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刀具補(bǔ)償在數(shù)控車床零件加工中的應(yīng)用
廣東省湛江市技師學(xué)院 梁旋 2014/7/20 9:16:31
摘 要：主要就數(shù)控車床加工中的刀具補(bǔ)償，以及對(duì)數(shù)控車床不具備刀具半徑補(bǔ)償功能時(shí)的刀具補(bǔ)償計(jì)算方法進(jìn)行介紹。
關(guān)鍵詞：加工、刀尖、刀具補(bǔ)償
前言：
在數(shù)控車床的生產(chǎn)實(shí)際加工中，車內(nèi)外圓柱、端面時(shí)不會(huì)產(chǎn)生誤差能夠達(dá)到高的加工精度，但車削錐面和圓弧時(shí)，即使編程、車床和刀具都沒有問題，卻還是會(huì)產(chǎn)生誤差，未能達(dá)到加工精度，究其原因是由于刀具的刀尖不可能絕對(duì)的尖，總有一個(gè)半徑不大的圓弧。因此加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤差，這時(shí)我們就要靈活利用刀具補(bǔ)償功能進(jìn)行補(bǔ)償，這樣不僅使編程變得簡(jiǎn)單、快捷，還可以達(dá)到高的加工精度，數(shù)控車床中刀具補(bǔ)償分兩類，一類是刀具偏置補(bǔ)償，一類是刀具半徑補(bǔ)償。
一、提出問題
加工如圖1所示的零件。工藝條件：工件材質(zhì)為鋁，毛坯為直徑55mm,長(zhǎng)70mm的棒料。
在編程、刀具、車床都正常的情況下加工出來的
零件外圓φ20、φ52尺寸能夠達(dá)到所要求的加工精度，
但是加工出來的圓錐面和R6、R5圓弧卻存在不同的誤
差，圓錐面的誤差在X軸上相差0.04226,Z軸上相差
0.07321，而R6、R5圓弧的誤差大小在X、Z軸上都多
了一個(gè)刀具刀尖圓弧半徑值。R4圓弧的誤差大小在X、
Z軸上都少了一個(gè)刀具刀尖圓弧半徑值。
二、分析解決問題：
當(dāng)數(shù)控車床存在刀具補(bǔ)償問題時(shí)，有如下幾點(diǎn)：
（1）刀具偏置補(bǔ)償，數(shù)控車床加工過程中，當(dāng)需要用多把刀具加工工件時(shí)，編程時(shí)取其中一把刀為基準(zhǔn)刀具，事先測(cè)出這把刀的刀尖位置和所要用的各刀具刀尖位置。編程時(shí)則取刀尖偏置作為編程原點(diǎn)，同時(shí)也是程序的起始點(diǎn)，而在加工中實(shí)際刀具移動(dòng)軌跡是由刀具偏置補(bǔ)償值控制的。即以刀架A為中心，如圖2（a）可見，刀具偏置補(bǔ)償包含刀具幾何補(bǔ)償值和磨損補(bǔ)償值。
從圖可以知道刀具偏置補(bǔ)償存在兩種偏移量，而在實(shí)際運(yùn)用中將幾何補(bǔ)償值和磨損補(bǔ)償值合起來存放在存儲(chǔ)器
中，即X軸補(bǔ)償值和Z軸補(bǔ)償值。
刀具補(bǔ)償功能是由程序指定的T
代碼來實(shí)現(xiàn)的，它的補(bǔ)償值如圖2
（b）所示，格式為：Txxxx
式中：前二個(gè)‘xx’表示刀具編號(hào)；
后二個(gè)‘xx’表示刀具補(bǔ)償號(hào)
刀具補(bǔ)償號(hào)有兩個(gè)作用，一個(gè)是選擇刀具號(hào)對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值，并執(zhí)行刀具偏置補(bǔ)償功能；另一個(gè)是當(dāng)?shù)毒哐a(bǔ)償號(hào)為00時(shí)則表示取消偏置補(bǔ)償值，例如T0100，表示取消1號(hào)刀具當(dāng)前的補(bǔ)償值。
實(shí)際加工中，如果刀具磨損或工件尺寸有誤差時(shí),只要修改每把刀具相應(yīng)存儲(chǔ)器中的數(shù)值即可。例如,某工件加工后,外圓直徑比要求的直徑大(或小)了0.02mm,則可以用U-0.02(或U0.02)修改相應(yīng)存儲(chǔ)器中的數(shù)值;當(dāng)長(zhǎng)度方向尺寸有偏差時(shí),修改方法類同。因此，刀具偏置可以根據(jù)實(shí)際需要分別或同時(shí)對(duì)刀具軸向和徑向的偏置實(shí)行修正，修正的方法是在程序中事先給定各刀具及其刀具補(bǔ)償號(hào)，每個(gè)刀具補(bǔ)償號(hào)中的X向刀補(bǔ)值和Z向刀補(bǔ)值，由操作者按實(shí)際需要輸入到數(shù)控裝置，每當(dāng)程序調(diào)用這一刀具補(bǔ)償號(hào)時(shí)，該刀補(bǔ)值就生效，使刀尖從偏離位置恢復(fù)到編程軌跡上，從而實(shí)現(xiàn)刀具偏置量的修正。
數(shù)控車床的刀具結(jié)構(gòu)如圖3示，P點(diǎn)假設(shè)為刀尖，S為刀尖圓弧的圓心，r為刀尖圓弧的半徑，A為刀架中心的參考點(diǎn)。
左圖可以知道數(shù)控車床的加工控制點(diǎn)是刀架的中心，所以刀具偏置補(bǔ)償始終需要。刀具偏置補(bǔ)償是用來實(shí)現(xiàn)刀尖圓弧中心軌跡與
刀架的參考點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)換，對(duì)應(yīng)圖A與S之間的轉(zhuǎn)換，
但是實(shí)際上我們不能直接測(cè)得這兩個(gè)中點(diǎn)之間的距離
矢量，而只能假設(shè)刀尖P點(diǎn)與刀架的參考點(diǎn)A之間的
距離。假設(shè)刀具半徑r=0,可采用刀具長(zhǎng)度測(cè)量裝置測(cè)
出假設(shè)刀尖點(diǎn)P相對(duì)于刀架中心A的參考點(diǎn)坐標(biāo)XPA
和ZPA，并存入刀具參數(shù)中。
XPA=XP-X ZPA=ZP-Z 式(1)
式中：(XP,ZP)¬¬假想刀尖P點(diǎn)的坐標(biāo)，(X, Z)刀架中心的參考點(diǎn)A的坐標(biāo)
刀具偏置補(bǔ)償?shù)挠?jì)算公式：
X=XP-XPA Z=ZP-ZPA 式(2)
假設(shè)刀尖P的坐標(biāo)為（XP,ZP）而實(shí)際上則是加工零件軌跡點(diǎn)的坐標(biāo)，這些可從加工程序中獲得。因此，零件輪廓軌跡經(jīng)式（2）補(bǔ)償后，即可通過控制刀架中心的參考點(diǎn)A來實(shí)現(xiàn)。
假設(shè)圖3的刀具半徑r≠0，刀具偏置補(bǔ)償時(shí)，就需要考慮到刀尖圓弧半徑的補(bǔ)償值。
（2）刀具半徑補(bǔ)償，車床是按車刀的刀尖對(duì)刀的，實(shí)際中，由于刀具產(chǎn)生磨（未完，下一頁）
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