淺談車床加工刀具半徑補(bǔ)償與應(yīng)用

石益良（新昌技師學(xué)院,浙江　新昌　312500）

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淺談車床加工刀具半徑補(bǔ)償與應(yīng)用

石益良
（新昌技師學(xué)院,浙江新昌312500）

摘 要：筆者在文中對刀具補(bǔ)償?shù)母拍钸M(jìn)行了闡述，分析了刀具補(bǔ)償?shù)脑蛞约熬唧w補(bǔ)償功能的方法和應(yīng)用，并提出了數(shù)控車床中刀具半徑補(bǔ)償應(yīng)用的注意事項(xiàng)，以期為提高工件的加工精度和加工效率起到促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：刀尖圓弧半徑補(bǔ)償；刀具位置補(bǔ)償；數(shù)控車床；應(yīng)用；注意事項(xiàng)

0　引言

在實(shí)際加工過程中，車床的刀尖要呈半徑不大的圓弧，這樣才能提高刀具的使用壽命和工件表面的加工精度。但是在編制程序時(shí)，刀尖被看作是個(gè)理想的假想點(diǎn)，對圓弧車刀而言，刀位點(diǎn)即圓弧的圓心。如果不使用補(bǔ)償功能，編程時(shí)必須要計(jì)算出圓弧刀刃的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡中心，這樣會(huì)讓系統(tǒng)計(jì)算量大，運(yùn)算復(fù)雜，而且無法保證工件的加工精度。另外，如果刀尖的強(qiáng)度小、磨損快，那么刀刃很容易向圓弧形方向轉(zhuǎn)變，造成加工的偏差現(xiàn)象。在近幾年，隨著國內(nèi)諸多生產(chǎn)線將刀具補(bǔ)償技術(shù)大范圍應(yīng)用，使車床提高了加工精度和編程效率，并且使用刀尖圓弧半徑補(bǔ)償和刀具位置補(bǔ)償功能，能夠消除加工過程中對零件切削形狀誤差的影響，因此值得在生產(chǎn)一線推廣。

1　刀具半徑補(bǔ)償概述

在實(shí)際加工中，當(dāng)?shù)都獍霃桨l(fā)生變化后，如刀具磨損、刃磨、更換刀具等，編程人員會(huì)首先通過對工件的外形尺寸和刀具半徑的計(jì)算，然后才能得出刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡的中心，實(shí)際操作過程耗費(fèi)人力、物力，且計(jì)算結(jié)果的精確性性不高。當(dāng)操作人員需要更換刀具時(shí)，要重新計(jì)算刀具半徑，找到刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡中心，如果工件外形簡單則工作量不大，但是若遇到外形復(fù)雜的，加工難度將變得非常大。實(shí)際生產(chǎn)加工時(shí)，根據(jù)加工精度要求，在不同的階段必須求出刀具相應(yīng)的軌跡運(yùn)動(dòng)中心，這樣加工成本也進(jìn)一步提高。面對這樣的種種問題，我們提出一種刀具半徑補(bǔ)償?shù)姆椒?，不用修改原來的編程，只需改變刀具參?shù)中的R值就可以解決這一問題，并且操作非常方便。在數(shù)控車床中，編制刀具半徑補(bǔ)償?shù)某绦蚓哂幸欢ǖ碾y度，但是在其加工應(yīng)用中將帶來很多便利，補(bǔ)償?shù)膶?shí)際效果也非常有效，具有便于操作，節(jié)約成本等優(yōu)勢。

2　車床加工刀具半徑補(bǔ)償應(yīng)用

2.1刀尖圓弧半徑補(bǔ)償

為了保證刀尖的強(qiáng)度，降低加工表面的粗糙度，所以多數(shù)車床中刀具的刀尖不可能是一個(gè)點(diǎn)，而是一段半徑為0.4—1.6mm圓弧。但是在數(shù)控編程中，通常都會(huì)針對刀具上的一個(gè)點(diǎn)（即刀位點(diǎn)），根據(jù)工件的輪廓尺寸編制相應(yīng)的程序，而較為理想的刀位點(diǎn)一般是假想的理想點(diǎn)或者刀尖的圓弧中心的位置。當(dāng)加工端面或者圓柱面時(shí)，刀尖的圓弧不會(huì)影響加工尺寸和形狀，但是清角處會(huì)有殘留物質(zhì)；在加工錐面時(shí)，刀尖會(huì)對錐面的大小端有一定影響，可能會(huì)出現(xiàn)過切或者少切現(xiàn)象，而這些都是刀尖圓弧半徑引起加工誤差的原因。

針對這些誤差狀況，我們要選擇相應(yīng)的刀具半徑補(bǔ)償指令來避免帶來的損失。通常刀具半徑補(bǔ)償指令有G40、G41、G42三個(gè)，其中，G40是取消刀具半徑補(bǔ)償，G41是刀具半徑左補(bǔ)償（在刀具前進(jìn)方向左側(cè)補(bǔ)償），G42是刀具右補(bǔ)償（在刀具前進(jìn)方向左側(cè)補(bǔ)償），G41/ G42不帶任何參數(shù)，刀尖圓弧補(bǔ)償號和刀具偏置補(bǔ)償號一一對應(yīng)，一般我們可以用G00/G01指令建立或者取消刀尖圓弧補(bǔ)償。在補(bǔ)償過程中，數(shù)控機(jī)床會(huì)根據(jù)半徑補(bǔ)償指令（G41/G42）和刀具圓弧半徑值等信息，自動(dòng)計(jì)算出刀位點(diǎn)的移動(dòng)軌跡，并且按照計(jì)算結(jié)果偏移一個(gè)補(bǔ)償量，來達(dá)到加工精度。

2.2刀具位置補(bǔ)償

實(shí)際加工時(shí)，車床會(huì)存在多把刀具，因?yàn)橐话训毒呤歉緹o法滿足加工要求的。在補(bǔ)償過程中，系統(tǒng)會(huì)找出多個(gè)刀尖相對于基準(zhǔn)刀尖點(diǎn)的偏移量，與此同時(shí)程序會(huì)將這一信息存入相應(yīng)的刀補(bǔ)地址中。接著通過T指令，刀具的位置補(bǔ)償從非基準(zhǔn)刀尖偏移到基準(zhǔn)刀尖位置，其中T XX XX為刀具位置補(bǔ)償指令，前兩位是目前的刀具補(bǔ)償號，后兩位是刀補(bǔ)地址號；如果補(bǔ)償完畢則要立即取消指令，取消指令為T XX 00。另外，若刀具磨損或者安裝刀具引起的位置變化則不需要重新編程，因?yàn)槠滠嚧渤绦蚩梢宰詣?dòng)建立和執(zhí)行位置補(bǔ)償功能。

具體補(bǔ)償流程中，程序會(huì)利用T指令使補(bǔ)償號和補(bǔ)償量相對應(yīng)，操作相應(yīng)的磨損補(bǔ)償動(dòng)作，進(jìn)而補(bǔ)償X、Z的磨損補(bǔ)償量，讓各程序的終點(diǎn)相加得到位置。

在程序段中，單獨(dú)使用T指令功能，可使刀架移動(dòng)以便控制磨損補(bǔ)償量，但在G00方式中，刀架是快速移動(dòng)的，不易被控制。因此，在移動(dòng)磨損量后，刀架在參考點(diǎn)位置很有可能引起坐標(biāo)超程。

另外，針對刀具出現(xiàn)幾何形狀的補(bǔ)償動(dòng)作，筆者在實(shí)際操作中得出兩種處理方法：一種是變更坐標(biāo)值，不移動(dòng)刀具，在基準(zhǔn)點(diǎn)位置加上或者減去T指令指定的幾何形狀對應(yīng)的補(bǔ)償量，以改變刀位點(diǎn)的坐標(biāo)值，然后讓系統(tǒng)從該點(diǎn)移動(dòng)刀具；另外一種是對參數(shù)設(shè)定，直接加上或者減去補(bǔ)償量對其進(jìn)行補(bǔ)償。

3　數(shù)控車床中刀具半徑補(bǔ)償應(yīng)用的注意事項(xiàng)

為了使刀具更好地在數(shù)控車床中刀具補(bǔ)償應(yīng)用，我們必須注意以下幾個(gè)問題：

首先，刀具補(bǔ)償?shù)慕⒑腿∠仨氃谥暗妮o助程序就應(yīng)該完成，不可以在加工零件時(shí)完成這個(gè)指令，這一點(diǎn)非常關(guān)鍵。

其次，如果需要我們修改刀具半徑值時(shí)，只要儲存刀具半徑的值，而不需要修改原來的程序，即可將刀具半徑的補(bǔ)償值儲存在數(shù)控車床系統(tǒng)中。

第三，一般情況下，工件靜止，刀具運(yùn)動(dòng)，順著刀具前進(jìn)方向左側(cè)補(bǔ)償為左補(bǔ)償，順著刀具前進(jìn)方向右側(cè)補(bǔ)償為右補(bǔ)償。

第四，在加工過程中，刀具半徑必須小于進(jìn)刀線和退刀線的長度，這樣才能防止過切現(xiàn)象的發(fā)生。

4　結(jié)語

在數(shù)控車床加工中，刀尖是圓弧形狀的，工件輪廓和和刀位點(diǎn)的軌跡并不是重合的，雖然可以根據(jù)工件輪廓和刀位點(diǎn)計(jì)算出實(shí)際的運(yùn)動(dòng)軌跡，但是計(jì)算過程非常復(fù)雜。因此在生產(chǎn)中，引入刀尖圓弧半徑補(bǔ)償和刀具位置補(bǔ)償技術(shù)，是提高工件的加工精度和加工效率的重要保證。

參考文獻(xiàn)：

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DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.028