李紹春,初永玲

（煙臺(tái)職業(yè)學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264670）

計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）是集機(jī)械、微電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)物，當(dāng)今世界各國制造業(yè)均采用數(shù)控技術(shù)以提高制造業(yè)能力和制造水平.在數(shù)控車削中，由于工件材料、生產(chǎn)批量、加工精度以及機(jī)床類型、工藝方案的不同，車刀的種類也異常繁多.數(shù)控編程人員在編程過程中應(yīng)該掌握各種車刀的基本知識(shí)，根據(jù)零件的加工要求正確選擇車刀并合理使用刀具的半徑補(bǔ)償功能.

1 數(shù)控車削刀具類型

數(shù)控車床使用的刀具可分為外圓車刀、內(nèi)孔車刀、螺紋車刀、切槽刀等.根據(jù)刀尖形狀分類，數(shù)控車刀可分為尖頭車刀、圓頭車刀、成形車刀三類，如圖1所示.

圖1 按刀尖形狀分類的數(shù)控車刀

1.1 尖頭車刀

尖頭車刀的切削刃為直線型的，由主切削刃和副車削刃組成.如常用的外圓車刀、端面車刀、車槽刀等都屬于尖頭車刀.這些刀具一般用來加工零件的內(nèi)外圓面、端面、溝槽等，刀尖一般帶有0.2-1.2mm的圓弧半徑.

1.2 圓頭車刀

圓頭車刀的主切削刃為圓弧形，加工時(shí)刀尖位置不固定，可能是圓頭刀刃上的任意一點(diǎn).圓頭車刀的圓弧半徑與零件的形狀無關(guān)，但由于其刀位點(diǎn)在圓心上，加工時(shí)需考慮圓弧半徑對加工的影響.圓頭車刀一般用來加工由各種曲線組成的成型面.

1.3 成形刀

成形車刀的切削刃的尺寸和形狀與零件的輪廓一致，其加工具有一定的局限性，除螺紋車刀外，在數(shù)控車削中很少用到成形刀.

2 數(shù)控車刀補(bǔ)償功能

數(shù)控車床刀架上的每一把刀的形狀尺寸都不一樣，安裝位置也存在差異.加工時(shí)必須考慮到刀具的安裝、刀尖磨損以及刀尖半徑對加工零件造成的誤差，否則就加工不出圖樣要求的零件形狀.因此必須正確使用刀具補(bǔ)償功能，以提高零件的加工質(zhì)量.

圖2 刀位偏差和刀具偏置補(bǔ)償

2.1 刀具偏置補(bǔ)償

數(shù)控車床加工零件時(shí)要用到多把刀，每把刀具的安裝位置和幾何形狀均不相同，刀具伸出刀架的長度也不一致.而在編程時(shí)假設(shè)每把刀相對于編程原點(diǎn)的位置是相同的，因此需要使用刀具位置補(bǔ)償功能.

圖2a所示作為基準(zhǔn)刀的1號(hào)刀刀尖點(diǎn)的進(jìn)給軌跡，刀架上各刀無刀位偏差.圖2b所示其它刀具的刀尖點(diǎn)相對于基準(zhǔn)刀刀尖的偏移量，即存在刀位偏差.若使用T0404指令調(diào)用4號(hào)非基準(zhǔn)刀運(yùn)行與1號(hào)刀相同的程序，4號(hào)刀刀尖點(diǎn)就會(huì)從偏離位置位移到基準(zhǔn)刀刀尖點(diǎn)位置即A點(diǎn)，走出與1號(hào)刀相同的進(jìn)給軌跡，如圖2b的實(shí)線所示，表明對4號(hào)非基準(zhǔn)刀成功進(jìn)行了偏置補(bǔ)償.

2.2 刀尖圓弧半徑補(bǔ)償

數(shù)控車床編程和對刀操作時(shí)，是以理想尖銳的車刀刀尖點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行的.為了提高刀具壽命和降低加工表面的粗糙度，實(shí)際加工中的車刀刀尖不是理想的尖點(diǎn)，總是有一個(gè)半徑不大的圓弧，刀尖的磨損還會(huì)改變小圓弧的半徑.刀尖半徑補(bǔ)償?shù)哪康木褪墙鉀Q刀尖圓弧可能引起的加工誤差.

數(shù)控編程時(shí)假設(shè)固定的刀尖點(diǎn)沿零件輪廓移動(dòng)進(jìn)行車削，而實(shí)際上刀尖圓弧上的各個(gè)點(diǎn)都有可能是切削點(diǎn).在加工端面或圓柱面時(shí)，切削刃的移動(dòng)軌跡與零件輪廓重合，不會(huì)產(chǎn)生加工誤差.而在加工圓弧面或錐面時(shí)，車床的兩個(gè)軸聯(lián)動(dòng)，切削刃的移動(dòng)軌跡與零件輪廓不重合，則會(huì)造成欠切削或過切削的現(xiàn)象，如圖3所示.

圖3 不加刀尖圓弧半徑補(bǔ)償?shù)恼`差分析

采用刀具半徑補(bǔ)償功能，刀具運(yùn)動(dòng)軌跡指的不是刀尖，而是刀尖上刀刃圓弧中心位置的運(yùn)動(dòng)軌跡.編程者以假想刀尖按零件實(shí)際輪廓編程，數(shù)控系統(tǒng)利用刀尖半徑補(bǔ)償功能自動(dòng)計(jì)算出刀尖的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡，使車刀偏離零件輪廓一個(gè)刀具半徑值，使刀刃與工件輪廓相切，從而消除了刀尖圓弧半徑對工件形狀的影響，加工出所要求的工件輪廓.

刀尖圓弧半徑補(bǔ)償是通過G41、G42、G40代碼和T代碼指定的刀尖圓弧半徑補(bǔ)償號(hào)，加入或取消半徑補(bǔ)償?shù)?如圖4所示：

圖4 刀尖圓弧半徑補(bǔ)償偏置方向的判別

3 刀具補(bǔ)償應(yīng)用舉例

由于零件主要由三段圓弧組成，加工時(shí)為避免干涉選用角度為35o的硬質(zhì)合金刀片.編程時(shí)考慮到刀尖半徑補(bǔ)償G41，加工程序如下：

圖5 加工實(shí)例

在加工過程中采用刀尖半徑補(bǔ)償，基本消除了車刀刀尖半徑對零件尺寸的影響，加工效果圖如圖6所示.

圖6 零件加工效果圖

4 結(jié)論

隨著數(shù)控車床在生產(chǎn)實(shí)際中的廣泛應(yīng)用，在數(shù)控程序的編制過程中，編程人員必須熟悉刀具的選擇方法以及刀具的補(bǔ)償參數(shù)的處理.正確合理使用刀具的補(bǔ)償功能，能夠減少加工誤差，保證工件的加工質(zhì)量，切實(shí)提高企業(yè)的生產(chǎn)效率.

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