機床刀具與產品質

穆信義

北京航智晟機電設備有限公司

質量部部長穆信義

隨著現代工業規模的日益擴大，分工細緻，協作單位繁多等特點逐步凸顯，為滿足並提高產品功能的需求，新一代產品幾何技術規範（簡稱GPS）已成為工業技術發展的必然趨勢。

新一代GPS包括幾何尺寸公差、幾何公差、表面結構公差三個部分（也即指產品精度），其中幾何尺寸公差與幾何公差關係密切，共同反映了作用尺寸的關係。為了使產品最終的精度滿足功能使用要求，新一代GPS倡導「功能公差」的理念。

產品幾何技術規範（GPS）標準體系（包括極限與配合、尺寸、形狀與位置公差、表面結構等）作為非常重要的工程設計語言，已然開始逐步應用於國內外設計、生產與測量等製造過程的核心單元，極大滿足了產品製造全過程的數字化需求，對於產品信息傳遞的一致性、產品製造全過程資源的優化分配、成本控制具有非常重要的作用。

以直徑規範為例，設計人員規定了圓的允許變動區域，但應選擇最小外接法，最大內接法、最小二乘法、最小區域法抑或兩點距離來進行評判。採用坐標測量機（CMM）對同一圓要素進行測量，採用不同的評定方法測量結果可獲知其差異性，使用者需理解規範不確定度及不同評定方法之區別，選擇不當存在對測量結果的誤判、及與產品實際裝配要求不匹配的可能性，及可能的成本增加、產品功能、壽命或安全性能之影響。

產品幾何技術規範（GPS）

發展現狀和發展潛能

當前我國於GPS標準體系與發達國家仍有一定的差距，如何更好地實現標準先行，如何實現GPS國家標準與國際標準的一致性，如何提升產業界對於GPS的認知，如何加大對於GPS國家標準體系的人員及科研投入等仍是應不斷加強的方向。

隨著智能製造的發展，現代GPS工程圖紙正由二維向三維發展，實現三維環境下的三維標註，這些將在新版ISO 1101等GPS國際標準中得以體現，隨著產品製造信息（PMI）在建模、設計、製造及測量等領域的應用，全新的GPS標準體系有助於大幅縮減設計、加工及測量等成本，通過對於GPS標準體系的合理應用，亦可有效加速產品上市時間。

產品質量的控制

任何機械產品均是按照產品設計圖樣，經過機械加工而獲得的，不論加工設備和方法如何精密可靠，功能如何齊全，除了尺寸的誤差外，所加工的零件和由零件裝配而成的組件與成品不可能完全達到圖樣所要求的理想形狀，也不可能完全達到相互間的準確位置及表面結構要求。影響產品質量的因素一般包括加工設備、刀具、夾具、原材料內應力、工藝、切削力等。為了保證產品的精度，減少誤差產生，應根據產品功能要求選擇加工設備：

（1）從結構上考慮優先選用靜態、動態、熱態剛度好的設備，以確保機床運行過程中的可靠性。

（2）機床設備的自身精度選擇，根據用戶對產品的最終精度及功能要求從最經濟最實用的思維出發點按相關的國家標準和行業標準選擇。

（3）保證各種材料切削功率需要，傳動系統和主軸應盡量挑選電機功率大、傳動結構合理、實現扭矩最大的，同時，主軸部分軸線跳動、軸線垂直、熱態控制及切削拉刀定位機構均應可靠。

（5）功能考驗，根據驗收大綱要求三、五坐標NAS件、圓錐台、S試切件進行試切，並按標準達到要求。

航空產品的功能特性要求產品重量輕，體積小，能滿足高轉速高負荷工作需求，如表面結構質量差（指Ra粗糙度）就可能在承受交變載荷情況下出現疲勞現象，甚至發生斷裂；有些配合部位要求保證可靠的配合要求或較小的間隙，除尺寸精度高外，對錶面粗糙度要求也極高。

在設備狀態滿足產品要求的情況下，刀具的配置將直接影響產品的表面結構，所以刀具設計製造參數的選擇，也就成了刀具製造商的首選目標。所謂好馬配好鞍，如只有好的設備，沒有好的刀具及工裝也不能最終滿足產品要求：

（1）刀具體的靜態、動態、熱態剛度會直接影響產品的表面質量，強度好、抗衝擊力好會提高粗糙度精度，減少波紋度，避免劃傷已加工表面；

（2）在產品製造中，主軸定位錐孔與刀具錐柄檢查基準不統一，不規範，造成二次定位誤差，由於尺寸控制的誤差引起拉刀力的變化，在動態狀態下，易造成刀具振動而直接影響產品的表面結構精度；

（3）刀具除具備通用特性外，還需根據產品材料特性及產品工藝特性，選用合適的刀具材料及刀具的工藝性能，提高切削效率，減少切削應力，增加刀具切削壽命，可換刀具尺寸重複精度高。

展望

隨著軍工裝備的發展， 為適應隱身、防電磁等功能需要，新型材料還會不斷運用到航空產品中，對我們製造業來說要跟上軍備發展的需要，製造工具的革命也近在眼前，一個好的產品除有好的加工設備外，還應具備好的切削刀具，以及相應先進的定位裝置。

木工刀具論壇「zjwoodtools」[微信號]

承接|刀具廣告|軟文推廣|求職招聘|微信推送

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！