數(shù)控加工中刀尖半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

伊洪彬

編制加工程序時(shí)，一般將刀尖看做一個(gè)點(diǎn)，然而在實(shí)際車削加工中，所使用的車刀無論刀尖如何銳利都不可能是絕對尖的，都存在一定的圓角。這個(gè)圓角一方面可以提高刀尖的強(qiáng)度，另一方面可以改善工件加工的表面粗糙度。由于刀尖圓角的存在，X向、Z向（圖1）對刀所獲得的刀尖位置是一個(gè)假想刀尖。當(dāng)加工錐面或圓弧面時(shí)，實(shí)際切削點(diǎn)與理想刀尖點(diǎn)之間在X、Z軸方向都存在位置誤差。理想刀尖點(diǎn)P編程的進(jìn)給軌跡為實(shí)線P1~P9，圓弧刀尖實(shí)際切削軌跡為圖1中虛線所示，有少切或過切現(xiàn)象，造成加工誤差。在切削圓錐面時(shí)，刀尖實(shí)際切削點(diǎn)也始終是一個(gè)點(diǎn)，但這個(gè)切削點(diǎn)和理想刀尖點(diǎn)不是同一個(gè)點(diǎn)，因此切削圓錐面時(shí)，刀尖圓弧半徑會使被加工表面產(chǎn)生等量的誤差，影響圓錐面的尺寸精度。在切削圓弧面時(shí)，刀尖實(shí)際切削點(diǎn)是一個(gè)變化的點(diǎn)，它會使被加工表面的圓弧半徑發(fā)生變化，并且影響圓弧面的軸向尺寸精度。因此，必須通過數(shù)控車床的刀尖半徑補(bǔ)償功能來補(bǔ)償?shù)都鈭A角帶來的加工誤差。

一、刀尖半徑補(bǔ)償指令

1.刀尖方位

假想車刀刀尖P相對圓弧中心的方位與刀具移動(dòng)方向有關(guān)，它直接影響圓弧車刀補(bǔ)償計(jì)算結(jié)果。圖2是圓弧車刀假想刀尖方位及代碼。從圖2可以看出，刀尖P的方位有八種，分別用數(shù)字代碼1～8表示，同時(shí)規(guī)定，刀尖取圓弧中心位置時(shí)，代碼為0或9，可以理解為沒有圓弧補(bǔ)償。

2.刀尖半徑自動(dòng)補(bǔ)償

目前，絕大多數(shù)數(shù)控機(jī)床都具有刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能，根據(jù)刀具運(yùn)動(dòng)方向以及刀具與工件的相對位置，半徑補(bǔ)償指令可分為刀具半徑左補(bǔ)償指令G41和刀具半徑右補(bǔ)償指令G42。判斷方法是沿著刀具前進(jìn)的方向看，刀具位于工件的左側(cè)，補(bǔ)償指令為G41，刀具位于工件的右側(cè)，補(bǔ)償指令為G42，取消刀具半徑補(bǔ)償指令為G40。

二、刀尖半徑補(bǔ)償在加工中的應(yīng)用

在切削外圓及端面時(shí)，刀尖圓弧幾乎不影響加工尺寸和形狀，但在切削錐面和圓弧時(shí)，則會導(dǎo)致刀具的行走軌跡與編程軌跡不相吻合。因此，在工件的加工中，必須正確設(shè)置刀尖半徑補(bǔ)償。以華中世紀(jì)星數(shù)控車床為例，介紹刀尖半徑補(bǔ)償在加工中的應(yīng)用。

1.數(shù)控車床刀尖圓弧半徑補(bǔ)償功能的設(shè)置

在主菜單下按軟鍵F4 ，再按軟鍵F2 ，彈出刀補(bǔ)表窗口，如圖3所示。在相應(yīng)的刀號位置填入相應(yīng)刀具的刀尖圓弧半徑和方位號。完成刀尖圓弧半徑補(bǔ)償設(shè)置后，在編程時(shí)就可以通過調(diào)用刀尖圓弧半徑補(bǔ)償指令來執(zhí)行刀尖半徑補(bǔ)償功能。

2.刀尖圓弧半徑補(bǔ)償應(yīng)用實(shí)例

圖4所示的零件，毛坯為? 45×60 mm。分別使用刀尖半徑為0.8 mm和0.4 mm的車刀，刀尖方位為3，不采用刀尖半徑補(bǔ)償和采用刀尖半徑補(bǔ)償各加工一件。參考加工程序如下：

%2009

T0101

M03S1000

G95G00X100Z0

G01X-1.5F0.2

G00Z2

X46

G71U1.5R0.2P100Q120X0.5Z0F0.2

G42G00X20

N100G01X16

Z1

G01X20Z-1

Z-20

G02X30Z-25R5

G01X32

X40Z-38

X42

Z-45

N120X46

G40G00 X100

Z100

M30

四個(gè)零件的測量結(jié)果如表1所示。

測量結(jié)果表明：

（1）刀尖圓弧半徑對外圓柱面和端面的加工影響甚小，可以忽略不計(jì)。但對于圓弧面和錐面加工的影響不能忽略，且隨著刀尖半徑的變化而變化。

（2）采用刀尖半徑補(bǔ)償之后，刀尖圓弧半徑的大小對加工的影響也可以忽略不計(jì)。

刀尖半徑補(bǔ)償?shù)淖饔迷跀?shù)控車削加工中，刀尖半徑圓弧對加工有一定的影響，對于要求比較嚴(yán)格的零件，必須采用刀尖半徑補(bǔ)償來消除這種影響。并且，刀尖半徑補(bǔ)償功能的應(yīng)用還可以簡化程序，即按零件的輪廓尺寸編程，而不用考慮刀尖半徑對加工的影響。在加工前，操作者測量實(shí)際的刀尖半徑值，作為刀尖補(bǔ)償參數(shù)輸入數(shù)控系統(tǒng)，即使刀尖半徑磨損帶來加工尺寸變化，只要修改刀尖半徑參數(shù)，仍然可以使用原程序，加工出合乎尺寸要求的零件。

（作者單位：河南省開封市高級技工學(xué)校）