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數控車削加工中半徑補償的運用研究
2021-3-22  來源:蘭州現代職業學院  作者:王文濤
      在機械加工過程中,數控車床具有著十分重要的作用。相關技術人(rén)員不僅需要掌握基本的數控車床操作能力和編程能力,同時,還需要科學合理地控製加工精度(dù),從而全麵提升加工質量(liàng)和(hé)加(jiā)工精確度。在具體加工過程中,相關工作人員可以利用(yòng)粗、精分開的加工工藝,通(tōng)過修(xiū)改磨耗值更好地滿足精度要求。但該方法在具體應用時,其加工效率相對較低,無法理想地控製精度,對此,則可以利用(yòng)刀尖半徑補償的方(fāng)式(shì)來準確把(bǎ)握精度。
       
      1 刀尖半徑補償概述
 
      1.1 概念
 
      從(cóng)數控車刀的層麵進(jìn)行分析,刀尖實質可以看作響應的圓球,技術人員可以在具體編程的過程中,結合(hé)零件的具體尺寸和(hé)輪廓,對刀尖半徑進行預設。如此一來,在具體編程過程中,便可以(yǐ)根據刀具的理想刀尖坐標有(yǒu)效地對交給你的程度進行編程。通過對這種假設理想條件的方式(shì)進行運用,在開展程序編製工作時,如果沒有充分進行補(bǔ)償處理,將會(huì)導致車(chē)刀的運(yùn)行軌跡出現一定的欠切,無法有效滿足加工的尺寸要求。所以(yǐ),在具體加工過程中,相關工作人員需要進行半徑(jìng)補償,在設定結束後,係統可以根據加工程序(xù),結合預先(xiān)設定的刀具圓弧半徑尺寸,有效(xiào)計算(suàn)理想的刀具運動軌跡坐標。之後,則可以將計算結果和實際輪廓進行具(jù)體(tǐ)的對比和分(fèn)析,得到相應的半徑值,以此作(zuò)為標準,科學合理地加工零(líng)件尺寸。
 
      1.2 功能
 
      (1)刀尖圓弧半徑補償指令。首先,刀尖圓弧(hú)半徑指令的種類,為了使數控編程過(guò)程得到規範,在相關標準(zhǔn)當中(zhōng)明確規(guī)定(dìng),刀尖圓弧半徑補償功能的指令代碼具體可(kě)以分為三種類型,分(fèn)別是G41、G42、G40,其對應刀尖圓弧半徑左補(bǔ)償、刀尖圓弧半徑右補償以及取消刀具半徑補償,最後一個指令(lìng)主要是指關閉左右補償方式,在此指令下(xià),刀(dāo)具可以沿著加工輪廓進行切削。其次,對左右刀補的判別方法。觀察人員迎著第三軸正方向的指(zhǐ)向對加(jiā)工平麵內的刀(dāo)具和零件(jiàn)輪廓關係進行觀察,當順著刀具走向時,刀具在輪廓線的左邊時為左(zuǒ)刀補,而(ér)當刀具出現在輪廓線的右邊時,其為右刀補。最後,建立和取消刀補格在對刀補功能編程進行使用時,首先,需要建立相(xiàng)應的刀補,之後,加工工件輪(lún)廓,而在加工結束後(hòu),需要將刀補取消。
 
      (2)刀尖圓弧半徑補償過程。刀尖圓弧半徑(jìng)補償的過(guò)程可以(yǐ)具體分為三個步驟:首先(xiān),在將刀補引入(rù)後,刀具足夠接近工件時,刀(dāo)心軌跡可以從(cóng)和編程軌跡重合的位置,逐漸過渡到和編程軌跡相偏離的位置。其(qí)次,刀補進行過程中,刀心軌跡應該和編程軌跡(jì)始終保持相應的偏置量,一直到過程結束,取消刀補。最後,刀補取消。當刀具在離開工件後,刀心軌跡需要過渡到和編程軌(guǐ)跡相關重合的位(wèi)置。

      2 刀尖半徑補償在數控車削加工中的具體運用對策(cè)

      2.1 半徑補償指令
 
      目前,刀尖半徑補償的指(zhǐ)令具體(tǐ)包括三種,分別為建立左(zuǒ)刀補、建立右刀補以及取消刀尖半徑補償。而在(zài)對上述指令進行(háng)運(yùn)用時,需要對(duì)以下幾(jǐ)個方麵的要求加大注意(yì)。首先,在編程加工時,對於和工件軸線相平(píng)行或垂直(zhí)的零(líng)件(jiàn),在具體加(jiā)工時,往往不會出現相關的誤差問題。隻有在對理想刀尖進行運用時,編程加工倒(dǎo)角、圓弧和錐(zhuī)麵等過程時,才可能會(huì)出現相關欠切和過切等情況。而在出現此類情況後,則可以有效應用半(bàn)徑補(bǔ)償指令。其次,半徑補償指(zhǐ)令在具體建立過程中往往(wǎng)存(cún)在著相應的限製條件,通常情況下,隻有確保刀(dāo)具在做直線運動時才能夠實現這一點。所以,要確保X 軸和(hé)Z 軸中(zhōng)至少存在一個坐標出現(xiàn)相(xiàng)應的變化,並且需要保證直線增(zēng)大或者(zhě)減(jiǎn)小需要超過刀尖半徑值。從以上情況進行考慮,選擇G01 或者G00 等指令比較適合。最後,在選擇G41 和G42 半(bàn)徑(jìng)補償指令時,需要按照具(jù)體的方法來進行選擇。首先,將(jiāng)刀(dāo)具的運動軌跡作(zuò)為具體的方向,一旦刀具在工件左側,則可以使用G41 指(zhǐ)令,如果刀(dāo)具是(shì)在工件的右側,則需要使用G42 指令。
 
      2.2 車刀形狀與(yǔ)位置
 
      車刀形狀(zhuàng)往往十分多樣化,而在(zài)具體編程加工等過程中,其位置往往存在相應的差異(yì)性。與此同(tóng)時,車刀形狀對於刀尖圓弧位置也具有著決定性作用,所以,在具體編程加工過(guò)程中,一方麵,需(xū)要正確(què)使用刀(dāo)具半(bàn)徑補(bǔ)償指令;另一方(fāng)麵,還需要對刀具的位(wèi)置進行考慮,如果(guǒ)對假象刀尖的方位進(jìn)行選擇,則需要合理地確(què)定補償量。
 
      2.3 刀具半徑編程規則
 
      刀具半徑編程需要根據相關的規則有效開展(zhǎn),其重點內(nèi)容在於對結果要點進行注意。具體來(lái)說,首先,對於G40、G41 以及G42 這三個編(biān)程質量,其(qí)往往(wǎng)隻允許和G00 以及G01進行結合編程,與其他指令是不允許進行結合編程的。其次,在對G40、G41 以及G42 的G00 和(hé)G01 前後程序段進行編入時,需要(yào)充分確保X 軸坐標(biāo)值或Z 軸坐標值之間至(zhì)少要有一(yī)個發生相應的變化。最後,在(zài)刀補過程中,相關工作人員需要充分考慮零件(jiàn)的實際(jì)輪廓,並在此前提下有效(xiào)編寫精加工軌跡。
 
      3 刀尖圓(yuán)弧半徑補償功能的實現過程
 
      3.1 刀尖半徑的選擇
 
      相關工作人員結合成形刀的具體製(zhì)造標準,在進行粗加工時(shí),其刀尖圓弧半徑主要取0.8 毫米,在半精加工過程主要取0.4 毫米,而精加工則需要取0.2 毫米。如果在粗精加工過(guò)程中(zhōng)都使用同一把刀具,那麽,在選擇刀尖半(bàn)徑時應該精選0.4 毫米。由於刀尖圓弧半精一般都比較小,因此,在進行(háng)粗車時(shí),可以對刀尖圓弧半徑補償不進行考慮。
 
      3.2 刀尖圓(yuán)弧方位的確定(dìng)
 
      刀(dāo)具的形狀和(hé)安裝位置對刀尖圓弧的位置(zhì)具(jù)有著決定作用。在進(jìn)行刀補時,刀具發生自動偏(piān)離,那麽,零件輪廓的方向也會存在(zài)著一定的差異。所以,要將代表車刀(dāo)形(xíng)狀和位置的刀尖(jiān)方(fāng)位號T 進行輸(shū)入,體來說,需要(yào)在刀補表當(dāng)中輸入。而(ér)刀尖方位具體分為9 種類型,可以分別用參數0 ~9 來進行表示。當將刀尖圓弧中心作為具體的刀位(wèi)點進行編程時,需要對0 或者9 刀(dāo)尖方位號進行選用。
 
      3.3 補償參數的設置
 
      針(zhēn)對FANUC 係統數控車(chē)床進行分(fèn)析,相關工作(zuò)人員需要先按(àn)下具體的“偏置/ 設置”鍵位,並以此按下軟鍵補正和形狀,之後在刀具番號位置處輸入(rù)具體的刀尖方位號和刀尖(jiān)圓弧半徑。其中,R 值用(yòng)來表示刀尖圓弧半徑,而T 值則主要表示刀尖方位(wèi)。而R 值隻能在磨耗頁(yè)麵和形狀頁麵中進行設置,不能同時在兩個頁麵中進行設置。T 值則主要在形狀頁(yè)麵當中進(jìn)行設置,之後可以在磨耗中自動生(shēng)成。當刀尖方位號為0 或者9 時,則可以不進行輸(shū)入。
 
      3.4 程序的編製
 
      結合左、右刀補判定方法,需要對刀(dāo)補指令G41 和G42進行(háng)正(zhèng)確選用。而在進行精加(jiā)工程序時,需要在開始段中引(yǐn)入具體的刀補,並在精加(jiā)工結束後,於(yú)程序段中(zhōng)對刀補(bǔ)進行取消。
 
      4 刀尖半徑補償在數控車(chē)加工(gōng)中的實際運用
 
      在實際加工工件時,由於數控車床的毛坯通常使用(yòng)一些鑄鍛件和棒料,所以往(wǎng)往會有(yǒu)相應的加工餘量。對此情況,相關工作人員一般需要進行多次切削。而通過運用刀尖半(bàn)徑補償(cháng),則可以有效減少這一現象。具體來說(shuō),工作人(rén)員需要對FANUC-oi 係統進行應用,該(gāi)係統(tǒng)可以為數控車加工提供具有(yǒu)多種形式(shì)的固定循環功能,具體包括仿形循環指令、粗車循環指令(lìng)以及(jí)精加工指令等。如此一來,便可以在一定程度上簡化程序,使內存占用得到減少。
 
      5 刀(dāo)尖圓(yuán)弧半徑補償(cháng)注意事項
 
      (1)刀尖圓弧半徑補償在具體(tǐ)建(jiàn)立和取消過程中,需要在未切削的G00 或G01 程序段(duàn)進行,禁止在G02 或G03 等程序段中進(jìn)行,否則,將會出現相應的報警提示。(2)在程序中,G41 和G42 不能夠直(zhí)接(jiē)進行轉換,如果必(bì)須進行變換,則需要使用G40 使刀尖(jiān)圓弧半徑(jìng)補償取消,也就是說,G40 需要和G41 或者G42 進行配對(duì)使用。(3)在對G40、G41、G42 的G00 和G01 程序段進行編入時,需要確保X、Z 值(zhí)中需要有一個發(fā)生變化。(4)在對內圓弧輪廓進行加工時,工作人員所設定的刀尖圓弧(hú)半徑需要小於工件輪廓中的最小圓弧半徑。(5)在具(jù)有刀(dāo)補功能的程序段當中,不能出現相關的子程序、循環以及跳轉等(děng)現象。
 
      6 結語
 
      綜上所述(shù),刀尖半徑補償對於數(shù)控車加工具(jù)有(yǒu)著十(shí)分重(chóng)要的作用。而相關工作人員需要充分了解刀尖半徑補償的具體功能(néng),如半徑補償指令、刀具半徑編(biān)程規則以及車刀形狀、位置等,明確刀尖半徑補償在數(shù)控車加工中的具體應用,從而提升(shēng)數控車床的(de)加工水平。
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