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        基于數(shù)控系統(tǒng)宏功能實(shí)現(xiàn)刀具動(dòng)態(tài)補(bǔ)償

        2020-04-24 05:24:54青海華鼎裝備制造有限公司青海西寧810018雒慶娜梁成才
        金屬加工(冷加工) 2020年3期
        關(guān)鍵詞:砂輪金剛石刀具

        ■ 青海華鼎裝備制造有限公司 (青海西寧 810018) 雒慶娜 梁成才

        ■ 西寧特鋼集團(tuán) (青海西寧 810016) 杜健平

        根據(jù)客戶的要求,我公司研發(fā)設(shè)計(jì)并完成可實(shí)現(xiàn)銑削和磨削復(fù)合加工的立式加工中心。磨削加工不同于銑削加工,因?yàn)樵诠ぜ娤鲿r(shí)刀具長度和半徑的磨損可以通過人工更改磨損補(bǔ)償值進(jìn)行補(bǔ)償,但在磨削加工時(shí),工件的尺寸不斷變化,同時(shí)砂輪在磨削工件時(shí)砂粒不斷掉落,磨削工件的砂輪直徑變化很快,所以常用的銑削工件時(shí)的編程方法不可行。又因?yàn)樵摍C(jī)床沒有在線補(bǔ)償功能,所以在磨削時(shí)不能用正常的電腦編制程序,因此我們通過FANUC系統(tǒng)所提供宏程序功能,自行研發(fā)設(shè)計(jì)了自動(dòng)補(bǔ)償宏程序,從而實(shí)現(xiàn)了刀具的長度和半徑磨損的自動(dòng)補(bǔ)償。

        1. 加工工藝分析

        加工時(shí)需要考慮四個(gè)方面。

        1)砂輪變化:要求正常使用磨床時(shí)可以實(shí)現(xiàn)平面和槽的磨削,這就要用到砂輪的半徑和長度方向的補(bǔ)償。在半徑方向的變化只有一個(gè),只能是砂輪半徑減小,而在長度方向有兩個(gè),一個(gè)是刀具長度的減小,另一個(gè)是刀具長度的增加,所以要求對(duì)應(yīng)有三個(gè)方面的計(jì)算。

        2)刀具更換:由于加工時(shí)要用到多把刀具,所以對(duì)應(yīng)有好多大小不等的砂輪。還有加工時(shí)因?yàn)榧庸ぞ雀撸荒芤粋€(gè)面一個(gè)面地加工,所以要分開來編制程序。

        3)工件變化:由于工件需要淬火以滿足使用需求,所以工件硬度變化不定,因此精加工時(shí)需要每次加工完成后對(duì)工件進(jìn)行測(cè)量,然后再?zèng)Q定是否還需加工,所以精加工程序要能單獨(dú)使用。

        4)砂輪更換:當(dāng)一個(gè)砂輪不能使用時(shí),就要更換新的砂輪,但新的砂輪不能直接使用,因?yàn)椴恢榔浒惭b在主軸上旋轉(zhuǎn)時(shí)的直徑。因此每個(gè)砂輪更換后需要修正到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的直徑和長度時(shí)才可以使用。

        由分析可知,要提前對(duì)砂輪進(jìn)行手工修正,修正砂輪時(shí)使用金剛石筆,由于砂輪使用時(shí)要使用到它的上面、下面和側(cè)面,且砂輪的上下面為了加工的需要,通常要修成碗的形狀,但碗形邊緣不能是一條線,要修成一個(gè)3~5mm的環(huán)形平面和一個(gè)錐面,所以修正砂輪的金剛石刀具要有三個(gè)方向,如圖1所示。我們將設(shè)定三個(gè)坐標(biāo)系以確定三個(gè)金剛石刀頭的具體位置。在這個(gè)過程中有兩種設(shè)定方法,一種是設(shè)定這三個(gè)金剛石刀頭的具體位置時(shí)使用機(jī)床坐標(biāo)系,另一種是使用工件坐標(biāo)系。在這里以使用工件坐標(biāo)系為例,對(duì)應(yīng)找出具體的每一個(gè)金剛石刀頭的位置,給定一個(gè)工件坐標(biāo)系。

        圖1 金剛石刀具方向示意

        2. 編制程序

        加工工件時(shí)的砂輪形狀如圖2所示,對(duì)應(yīng)有修砂輪上面、下面以及側(cè)面。根據(jù)使用要求,首先要把砂輪粗修成標(biāo)準(zhǔn)大小。

        (1)粗修程序 粗修砂輪成為標(biāo)準(zhǔn)砂輪時(shí),首先要修砂輪的側(cè)面,然后再修砂輪的上面和下面。

        以下為修正砂輪至標(biāo)準(zhǔn)使用件時(shí)的程序:

        G65P8020A0.05B5C0.5I57.4J16.6K 3D15E4F200H301R60.6S7500T1U2V1W 23X10Y0.5

        O8020為粗修砂輪上、下、側(cè)面程序,直接調(diào)用:

        G65P8020A0.05B5C0.5I57.4J16.6K 3D15E4F200H301R60.6S7500T1U2V1W 23X10Y0.5

        其中各參量意義為:A0.05為粗修切削量,B5為下位置,C0.5為斜面最初深度,I57.4為砂輪初始直徑,J16.6為砂輪初始厚度,K3為所留小平面寬度,D15為砂輪最終厚度,E4為傾斜角,F(xiàn)200為修砂輪進(jìn)給速度,U2為切削中進(jìn)刀距離,W23為完成切削后Z軸位置,T1為刀號(hào),H301為初始刀長號(hào)(砂輪下面),V1為修砂輪上、下面及側(cè)面,只修側(cè)面時(shí)V-1,R60.6為砂輪毛坯直徑,S7500為主軸轉(zhuǎn)速,X10為從砂輪邊緣起到砂輪中心所走的距離(包括小平長度),Y0.5為切削中Z軸所退距離。

        主程序如下:

        #159=#149-#24;

        #160=ATN[#8];

        #161=#160*#24;

        #162=#18/2;

        #163=#5+#21*2;

        #170=#169/#160;

        #171=0;

        (Corse face);

        #[13000+#20]=#162;

        #500=13000+#20;

        #[12000+#20]=0;

        #501=12000+#20;

        IF [#161GT#3]GOTO100;

        G0G90G54.1P42Y-#500X0;

        G43H#11Z#2M03S#19;

        G1Z#21F#9;

        WHILE[#162GT#149]DO1;

        #510=#162-#149;

        G91G1Y#1;

        Z-[#163*#157];

        圖2 砂輪最終形狀示意

        #157=-#157;

        #162=#162-#1;

        G10L12P#500R-#1 ;

        END1;

        #157=1;

        #1=#156;

        G0Y-#2;

        G90Z#23;

        IF[#22EQ-1]GOTO99;

        (CXXM);(粗修砂輪下面)

        #[10000+#26]=0;

        G0G90G54.1P40;

        X#150Y0;

        G43H#11Z0;

        G1X#151F#9;

        WHILE[#154LT#153]DO1

        #520=#153-#154;

        #154=#154+#1;

        G91Z-#1;

        X-[#155*#157] ;

        #157=-#157;

        G10L11P#26R-#1;

        END1;

        #1=#156;

        #154=0;

        #[11000+#26]=#[11000+#11]+#[100 00+#26];

        #[10000+#26]=0;

        G0G91Z#25;

        G90X#159;

        WHILE[#154LT#3]DO1;

        #521=#3-#154;

        #154=#154+#1;

        #170=#521/#160;

        G90X#159;

        G91Z-#25;

        G91G1Z-#1;

        X-#170;

        Z#25;

        END1;

        G0G90Z0;

        X#151;

        Z-#153;

        G1G91X-#152;

        X-#158Z-#3;

        G90Z0;

        (CXSM);(粗修砂輪上面)

        #1=#156;

        #154=0;

        #[10000+#26+1]=0;

        #[#11000+#11+1]=#[11000+#11]-#5;

        G0G90G54.1P41;

        X#150Y0;

        G43H[#11+1]Z0;

        G1X#151F#9;

        WHILE[#154LT#153]DO1;

        #530=#153-#154;

        #154=#154+#1;

        G91G1Z#1;

        X-#155;

        G0Z-#25;

        G90X#151;

        G1G91Z#25;

        G10L11P[#26+1]R#1;

        END1;

        #[11000+#26+1]=#[11000+#11+1]+#[10000+#26] ;

        #[10000+#26+1]=0;

        #1=#156;

        #154=0;

        G0G91Z-#25;

        X-#152;

        WHILE[#154LT#3]DO1;

        #531=#3-#154;

        #154=#154+#1;

        #170=#531/#160;

        #171=#159-#170;

        G90X#171;

        G91G1Z#25;

        Z#1;

        G90X#159;

        G0G91Z-#25;

        END1;

        G0G90Z0;

        X#151;

        G1Z#153;

        G91X-#152;

        X-#158Z#3;

        G0G90Z-#153;

        X#150;

        N99Z#23;

        M99;

        N100#3000=1;

        %

        (2)精修程序 根據(jù)使用要求,要在加工過程中修正砂輪,需要將砂輪上面、下面和側(cè)面分開來使用,所以分別用三個(gè)程序來實(shí)現(xiàn)。

        1)O8022為精修側(cè)面程序,直接調(diào)用:

        G65P8022A0.05B5C28I35J2D25F2 00T3U2W150

        其中各參量意義為:A0.05為精修切削量,B5為下位置,C28為砂輪長度,I35為砂輪初始直徑,J2為精修次數(shù),D25為砂輪不能使用時(shí)的直徑,F(xiàn)200為修砂輪走刀速度,T3為刀號(hào),U2為切削中進(jìn)刀距離,W150為完成切削后Z軸位置。

        2)O8024為精修上面程序,直接調(diào)用:

        G65P8024A0.05B5C0.5I57.4J2K3D 2E4T1U2V0.5W150F200

        其中各參量代表意義為:A0.05為精修切削量,B5為下位置,C0.5為斜面最初深度,I57.4為砂輪初始直徑,J2為精修次數(shù),K3為所留小平面寬度,D2為砂輪上面最多修去的厚度,E4為傾斜角,F(xiàn)200為修砂輪進(jìn)給速度,T1為刀號(hào),U2為切削中進(jìn)刀距離,V0.5為切削中Z軸所退距離,W150為完成切削后Z軸位置。

        3)O8026為精修下面程序,直接調(diào)用:

        G65P8026A0.05B5C0.5I57.4J2K3D 2E4T1U2V0.5W150F200

        限于篇幅各精修砂輪程序略去。

        3. 實(shí)踐與應(yīng)用

        1)使用程序時(shí),各項(xiàng)值均為自己給定,刀具號(hào)可以任意指定,為正值,例如T1——H01、T3——H03、T5——H05……也可以不一一對(duì)應(yīng)。若一把刀有兩種刀長,則較長刀長號(hào)為Tn,較短刀長號(hào)為Tn+1。粗修砂輪時(shí)一般給定粗修刀長號(hào)為T1,對(duì)應(yīng)H301,同理T3對(duì)應(yīng)H303,T5對(duì)應(yīng)H305等。

        2)應(yīng)用:客戶廠家需要銑磨數(shù)控車床液壓卡盤安裝卡爪的槽,需使用砂輪的上、下及側(cè)面三個(gè)面。該程序在機(jī)床試切驗(yàn)證與客戶生產(chǎn)實(shí)踐中,運(yùn)行正常并加工出合格產(chǎn)品,提高了工作效率,減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

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