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刀具補償在數控車床加（jiā）工中的應用研究

2020-10-21 來（lái）源：鄭州機電工程學校作者：田誌

摘要：分析（xī）了在數（shù）控車床加工中進行（háng）刀（dāo）具補（bǔ）償的原因，並從（cóng）偏置補償、刀具半徑補償兩方麵闡述了刀（dāo）具補（bǔ）償的（de）方法（fǎ）、作用（yòng）及注意事項，以期（qī）為數（shù）控車床加工生產提供有益的參考。

關鍵詞：刀具補償；偏置補償；數控車床加工

1 、數（shù）控車床刀具補償的原因

在數控機（jī）床編程中（zhōng），以基準位置進行編程，從而實現機床加工的自動化、標準化。但（dàn）是，當機床刀具實際位置與基準位置存在偏差時，將造成數控車床加工誤（wù）差增加，在此情況下，必須（xū）對刀具進行糾正和補償。同時，在加工過程中，刀具的磨損也是導致刀具（jù）位置發生變化的重要原因，因此，對刀具的偏移量進行補償是車床加工（gōng）的必要措施。同（tóng）時，在數控（kòng）機床加工中，為了提高刀具強（qiáng）度和加工件（jiàn）表麵加工質量，延長（zhǎng）刀具（jù）壽命，一般將數控機床刀具刀尖磨成（chéng）圓弧狀，當（dāng）車（chē）錐（zhuī）工作麵時，由於刀（dāo）具圓弧的存在，實際起到切割作用的部位是刀（dāo）具（jù）與加工件切點位置，在此情況下，車床加工出的加工件與設計圖樣尺寸不重合，會形成誤差，進而（ér）與加工圖樣尺寸存（cún）在一定的差異。

2 、數控車床刀具補（bǔ）償（cháng）分類

2.1 偏置（zhì）補償

在數（shù）控機床加工時，一般以手動安裝的方式安裝刀具，在此（cǐ）過程中，機床的原點與工（gōng）件原點存在一定的（de）偏差，車刀刀尖或（huò）圓弧中心不處於同一位置（zhì），操（cāo）作人員將刀尖（jiān）、圓弧中心移動到原點後，刀（dāo）具偏（piān）置補償是（shì）用（yòng）來補償刀具與（yǔ）原（yuán）點之間的距離差異的，從而達到糾（jiū）偏的目的。具體實踐（jiàn）中，偏（piān）置補償可分為刀具幾何偏置補償和刀具磨損偏置補償兩種方式，幾何補償是根據實際刀具和標準刀具（jù）之間的差異進行補償；磨損補償是（shì）根據（jù）刀具磨損實際值與標準值之間的偏差進行補償。在具體補償操作中，不同規格、型號的數控係統其刀具偏置補（bǔ）償（cháng）指令操作存在一定的差異。一般來說，常規的數控車床刀（dāo）具（jù）偏置補償使用T功能指令實現，4位數（shù）字分別代表刀（dāo）具號和刀具補償號，刀（dāo）具代碼設置（zhì）應根據（jù）生產企業操作說明進行，刀具補償號根據刀具偏置補償情況確定（dìng）。當刀具補償號數值為0時，則表（biǎo）示取消偏（piān）置補償。

2.2 刀具半徑補償

在數控車（chē）床（chuáng）加（jiā）工中，刀具的調整是通過刀尖對刀的方式進行。但在實際（jì）操作中，由於刀尖為連續的圓（yuán）弧形狀，並非一個確定（dìng）的位置，因此，在車床對刀時，操作人員（yuán）應（yīng）按照刀具軌跡進行半徑補償設置，確保刀具刀尖與加（jiā）工位置重合。但由於實際起加工作用的刀具是由圓弧（hú）與共建輪廓表麵（miàn）的切點（diǎn）組成的（de），在車削加工過程中（zhōng），刀（dāo）尖圓（yuán）弧半徑可能與編程軌跡存在（zài）一定的偏移量，該偏移量即為刀尖圓弧的半徑值，對其進行補償被稱為刀具半徑（jìng）補償。在數控機床編程中，操作人員不需要考慮刀具中心軌跡（jì），隻需要按刀具圓弧輪廓進（jìn）行編程（chéng），並按數控車床刀具補償指令進（jìn）行操作即可，數控（kòng）機床會自動計算（suàn）刀具補償半徑，從而降低（dī）機床加工（gōng）偏差。一般來說（shuō），刀具半徑補償（cháng）指（zhǐ）令為G41和G42。

在具體操（cāo）作時，操作人員應先使用G40清除已有（yǒu）的刀具半徑補償，再（zài）使用G41指令沿刀具左側運動方向進行調整（zhěng），也可使用G42沿刀具右側方向進行調整。

3、刀具補償的作用（yòng）

3.1 提高了刀具的適應性

在數控車床加工中，刀具是處於不斷磨損、更換中的，應用刀具補償能夠（gòu）減小（xiǎo）因刀具磨損、更換（huàn）、偏移而造成的誤差，有效提高數控車（chē）床的（de）加工精度。假設原數控機床刀具補償值為X、Z，經過一段時間的機械加工，刀具產生一定的偏差量，即ΔX、ΔZ，則新的刀具補償值為（X-ΔX）、（Z-ΔZ），僅需要（yào）對變化量進行調整，而不需要重新（xīn）設置數控（kòng）控製程序。刀具磨損也可（kě）以使用該方法（fǎ）進行調整。當刀具更換時，操作人員可使（shǐ）用新刀具的刀具補償值替代現（xiàn）有的刀具補償值（zhí），從而改善因數控機（jī）床刀具磨損、更換、偏移造成的加工精度降（jiàng）低的（de）問題，提高（gāo）機床刀具的適應性，簡化數控機床操作。

3.2 有助（zhù）於實現加工件粗精加工

調整加（jiā）工精度是機械零件加工（gōng）中的常規操作，也是提（tí）高機械加工效益的（de）必要措（cuò）施之一。

在調整加工精度過程中，如（rú）人為設置刀具中心與工件輪廓的偏置值，而非根據實際偏差值，則加工的零件精度較低，即粗（cū）加工。在粗（cū）加工過程中，可在刀（dāo）具實際半徑的基礎上加上（shàng）精加工餘量（liàng）作為刀具半徑補（bǔ）償值。在精加工過程中，操作人員隻（zhī）需要輸入刀具實（shí）際半徑值即可進行（háng）粗精（jīng）加工的（de）轉換。具體補償轉換方（fāng）法為：先通過人工方式輸入刀具半徑補償值，包括刀具半徑補償（cháng）和加（jiā）工餘量，即可完（wán）成粗加工的刀具的設置（zhì）；在（zài）精（jīng）加工（gōng）時，操作人員可（kě）在粗加工的基礎上輸入微調量，即可實現粗加工向精加工的轉換。在實際（jì）操作中，微調量應（yīng）根據（jù）實際情（qíng）況進行確定，可在粗加工後進行實際測量（liàng）。如粗加工尺寸大於精加工尺（chǐ）寸則調整量（liàng）為正值，如粗加工尺寸小於精加工尺（chǐ）寸則調整（zhěng）量為負值（zhí）。通過刀具偏差補償的方式對數控機床偏差進行調整（zhěng），不但簡化了數控車床編程，降低了（le）機床操作難度（dù），而且提高了加工（gōng）精度，確保了（le）機械加工（gōng）質量。

4 、數控車床刀具補償注意事（shì）項

在刀具補償操作中，操（cāo）作人員應注意下述問題。

（1）當刀具在起刀程序（xù）段時，如進行刀具偏差補償，應避免刀具切入工件，以免在調整情況下進行機械加工造成工件損耗。

（2）當使用刀具補償G41或G42指令時，必須確保指令完整、有效，否則將導致刀具補償命令無效，進而造成後續（xù）加工零件加工誤差加大。

（3）必須在刀具補償所在的內存區的（de）刀尖半徑處填入相應的圓（yuán）弧半徑值，數控係統會自動計算刀具補償值。

（4）必須在刀具（jù）補償頁的刀尖位置輸入（rù）相應的方位（wèi）號，並以此作為刀具補償半徑的依據。

（5）當使用G41、G42補（bǔ）償指令時，過渡直線段長度應當大於刀尖圓（yuán）弧（hú）半徑，水平軸的切削移動量應大於2倍的刀尖半徑值。

（6）當存在（zài）兩個或以上的不運動程序段時，刀具可能會（huì）對工件下一輪廓產生過切現象。

（7）在以假想刀（dāo）尖圓弧中心作為編程依據時，假想刀尖編（biān）號為由0至9共計10個號碼，編（biān）程時應合理選擇刀（dāo）尖編號。在數控車床進行刀具（jù）補償操作時，對刀操作應當充分考慮刀尖圓弧（hú）半（bàn）徑。此外

隨著數控車床（chuáng）種類、型號的發展，刀具補償指（zhǐ）令、格（gé）式、標準發生了一定的（de）變化，不同廠家、型號的數控機（jī）床（chuáng）其命令格式存在一定的差異，因此，在針對不同的數控車床進行操作時，操作人員應當根據（jù）數控（kòng）車床（chuáng）編程手冊進行查詢和（hé）設置。

5 、典型數控車床（chuáng）刀具補償（cháng）輸入案例（lì）

結合上述研究（jiū），以華中（zhōng）數控車床（chuáng）為例，闡述數控車床刀具補償操作方法。

5.1 刀具磨損量補償

當（dāng）刀具出現一定程度（dù）的磨損後，操作人員應對刀具（jù）進行磨損量補償設置。首先，在機床起始界麵下按F4鍵，進（jìn）入MDI參數（shù）設置界麵，再按F2鍵進入刀偏表參數設置界麵，借助方向鍵和翻頁鍵選（xuǎn）擇並設置刀具磨（mó）損值（zhí），通過MDI鍵盤輸入完成磨損補償量後按Enter鍵確認。

5.2 刀具偏置量補償

與刀具磨（mó）損量補償設置相似，操（cāo）作（zuò）人員按F2鍵進入刀偏表參數設置界麵，分別輸入X、Z偏置補償值，並按Enter鍵確認。

5.3 刀（dāo）尖半徑補償（cháng）

按F3鍵進入刀具補償參數設置界麵，借助方向鍵和翻頁鍵選擇對應的刀（dāo）補號半徑欄，輸入補償值（zhí）後按Enter鍵確認。

5.4 刀尖方位參（cān）數設置（zhì）

在數控機床中，刀尖共計有（yǒu）9個方位，因此，在刀具（jù）刀尖方位參數設置時，應結合（hé）實際情況正（zhèng）確輸入刀（dāo）尖方（fāng）位參數。

6、結語

隨著我國製（zhì）造業的（de）發展，對機械加工精度、效率要求不（bú）斷提高，數控機床操（cāo）作人員必須了解刀具補償理論知識並掌握刀具補償（cháng）操作技能，熟練操作（zuò）機床粗、精（jīng）加工參數調整技巧，才能適應（yīng）新時期機械加工崗位的要求。本文深入剖（pōu）析了刀具補償的原因（yīn）及作用，並（bìng）從（cóng）偏（piān）置補償、半徑（jìng）補償等方麵分析（xī）了數控車床刀具補償的操作方法，希望對（duì）機械加工（gōng）企業生產與管（guǎn）理有所助益（yì）。

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