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摘要：文章对一个已加工出来的零件存在的尺寸误差和形状误差以及表面粗糙度过大进行分析，找出原因，通过合理调整加工工艺、使用正确的对刀方法和巧用手工编程提出了相应的解决措施，从而使加工出来的零件既达到了尺寸公差、形状公差又达到了表面粗糙度的要求。
关键词：数控工艺；手工编程；八卦阵零件工艺
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）07-
站在生产第一线的角度，数控加工技术是具有高柔性、高精度、高效率的特点。在加工操作中力求简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；但如能灵活利用数控机床的用户宏程序来编程，对一些特殊部位的加工，可大大提高编程效率和加工速度，并且能避免走空刀的现象。用户宏程序是多数数控系统所具备的编程系统，也是数控手工编程中常用的技巧。用户宏程序允许使用变量进行算术运算和逻辑运算，并有条件分支，可进行循环或跳转。应用程序可以大大减少计算工作量，简化加工程序的良好效果。
在生产中能否加工出合格的产品，工艺的编排是非常关键的，特别是配合件对工艺更需要有一番研究，在编程中，对一些工艺问题（如刀具的选择、对刀点的确定、加工路线的设计等）合理地加以处理，制定数控加工方案，是实际加工中能否加工出质量合格的产品的重要因素。数控加工工艺的主要内容包括：加工图样的分析及数学处理、工件坐标系、对刀点和换刀点的建立、刀具的选择与使用、装夹工艺方案的选择、切削条件的确定、走刀路线的确定及优化等问题。
1 问题的提出
近期，为迎接全国数控技能大赛广东选拔赛，我们几个老师和学生一直处在紧张的训练中，不管是上班时间，还是周六、日休息时间，也不管是白天，还是晚上，一直都在为我们的目标努力着。通过一两个月的强化训练，我们的理论水平和实际操作水平大大提高，大家都感觉收获很大。然而，练习到后期我们发现水平一直只停留在一个线上，怎么干都干得不是很如意，质量问题不断出现。例如下面这个图是中山选拔赛的一个零件。
这个件加工难度比较大，因为它是一个配合件，有许多的配合尺寸，有些地方需要完成单面的加工后再配合起来，再加工另外一个面和孔，这样通过多次翻边，基准不断变换，配合尺寸就难以保证，而且由于有曲面看起来表面粗糙度也没那么好。
2 零件配合尺寸不合格的原因与分析
我们对工件进行了实际测量。
以上图中①②③处发现尺寸过大，其中①处为30.04mm，②处为118.08mm，③处为118.06mm，通过认真观察发现是由于件1和件2配合错位造成的。
根据以上出现的问题从以下几方面查找原因：
（1）从程序上来看FF1A从单件来测量两个118±0.02和一个30±0.02的尺寸都在公差范围，说明程序没有任何问题。
（2）从对中上来看：单个八卦阵的外形轮廓是配合好坏的关键所在，如果一个八卦阵的位置往一个方向有所偏移那么就会造成底下连带部分的整体偏移，在加上错位后的尺寸就会更大，这正是造成我们检测时尺寸过大的原因。
（3）从工艺上来看：这个零件看上去确实是很复杂，顶面、底面、侧面都需要加工，而且形状曲里拐弯，要把它加工完成，而且要达到加工精度，那是需要多次装夹，工艺不对会造成有的地方无法加工，有的地方位置偏离，从而造成尺寸误差。
3 解决的措施
要想把此工件做得配合尺寸精确，配合间隙符合要求，表面粗糙度光亮，我认为必须从以下两个方面去解决。
3.1 调整加工工艺，巧用对刀方法，保证尺寸精度
此零件一眼看上去，好像从任何地方加工都一样，只要能把外形和尺寸达到要求就行，问题是在加工的过程中，首先是要考虑如何装夹，加工完第一个面后这两个工件如何配合在一起，哪些尺寸须单个加工，哪些尺寸须配合后再加工才能保证尺寸。
值得注意和重视的是顶面外形轮廓和底面外形轮廓的对中问题，也就是外形轮廓衔接的精度问题，衔接得好，配合尺寸精度就会高，配合间隙就会小，衔接得不好，配合间隙就会大或者扭曲变形，尺寸精度就达不到要求，所以如何找正中心是关键，也就是如何对刀的问题。因为反过来进行加工对刀的话，上部有相当一部分余量挡住了被测轮廓，不便于进行直接分中，只能通过间接对刀的方法去解决。
解决的办法是：Y方向的对刀直接用分中棒在钳口上对，注意分中时数值的加减。前提是钳口必须是通过效验与X轴平行的。X轴的对中方法是在侧方借用其它比较标准的工量具靠上工件的精加工面，利用分中棒间接的对刀，数值的计算要注意把辅助物和工件计算的中心的一半以及分中棒的半径计算在内，否则很容易出现偏差。Z轴的对刀应该更具技术含量，它对好刀之后加工出来的零件需保证Z方向的尺寸每个地方都是相等的，但这往往很难在一次对刀后达到，需要多次调整。减少调整的一个关键点就是让已精加工面垂直XOY面。也可以在留有一定余量的前提下事先加工表面，测量出工件四点的高度，高的地方通过敲击来调整，最后再精加工一次，直到符合要求为止。
竖着加工侧面。此处保证10在中差稍偏上，即10.02～10.03mm，但不能超差，为的是能够与另一件顺利地配进去，此处间隙是否配合得好除10的尺寸外，很重要的就是装夹工件时的垂直度。要保证配合后底平面的平行度（亦即错位），10尺寸的位置对刀必须得准确，否则相差
太大。
配合后加工顶面。先是用麻花钻钻两个Ф8的孔，因为要保证孔的质量，所以可以用绞刀，但此处的处理技巧可以用铣刀直接扩孔，并且能达到很好的定位精度和孔的表面粗糙度。为了减少换刀应在加工完顶部球面和加工8-8±0.02处的槽时一次性加工，这样加工量少，而且可以去掉毛刺。接着是加工顶部八卦阵的外形轮廓，利用合金刀具进行粗加工和精加工，保证Z向的尺寸，前提是打表垂直。然后是加工曲面，先粗加工后精加工，保证总高30±0.02的尺寸。最后是加工槽，用矩阵或旋转均匀分布各槽，采用斜下刀的方法加工，为了保证表面粗糙度，刀具采用Ф8，S3000，F700。
3.2 利用手工编程宏程序加工曲面，科学合理使用加工参数，提高表面粗糙度
加工一个规则的曲面可以有多种编程方法，但每一种方法加工出来的效果是不一样的，也就是表面粗糙度不一样的，当然谁都会选择一种最好的方法来加工。此处用等角度的宏程序加工球面比三角函数等Z值加工球面的方法优越得多，可以解决前面粗糙度太大的问题。
用等角度所编的宏程序如下（法那克系统，精加工程序）：
3.3 结果与分析
我们应用分析后提出的解决措施对此件进行了再一次的加工，通过准确的测量，118±0.02mm，79±0.02mm，69±0.02mm，2-R6，R10，R20尺寸精度能够完全达到要求，配合不但能够顺利地配进去，而且配合间隙也相当好，曲面上的表面粗糙度也非常光滑，看上去就是个非常漂亮的工件，达到了预期的效果（如图5），解决了先前问题百出的状况。唯一不足的就是外形轮廓表面稍微有点刮伤，以后在加工装夹时稍注意就是。
图5
4 结语
加工一个看上去非常复杂的零件，只要通过认真的分析，抓住影响工件质量的关键所在，在实际加工中正确操作加工就能够避免一些质量问题。如加工图样的分析及数学处理、工件坐标系的正确建立、刀具的选择与使用、装夹及加工工艺方案的选择以及应用相关的手工编程宏程序来解决加工中出现的问题等。
参考文献
[1] 第一届全国数控技能大赛组委会决赛试题解析与点评
[J].制造技术与机床，2008，（3）.
[2] 卓良福，邱道权.全国数控技能大赛经典加工案例集锦[M].武汉：华中科技大学出版社.
[3] 袁锋.全国数控大赛试题精选[M].北京：机械工业出版社.
[4] 陈海舟.数控铣削加工宏程序（第二版）[M].北京：机械工业出版社.
（责任编辑：吴 涛）
关键词：数控工艺；手工编程；八卦阵零件工艺
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）07-
站在生产第一线的角度，数控加工技术是具有高柔性、高精度、高效率的特点。在加工操作中力求简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；但如能灵活利用数控机床的用户宏程序来编程，对一些特殊部位的加工，可大大提高编程效率和加工速度，并且能避免走空刀的现象。用户宏程序是多数数控系统所具备的编程系统，也是数控手工编程中常用的技巧。用户宏程序允许使用变量进行算术运算和逻辑运算，并有条件分支，可进行循环或跳转。应用程序可以大大减少计算工作量，简化加工程序的良好效果。
在生产中能否加工出合格的产品，工艺的编排是非常关键的，特别是配合件对工艺更需要有一番研究，在编程中，对一些工艺问题（如刀具的选择、对刀点的确定、加工路线的设计等）合理地加以处理，制定数控加工方案，是实际加工中能否加工出质量合格的产品的重要因素。数控加工工艺的主要内容包括：加工图样的分析及数学处理、工件坐标系、对刀点和换刀点的建立、刀具的选择与使用、装夹工艺方案的选择、切削条件的确定、走刀路线的确定及优化等问题。
1 问题的提出
近期，为迎接全国数控技能大赛广东选拔赛，我们几个老师和学生一直处在紧张的训练中，不管是上班时间，还是周六、日休息时间，也不管是白天，还是晚上，一直都在为我们的目标努力着。通过一两个月的强化训练，我们的理论水平和实际操作水平大大提高，大家都感觉收获很大。然而，练习到后期我们发现水平一直只停留在一个线上，怎么干都干得不是很如意，质量问题不断出现。例如下面这个图是中山选拔赛的一个零件。
这个件加工难度比较大，因为它是一个配合件，有许多的配合尺寸，有些地方需要完成单面的加工后再配合起来，再加工另外一个面和孔，这样通过多次翻边，基准不断变换，配合尺寸就难以保证，而且由于有曲面看起来表面粗糙度也没那么好。
2 零件配合尺寸不合格的原因与分析
我们对工件进行了实际测量。
以上图中①②③处发现尺寸过大，其中①处为30.04mm，②处为118.08mm，③处为118.06mm，通过认真观察发现是由于件1和件2配合错位造成的。
根据以上出现的问题从以下几方面查找原因：
（1）从程序上来看FF1A从单件来测量两个118±0.02和一个30±0.02的尺寸都在公差范围，说明程序没有任何问题。
（2）从对中上来看：单个八卦阵的外形轮廓是配合好坏的关键所在，如果一个八卦阵的位置往一个方向有所偏移那么就会造成底下连带部分的整体偏移，在加上错位后的尺寸就会更大，这正是造成我们检测时尺寸过大的原因。
（3）从工艺上来看：这个零件看上去确实是很复杂，顶面、底面、侧面都需要加工，而且形状曲里拐弯，要把它加工完成，而且要达到加工精度，那是需要多次装夹，工艺不对会造成有的地方无法加工，有的地方位置偏离，从而造成尺寸误差。
3 解决的措施
要想把此工件做得配合尺寸精确，配合间隙符合要求，表面粗糙度光亮，我认为必须从以下两个方面去解决。
3.1 调整加工工艺，巧用对刀方法，保证尺寸精度
此零件一眼看上去，好像从任何地方加工都一样，只要能把外形和尺寸达到要求就行，问题是在加工的过程中，首先是要考虑如何装夹，加工完第一个面后这两个工件如何配合在一起，哪些尺寸须单个加工，哪些尺寸须配合后再加工才能保证尺寸。
值得注意和重视的是顶面外形轮廓和底面外形轮廓的对中问题，也就是外形轮廓衔接的精度问题，衔接得好，配合尺寸精度就会高，配合间隙就会小，衔接得不好，配合间隙就会大或者扭曲变形，尺寸精度就达不到要求，所以如何找正中心是关键，也就是如何对刀的问题。因为反过来进行加工对刀的话，上部有相当一部分余量挡住了被测轮廓，不便于进行直接分中，只能通过间接对刀的方法去解决。
解决的办法是：Y方向的对刀直接用分中棒在钳口上对，注意分中时数值的加减。前提是钳口必须是通过效验与X轴平行的。X轴的对中方法是在侧方借用其它比较标准的工量具靠上工件的精加工面，利用分中棒间接的对刀，数值的计算要注意把辅助物和工件计算的中心的一半以及分中棒的半径计算在内，否则很容易出现偏差。Z轴的对刀应该更具技术含量，它对好刀之后加工出来的零件需保证Z方向的尺寸每个地方都是相等的，但这往往很难在一次对刀后达到，需要多次调整。减少调整的一个关键点就是让已精加工面垂直XOY面。也可以在留有一定余量的前提下事先加工表面，测量出工件四点的高度，高的地方通过敲击来调整，最后再精加工一次，直到符合要求为止。
竖着加工侧面。此处保证10在中差稍偏上，即10.02～10.03mm，但不能超差，为的是能够与另一件顺利地配进去，此处间隙是否配合得好除10的尺寸外，很重要的就是装夹工件时的垂直度。要保证配合后底平面的平行度（亦即错位），10尺寸的位置对刀必须得准确，否则相差
太大。
配合后加工顶面。先是用麻花钻钻两个Ф8的孔，因为要保证孔的质量，所以可以用绞刀，但此处的处理技巧可以用铣刀直接扩孔，并且能达到很好的定位精度和孔的表面粗糙度。为了减少换刀应在加工完顶部球面和加工8-8±0.02处的槽时一次性加工，这样加工量少，而且可以去掉毛刺。接着是加工顶部八卦阵的外形轮廓，利用合金刀具进行粗加工和精加工，保证Z向的尺寸，前提是打表垂直。然后是加工曲面，先粗加工后精加工，保证总高30±0.02的尺寸。最后是加工槽，用矩阵或旋转均匀分布各槽，采用斜下刀的方法加工，为了保证表面粗糙度，刀具采用Ф8，S3000，F700。
3.2 利用手工编程宏程序加工曲面，科学合理使用加工参数，提高表面粗糙度
加工一个规则的曲面可以有多种编程方法，但每一种方法加工出来的效果是不一样的，也就是表面粗糙度不一样的，当然谁都会选择一种最好的方法来加工。此处用等角度的宏程序加工球面比三角函数等Z值加工球面的方法优越得多，可以解决前面粗糙度太大的问题。
用等角度所编的宏程序如下（法那克系统，精加工程序）：
3.3 结果与分析
我们应用分析后提出的解决措施对此件进行了再一次的加工，通过准确的测量，118±0.02mm，79±0.02mm，69±0.02mm，2-R6，R10，R20尺寸精度能够完全达到要求，配合不但能够顺利地配进去，而且配合间隙也相当好，曲面上的表面粗糙度也非常光滑，看上去就是个非常漂亮的工件，达到了预期的效果（如图5），解决了先前问题百出的状况。唯一不足的就是外形轮廓表面稍微有点刮伤，以后在加工装夹时稍注意就是。
图5
4 结语
加工一个看上去非常复杂的零件，只要通过认真的分析，抓住影响工件质量的关键所在，在实际加工中正确操作加工就能够避免一些质量问题。如加工图样的分析及数学处理、工件坐标系的正确建立、刀具的选择与使用、装夹及加工工艺方案的选择以及应用相关的手工编程宏程序来解决加工中出现的问题等。
参考文献
[1] 第一届全国数控技能大赛组委会决赛试题解析与点评
[J].制造技术与机床，2008，（3）.
[2] 卓良福，邱道权.全国数控技能大赛经典加工案例集锦[M].武汉：华中科技大学出版社.
[3] 袁锋.全国数控大赛试题精选[M].北京：机械工业出版社.
[4] 陈海舟.数控铣削加工宏程序（第二版）[M].北京：机械工业出版社.
（责任编辑：吴 涛）