要對(duì)Pod/NECD.C進(jìn)行初始化，然后對(duì)/Deef進(jìn)行初始化。在數(shù)控銑床程序調(diào)用指令時(shí)，C程序會(huì)跳行執(zhí)行控制從一種代碼到另一種代碼，C語(yǔ)言參數(shù)會(huì)將部件的編程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為C語(yǔ)言代碼，數(shù)控銑床程序不能自動(dòng)執(zhí)行堆棧中的Serd壓力機(jī)下一個(gè)指令，這就意味著：如果不調(diào)用數(shù)控銑床程序手冊(cè)，數(shù)控銑床程序在加工過程中會(huì)產(chǎn)生廢品。

1.4 原點(diǎn)設(shè)錯(cuò)

數(shù)控銑床的原點(diǎn)用于表示坐標(biāo)系的位置，如果原點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)，將導(dǎo)致刀具基準(zhǔn)的丟失，從而偏離數(shù)控銑床預(yù)定的工作流程，位置的調(diào)整直接影響數(shù)控銑床的加工精度。數(shù)控銑床是數(shù)控加工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它的影響因素包括：驅(qū)動(dòng)曲線、時(shí)間、加工內(nèi)容和外力。利用刀具步進(jìn)量計(jì)算數(shù)控銑床的加工原點(diǎn)，可準(zhǔn)確確定機(jī)床的位置。在數(shù)控銑床上孔加工長(zhǎng)度計(jì)算公式如下：

數(shù)控銑床加工過程中表面在插補(bǔ)段范圍內(nèi)沿進(jìn)給方向所產(chǎn)生的內(nèi)公差用ε表示，在插補(bǔ)段范圍內(nèi)沿進(jìn)給方向所產(chǎn)生的外公差用f表示。本文通過對(duì)數(shù)控銑床鉆孔加工步長(zhǎng)的分析，認(rèn)為數(shù)控銑床的內(nèi)徑和外徑公差在插補(bǔ)區(qū)和外徑公差中都會(huì)有一定的增加，從而造成加工廢品。為解決數(shù)控銑床原點(diǎn)設(shè)定誤差的問題，只能對(duì)數(shù)據(jù)變量進(jìn)行控制優(yōu)化。由公式（3）可知，數(shù)控銑床的控制方程式E計(jì)算如下：

公式（4）中，W為數(shù)控播種機(jī)加工中的比例尺誤差。使用公式（4）后，該方法有利于采用層次化、非支配的快速排序方法，將優(yōu)化函數(shù)解的復(fù)雜性降低到最?。蛔詈?，通過不斷迭代，采用最優(yōu)策略提高優(yōu)化性能，通過控制數(shù)控銑床原點(diǎn)數(shù)據(jù)變量，避免由于原點(diǎn)設(shè)置不合理而導(dǎo)致的誤差，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)不同子目標(biāo)之間的優(yōu)化效果的對(duì)比。

1.5 加工坐標(biāo)系參數(shù)偏差大

數(shù)控銑床坐標(biāo)系參數(shù)的設(shè)置對(duì)C數(shù)控銑床加工坐標(biāo)系參數(shù)的偏移有很大的影響，偏移過大會(huì)導(dǎo)致刀具軌跡偏離預(yù)期，從而造成產(chǎn)品報(bào)廢。數(shù)控銑床機(jī)床的加工坐標(biāo)系統(tǒng)是建立在加工原點(diǎn)上的，即在加工坐標(biāo)系中，參數(shù)誤差的設(shè)定誤差較大。為了減小數(shù)控銑床坐標(biāo)系參數(shù)偏差，減少加工廢品量，在編程時(shí)采用加工坐標(biāo)系來確定加工位置，并在編程時(shí)進(jìn)行標(biāo)定。

在unigraphicsNX軟件協(xié)調(diào)函數(shù)的基礎(chǔ)上，分別設(shè)置了x軸、Z軸、Y軸坐標(biāo)，確定數(shù)控銑床的三坐標(biāo)導(dǎo)向。實(shí)際加工時(shí)，要保證原料在機(jī)床上的位置。另外，數(shù)控銑床的加工坐標(biāo)系參數(shù)需要在UnigraphicsNX軟件中重新設(shè)定。所述方法包括：首先，確定數(shù)控銑床的坐標(biāo)系；采用NX軟件進(jìn)行加工操作，形成了程序父節(jié)點(diǎn)組、刀具父節(jié)點(diǎn)組、幾何加工父節(jié)點(diǎn)組和加工方法父節(jié)點(diǎn)組四個(gè)父節(jié)點(diǎn)組。這些工具主要用來管理每一個(gè)加工操作，指導(dǎo)每一個(gè)加工操作；使用這些工具時(shí)，運(yùn)用幾何學(xué)和零件幾何學(xué)，以及零件的加工方向。

1.6 對(duì)刀值輸錯(cuò)

定位夾緊數(shù)控銑床后，必須輸入正確的對(duì)刀值，使工件能夠精確地定位到零件上，保證對(duì)刀值盡量接近數(shù)控銑床的原始坐標(biāo)。在數(shù)控銑床加工中，刀具設(shè)置值輸入誤差嚴(yán)重影響了數(shù)控銑床加工優(yōu)化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。針對(duì)數(shù)控銑床存在的刀值誤差及廢品的避免等問題，對(duì)數(shù)控銑床刀值參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于數(shù)控銑床報(bào)廢原因的研究還存在著一些問題。對(duì)數(shù)控銑床產(chǎn)生廢料的原因進(jìn)行了深入分析，得出了一些研究成果。在此基礎(chǔ)上，解決了數(shù)控銑床產(chǎn)生廢品的問題。深入分析這一問題，對(duì)于優(yōu)化數(shù)控銑床加工過程具有一定的現(xiàn)實(shí)意義和指導(dǎo)意義。