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淺談車床加工刀具（jù）半徑補償與應用

2016-12-27 來源：新昌技師學院作者（zhě）：石益良（liáng）

摘　要：筆者在文中對刀具補償的概念（niàn）進行了闡（chǎn）述，分析了刀具補償的原因以及具體補償功能的方法和應用，並提出了數控車床中刀（dāo）具半（bàn）徑補償應用的注（zhù）意（yì）事項，以期為提高工件的加工精度和加工效率起到促進作用。

關鍵詞：刀尖圓（yuán）弧半徑（jìng）補償；刀具位（wèi）置補償；數控車床；應用；注意事項

0.引言

　　在實際（jì）加工（gōng）過程中，車床的刀尖要呈半徑不大（dà）的圓弧，這（zhè）樣才（cái）能提高刀具的使用壽命和工件表麵的加工精度。但是在編製程序時，刀尖被看作是個（gè）理想的假想點，對圓弧車（chē）刀而言，刀位點即圓（yuán）弧的圓心（xīn）。如果不使用補償功能，編程時必（bì）須要計算出圓弧刀刃（rèn）的實際運動軌（guǐ）跡中心，這樣會讓係統（tǒng）計算（suàn）量大，運算複雜（zá），而且無法（fǎ）保證工件的加（jiā）工精度。另（lìng）外，如果刀尖的強度小、磨損（sǔn）快，那麽刀刃很容易向圓（yuán）弧形方（fāng）向轉變（biàn），造成加工的偏差現象。在近幾年，隨著國內諸多生產線將刀具補償（cháng）技術大範圍（wéi）應用，使車床提高了加工精（jīng）度和編程效率，並且使用刀尖圓弧半徑補償和刀具位置補償功能，能夠消除加（jiā）工過程中對（duì）零件切削形狀（zhuàng）誤差的影響，因此值得在生產（chǎn）一線（xiàn）推（tuī）廣。

1.刀具半（bàn）徑補償概述

　　在實際（jì）加工中，當刀尖半徑發生變化後，如刀（dāo）具（jù）磨損、刃磨、更換（huàn）刀具等，編程人員會首先通過對工件的外形尺寸和刀具半徑的計（jì）算，然後才（cái）能得出刀具中心運動軌跡的中心（xīn），實際操作過程耗費人力、物力，且計算結果的精確性性不高。當操作人員（yuán）需要更換刀具（jù）時，要重新（xīn）計算刀具半徑，找到刀具的運動軌跡中心，如果工件外形簡單則（zé）工作量不大，但是若遇（yù）到外形複（fù）雜的，加工難度將變得非常大。實（shí）際生產加工時，根據加工精度要求，在不同的階段（duàn）必須求出刀具相應的軌跡運動中心，這樣加工成（chéng）本也進一步提高。麵對這樣的（de）種（zhǒng）種問題，我（wǒ）們提出一種刀具半徑補償的方法，不（bú）用修改原來的編程，隻需改變刀具（jù）參數（shù）中的R 值就可（kě）以解（jiě）決這一（yī）問題，並且操（cāo）作非常方便。在數控（kòng）車床中，編製刀具（jù）半徑補償的程序具（jù）有一定的難度，但是在其加工應用中將帶來很多便利，補償的實際效果也（yě）非常有效，具有（yǒu）便於操作，節約成本等優勢。

2.車床加工刀（dāo）具半徑補償應用

2.1　刀尖圓弧半徑補償

　　為了保證刀尖（jiān）的強度，降低（dī）加工表麵的（de）粗糙度，所以多數（shù）車床中刀具的刀尖不可能（néng）是一個點，而是一段半徑為0.4—1.6mm 圓弧。但是（shì）在數（shù）控編程中，通常都會針對刀具上的一個點（即（jí）刀位點），根據（jù）工件的（de）輪廓尺寸編製相應的程序，而較為（wéi）理想的刀位點一般是假想的理想點或者刀尖的圓弧中心的位置。當加工端麵或者圓柱麵時，刀尖的圓弧不會影響加（jiā）工（gōng）尺寸和形狀（zhuàng），但是清角處會有殘留物質；在加工錐麵時，刀尖會對錐（zhuī）麵的大小（xiǎo）端有一定影響，可（kě）能會出（chū）現過切或者少切現象，而這些都是刀尖圓弧半徑引起加工誤差（chà）的原因。

　　針（zhēn）對（duì）這些誤差狀況，我們要選擇相應的刀具半（bàn）徑補償指令來避免帶來的損失。通常刀（dāo）具半（bàn）徑補償（cháng）指令有G40、G41、G42 三個，其中，G40 是取消刀具半徑補償，G41 是刀具半徑左補償（在刀具前進方向左（zuǒ）側（cè）補償），G42 是刀具右補償（在刀具前進方向左（zuǒ）側補償），G41/G42 不帶任何參數，刀尖圓弧補償號和刀具偏置補償號一一對應，一般我們可以用G00/G01 指令建立或者取消刀尖圓弧補償（cháng）。在補償過程（chéng）中，數控機床會根據半徑補償（cháng）指令（G41/G42）和刀具圓弧半徑值等信息，自動計算出刀位點的移動軌跡（jì），並且按照計算結（jié）果偏移一個補償量（liàng），來達到加工精度（dù）。

2.2　刀具位（wèi）置補償

　　實際加工時，車（chē）床會存在多把刀具，因為一把刀具是根本無法滿足加工要求的。在補償過程中，係統會找出多（duō）個刀尖相對於基準刀尖點的偏移量，與此同時程序會將這一（yī）信息存入相應的刀補地址中。接著（zhe）通過T 指令，刀具的（de）位置補償從非基準刀尖（jiān）偏移到基準刀尖位置，其（qí）中T XX XX 為刀具位置補償指令，前兩位是目（mù）前的刀具補償號，後兩位是刀（dāo）補地址號（hào）；如果補償完畢則要立即取消指令，取消指令為T XX 00。另外（wài），若刀具磨損或者安裝（zhuāng）刀具引起的位置變化則不需要重新編程，因為（wéi）其車床程序可以自動建立和執行位置補償功能。

　　具體補償流（liú）程中，程序會利用（yòng）T 指令使補（bǔ）償（cháng）號和補償量相對應，操作相應的磨損補償動作，進而補償X、Z 的磨損補償量，讓各程序的終（zhōng）點相加得（dé）到位置。

　　在程序段中，單獨使用（yòng）T 指令功能，可使刀架移動（dòng）以便（biàn）控製磨損補償量，但在（zài）G00 方式中，刀架（jià）是（shì）快速移動的，不易被控製。因此，在移（yí）動磨損量後，刀（dāo）架在參考點位置很有（yǒu）可能（néng）引起坐標超程。

　　另外，針對（duì）刀具出現幾何形狀的補償（cháng）動作，筆者（zhě）在實際操作（zuò）中（zhōng）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（jī）準點位置加上或者減去T 指令指定的幾何形狀對應（yīng）的補償量，以（yǐ）改變刀位點（diǎn）的坐標值，然後（hòu）讓係統從該點移動刀具；另（lìng）外（wài）一種是對參數設定，直接加上或者減去補償量對（duì）其進行補償。

3.數控車床中刀具半徑補償應用的注意（yì）事項

為了使刀具更好地在數控車床中刀具補償應用，我們必須注意以下幾個問題：

　　首先，刀具（jù）補償的建立（lì）和取消必須在之前的輔助程序就應該完成，不可以在加工零件時完成這個指令，這一點非常關鍵。

　　其次，如（rú）果需要我們修改刀具半徑值時，隻要（yào）儲存（cún）刀具半徑的值，而不需要修改原來的程（chéng）序，即可將刀具半徑的補償值儲存在數控車床（chuáng）係統中。

　　第（dì）三，一（yī）般情況下，工件靜止，刀具運動，順著刀具（jù）前進方（fāng）向左側補償為左（zuǒ）補償，順著（zhe）刀具前進方向右（yòu）側補償為右補償。

　　第四，在加工過程中，刀（dāo）具半徑必須小於進刀線和退（tuì）刀線的長度，這樣才能防止過切現象的發生。

4.結語

　　在數（shù）控車床加工（gōng）中，刀尖是圓弧形狀（zhuàng）的（de），工件輪廓和（hé）和刀位（wèi）點的軌跡（jì）並不是（shì）重合的，雖然可以根據工件輪（lún）廓和刀位點計（jì）算出實際的運動軌跡（jì），但是計算過程非常複雜。因此在生產中，引入刀尖（jiān）圓弧半徑補償（cháng）和刀具位（wèi）置補償技術（shù），是提高工件的加工精度和加工效率的重要保證。

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