關(guān)于數控的畢業(yè)論文
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數控車(chē)床加工刀具補償
[摘要]本文以數控車(chē)床車(chē)刀具補償為研究，分析了刀具位置補償的原理和應用，并且分析了刀尖圓弧在加工中產(chǎn)生誤差，從而確定在數控加工中必須進(jìn)行刀尖圓弧半徑補償。同時(shí)研究了刀尖方位的確定和刀尖圓弧半徑補償指令的應用。
[關(guān)鍵詞]數控車(chē)床 刀具補償 原理和應用 誤差
1 引言
數控車(chē)床在改變加工對象時(shí)，除了重新裝卡零件和更換刀具外，只需更換零件加工程序即可加工出所要求的零件，而不需要對車(chē)床進(jìn)行復雜的調整，具有很高的工藝適應性及靈活性。
刀具補償的實(shí)現是十分重要，它不僅對被加工零件的質(zhì)量影響巨大，而且可以決定著(zhù)機床功效的發(fā)揮和安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行。
所以無(wú)論是手工編程或計算機輔助編程，在編制加工程序時(shí)，選擇合理的確定刀具補償，是提高加工質(zhì)量和加工效率的前提。
2 刀具補償的意義和類(lèi)型
刀具補償功能是用來(lái)補償刀具實(shí)際安裝位置(或實(shí)際刀尖圓弧半徑)與理論編程位置(或刀尖圓弧半徑)之差的一種功能。
使用刀具補償功能后，改變刀具，只需要改變刀具位置補償值，而不必變更零件加工程序。
刀具補償分為刀具位置補償(即刀具偏移補償)和刀尖圓弧半徑補償兩種功能。
3 刀具位置補償
3.1 刀具位置補償值定義
工件坐標系設定是以刀具基準點(diǎn)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)基準點(diǎn))為依據的，零件加工程序中的指令值是刀位點(diǎn)(刀尖)的位置值。
刀位點(diǎn)到基準點(diǎn)的矢量，即刀具位置補償值。
3.2 刀具位置補償基準
3.2.1 刀具位置補償基準設定
當系統執行過(guò)返回參考點(diǎn)操作后，刀架位于參考點(diǎn)上，此時(shí)刀具基準點(diǎn)與參考點(diǎn)重合。
刀具基準點(diǎn)在刀架上的位置，由操作者設定。
一般可以設在刀夾更換基準位置或基準刀具刀位點(diǎn)上。
有的機床刀架上由于沒(méi)有自動(dòng)更換刀夾裝置，此時(shí)基準點(diǎn)可以設在刀架邊緣上;也有用第一把刀作為基準刀具，此時(shí)基準點(diǎn)設在第一把刀具的刀位點(diǎn)上。
3.2.2 刀具位置補償方式
分為絕對補償和相對補償兩種方式。
1)絕對補償
當機床回到機床零點(diǎn)時(shí)，工件坐標系零點(diǎn)，相對于刀架工作位上各刀刀尖位置的有向距離。
當執行刀偏補償時(shí)，各刀以此值設定各自的加工坐標系。
補償量可用機外對刀儀測量或試切對刀方式得到。
2)相對補償
在對刀時(shí)，確定一把刀為標準刀具，并以其刀尖位置A為依據建立工件坐標系。
這樣，當其他各刀轉到加工位置時(shí)，刀尖位置B相對標刀刀尖位置A就會(huì )出現偏置，原來(lái)建立的坐標系就不再適用，因此應對非標刀具相對于標準刀具之間的偏置值△x、△z進(jìn)行補償，使刀尖位置B移至位置A。
標準刀具偏置值為機床回到機床零點(diǎn)時(shí)，工件坐標系零點(diǎn)相對于工作位上標準刀具刀尖位置的有向距離。
3.2.3 刀具位置補償類(lèi)型
刀具位置補償可分為刀具幾何形狀補償(G)和刀具磨損補償(w)兩種，需分別加以設定。
刀具幾何形狀補償實(shí)際上包括刀具形狀幾何偏移補償和刀具安裝位置幾何偏移補償，而刀具磨損偏移補償用于補償刀尖磨損。
3.2.4 刀具位置補償代碼
刀具位置補償功能是由程序段中的T代碼來(lái)實(shí)現。
T代碼后的4位數碼中，前兩位為刀具號，后兩位為刀具補償號。
刀具補償號實(shí)際上是刀具補償寄存器的地址號，該寄存器中放有刀具的幾何偏置量和磨損偏置量(X軸偏置和Z軸偏置)。
刀具偏移號有兩種意義，既用來(lái)開(kāi)始偏移功能，又指定與該號對應的偏移距離。
當刀具補償號為00時(shí)，表示不進(jìn)行刀具補償或取消刀具補償。
4 刀尖圓弧半徑補償
4.1 理想刀具和實(shí)際刀具
理想刀具是具有理想刀尖A的刀具。
但實(shí)際使用的刀具，在切削加工中，為了提高刀尖強度，降低加工表面粗糙度，通常在車(chē)刀刀尖處制有一圓弧過(guò)渡刃;—般的不重磨刀片刀尖處均呈圓弧過(guò)渡，且有一定的半徑值;即使是專(zhuān)門(mén)刃磨的“尖刀”，其實(shí)際狀態(tài)還是有一定的圓弧倒角，不可能絕對是尖角。
因此，實(shí)際上真正的刀尖是不存在的，這里所說(shuō)的刀尖只是一“假想刀尖”。
4.2 刀具半徑補償意義
數控程序是針對刀具上的某一點(diǎn)即刀位點(diǎn)，按工件輪廓尺寸編制的。
車(chē)刀的刀位點(diǎn)一般為理想狀態(tài)下的假想刀尖點(diǎn)或刀尖圓弧圓心點(diǎn)。
但實(shí)際加工中的車(chē)刀，由于工藝或其他要求，刀尖往往不是一理想點(diǎn)，而是一段圓弧。
當加工與坐標軸平行的圓柱面和端面輪廓時(shí)，刀尖圓弧并不影響其尺寸和形狀，但當加工錐面、圓弧等非坐標方向輪廓時(shí)，由于刀具切削點(diǎn)在刀尖圓弧上變動(dòng)，刀尖圓弧將引起尺寸和形狀誤差，造成少切或多切。
這種由于刀尖不是一理想點(diǎn)而是一段圓弧，造成的加工誤差，可用刀尖圓弧半徑補償功能來(lái)消除。
4.3 刀具半徑補償類(lèi)型
(1)刀具半徑左補償。
從垂直于加工平面坐標軸的正方向朝負方向看過(guò)去，沿著(zhù)刀具運動(dòng)方向(假設工件不動(dòng))看，刀具位于工件左側的補償為刀具半徑左補償。
用G41指令表示。
(2)刀具半徑右補償。
從垂直于加工平面坐標軸的正方向向負方向看過(guò)去，沿著(zhù)刀具運動(dòng)方向(假設工件不動(dòng))看，刀具位于工件右側的補償為刀具半徑右補償。
用G42指令表示。
4.4 刀具半徑補償的執行過(guò)程
(1)刀具半徑補償的建立。
刀具補償的建立使刀具中心從與編程軌跡重合過(guò)渡到與編程軌跡偏離一個(gè)刀尖圓弧半徑。
刀補程序段內必須有GoO或G01功能才有效，偏移量補償必須在一個(gè)程序段的執行過(guò)程中完成，并且不能省略。
(2)刀具半徑補償的執行。
執行含G41、G42指令的程序段后，刀具中心始終與編程軌跡相距一個(gè)偏移量。
G41、G42指令不能重復規定使用，即在前面使用了G41或G42指令之后，不能再直接使用G42或G41指令。
若想使用，則必須先用G40指令解除原補償狀態(tài)后，再使用G42或G41，否則補償就不正常了。
(3)刀具半徑補償的取消。
在G41、G42程序后面，加入G40程序段即是刀具半徑補償的取消。
刀具半徑補償取消G40程序段執行前，刀尖圓弧中心停留在前一程序段終點(diǎn)的垂直位置上，G40程序段是刀具由終點(diǎn)退出的動(dòng)作。
數控車(chē)床采用刀尖圓弧半徑補償進(jìn)行加工時(shí)，如果刀具的刀尖形狀和切削時(shí)所處的位置不同，刀具的補償量與補償方向也不同。
因此假想刀尖的方位必須同偏置值一起提前設定。
車(chē)刀假想刀尖的方向是從刀尖R中心看理論刀尖的方向，由刀具切削時(shí)的方向決定。
系統用T表示假想刀尖的方向號，假想刀尖的方向與T代碼之間的關(guān)系。
5 結束語(yǔ)
刀具補償功能的作用主要在于簡(jiǎn)化程序，即按零件的輪廓尺寸編程。
在加工前，操作者測量實(shí)際的刀具長(cháng)度、半徑和確定補償正負號，作為刀具補償參數輸入數控系統，使得由于換刀或刀具磨損帶來(lái)刀具尺寸參數變化時(shí)，雖照用原程序，卻仍能加工出合乎尺寸要求的零件。
此外，刀具補償功能還可以滿(mǎn)足編程和加工工藝的一些特殊要求。
參考文獻
[1]晏初宏，數控加工工藝與編程[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004
[2]孫德茂，數控機床車(chē)削加工直接編程技術(shù)[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2005
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