刀尖圓弧半徑補(bǔ)償在數(shù)控車的應(yīng)用

謝智輝

摘 要：數(shù)控車削中使用刀具工作部分的刀尖切削點(diǎn)并不能保證與零件實(shí)際輪廓形狀重合，而產(chǎn)生的輪廓形狀精度等達(dá)不到要求。為滿足零件各個(gè)要素的精度符合要求，在本文中對(duì)數(shù)控車削加工時(shí)如何確定刀尖圓弧半徑補(bǔ)償在數(shù)控車的應(yīng)用能有效保證零件臺(tái)階軸、圓錐面、圓弧面和非圓曲面的加工精度方法進(jìn)行了解析。

關(guān)鍵詞：刀尖半徑補(bǔ)償；刀尖圓??；數(shù)控車編程；形狀精度

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）04-0061-02

數(shù)控車床具有高效率、高精度、高柔性的加工特點(diǎn)，在編制數(shù)控車床加工程序時(shí)，理論上是把車刀看成一個(gè)點(diǎn)。在加工過程，由于刀具的刀尖會(huì)損耗和需要精加工的要求，會(huì)把刀具的刀尖刃磨成圓弧形狀，使用時(shí)刀具刀尖的刀位中心是圓弧圓心，為了使加工零件的形狀輪廓的精度達(dá)到要求，不能讓刀尖圓弧的圓心與零件的形狀輪廓相重疊，應(yīng)該在工作時(shí)使刀尖圓弧與工件形狀輪廓偏移刀具刀尖圓弧的半徑。圓弧形車刀的刀刃半徑偏置也與其相同。本文分析刀具刀尖圓弧的大小對(duì)工件形狀輪廓精度的影響和刀尖圓弧補(bǔ)償?shù)氖褂梅椒ā?/p>

1 理想刀尖與實(shí)際刀尖圓弧半徑加工分析

在數(shù)控車床對(duì)刀是按刀尖對(duì)刀，我們將尖形車刀的刀位點(diǎn)假想成一個(gè)點(diǎn)，該點(diǎn)即為理想刀尖O如圖1所示。編程時(shí)是按理想刀具刀尖所走的路線進(jìn)行編程，也是理想刀具刀尖O如圖1所示和形狀輪廓點(diǎn)重合，在生產(chǎn)工作中的刀具刀尖，因加工過程的工藝和其他因素，刀具刀尖并不是最合理的點(diǎn)，最合理的是刀具刀尖圓弧BC圓弧如圖1所示的。刀尖圓弧半徑是車刀刀尖圓弧所構(gòu)成的圓半徑r如圖1所示。所有車刀均有大小不等或近似的刀尖圓弧，理想刀尖是不存在的。

2 未執(zhí)行圓弧半徑補(bǔ)償?shù)挠绊?/p>

使用刀具刀尖具有圓弧的車刀工作時(shí)，車刀圓弧如圖1所示的對(duì)刀點(diǎn)別為B點(diǎn)和C點(diǎn)，理想刀尖點(diǎn)是O點(diǎn)，在工作加工零件過程中的形狀及尺寸的不斷變化，車刀刀尖圓弧的工作點(diǎn)也會(huì)變化，則在工作中會(huì)產(chǎn)生欠切或過切對(duì)加工形狀輪廓造成影響。所以，用刀具刀尖是圓弧刃的刀具沒有執(zhí)行圓弧補(bǔ)償?shù)墓ぷ飨?，工作中?huì)產(chǎn)生如圖2所示的幾種影響。

（1）車削臺(tái)階軸時(shí)，影響產(chǎn)生在臺(tái)階的清角和工件端面中心，如圖2a所示。

（2）車削圓錐時(shí)，對(duì)錐度沒影響，對(duì)錐面的小端和大端的整體尺寸變大，如圖2b所示。

（3）加工內(nèi)外圓弧面時(shí)，同樣會(huì)對(duì)加工的圓弧表面的圓度與圓弧的半徑影響較大。加工凸圓弧，會(huì)少車削，如圖2c所示。加工凹圓弧，會(huì)多車削，如圖2d所示。

3 刀尖圓角半徑補(bǔ)償方法

在數(shù)控車床中刀具刀尖半徑補(bǔ)償指令有G41、G42、G40代碼；補(bǔ)償號(hào)是用T代碼指定。在第三軸指向上，從刀具進(jìn)給的方向看，刀具在工件的左邊時(shí)為左補(bǔ)償，用補(bǔ)償指令G41表示。如圖3所示。在第三軸指向上，從刀具進(jìn)給的方向看，刀具在工件的右邊時(shí)為右補(bǔ)償，用補(bǔ)償指令G42表示。如圖3所示。刀具半徑補(bǔ)償取消用指令G40，即使用該指令后，使G41、G42指令無(wú)效。

（1）編程指令格式：G41 G01 /G00 X_ Y_ F_； （左補(bǔ)償）

G42 G01 /G00 X_ Y_ F_； （右補(bǔ)償）

G40 G01/G00 X_ Y_； （取消補(bǔ)償）

（2）圓弧車刀切削方位的確定。在實(shí)際加工中，加工工件的進(jìn)給方向和所采用的刀具形狀不一樣，數(shù)控車床上使用的刀尖圓弧半徑補(bǔ)償量和補(bǔ)償方向也是不相同。根據(jù)上述的特點(diǎn)，車刀所使用的刀具切削有9種方位，如圖4所示。

在數(shù)控車床上對(duì)刀，9號(hào)刀具是切削沿外，其它是將尖型車刀的刀位點(diǎn)假設(shè)成一個(gè)對(duì)刀點(diǎn)，對(duì)刀時(shí)在刀具偏置設(shè)置對(duì)刀點(diǎn)（圖4中的A點(diǎn)），通過計(jì)算得出的坐標(biāo)值。

刀尖圓弧半徑補(bǔ)償G41/G42的指令后不帶補(bǔ)償號(hào)。該補(bǔ)償號(hào)（代表所用刀具對(duì)應(yīng)的刀尖半徑補(bǔ)償值）由T代碼指定，其刀尖半徑補(bǔ)償號(hào)與刀具偏置補(bǔ)償號(hào)對(duì)應(yīng)。常用車刀的刀位置號(hào)如圖4所示。

（3）刀尖圓弧半徑補(bǔ)償過程。刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)倪^程分為三步：即補(bǔ)償?shù)慕ⅰ⒀a(bǔ)償?shù)倪M(jìn)行和補(bǔ)償?shù)娜∠?。其補(bǔ)償過程通過圖5采用刀具半徑補(bǔ)償指令在數(shù)控車編程加工，用程序O0001表述。

AB-補(bǔ)償建立 BCDE-補(bǔ)償進(jìn)行 EF-補(bǔ)償取消

圖5所示補(bǔ)償過程的加工程序如下：

O0001

N10 G98 G40 G21 ； （程序初始化）

N20 T0101； （轉(zhuǎn)1號(hào)刀，執(zhí)行1號(hào)刀補(bǔ)）

N30 M03 S1000； （主軸按1000r/min正轉(zhuǎn)）

N40 G00 XO Z10.0； （快速點(diǎn)定位）

N50 G42 G01 X0.0 Z0.0 F100； （運(yùn)行半徑補(bǔ)償）

N60 X40.0； （半徑補(bǔ)償進(jìn)行）

N70 Z—18.0； （半徑補(bǔ)償進(jìn)行）

N80 X80.0； （半徑補(bǔ)償進(jìn)行）

N90 G40 G00 X85.0 Z10.0； （取消半徑補(bǔ)償）

N100 G28 U0 W0； （返回參考點(diǎn)）

N110 M30； （程序運(yùn)行結(jié)束并復(fù)位）

（4）注意事項(xiàng)。

1）只能在G00或G01移動(dòng)指令程序模式下有效的進(jìn)行補(bǔ)償和取消。不能是G02 或 G03指令。

2）G41、G42不帶參數(shù)，其補(bǔ)償號(hào)（代表所用刀具對(duì)應(yīng)的刀尖半徑補(bǔ)償值）由T指令指定。

3）要使用切線或法線切入建立或取消刀具補(bǔ)償。

4）注意在后刀架和前刀架使用刀尖圓弧半徑補(bǔ)償和方位的區(qū)分。

參考文獻(xiàn)

[1]沈建峰.數(shù)控加工工藝編程與操作：FANUC系統(tǒng)分冊(cè)[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2008.

[2]謝曉紅.數(shù)控車削編程與加工技術(shù)-2版[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008（7）.