數(shù)控車削加工中半徑補償?shù)倪\用研究
2021-3-22 來源：蘭州現(xiàn)代職業(yè)學(xué)院 作者：王文濤
在機械加工過程中，數(shù)控車床具有著十分重要的作用。相關(guān)技術(shù)人員不僅需要掌握基本的數(shù)控車床操作能力和編程能力，同時，還需要科學(xué)合理地控制加工精度，從而全面提升加工質(zhì)量和加工精確度。在具體加工過程中，相關(guān)工作人員可以利用粗、精分開的加工工藝，通過修改磨耗值更好地滿足精度要求。但該方法在具體應(yīng)用時，其加工效率相對較低，無法理想地控制精度，對此，則可以利用刀尖半徑補償?shù)姆绞絹頊?zhǔn)確把握精度。
1 刀尖半徑補償概述
1.1 概念
從數(shù)控車刀的層面進(jìn)行分析，刀尖實質(zhì)可以看作響應(yīng)的圓球，技術(shù)人員可以在具體編程的過程中，結(jié)合零件的具體尺寸和輪廓，對刀尖半徑進(jìn)行預(yù)設(shè)。如此一來，在具體編程過程中，便可以根據(jù)刀具的理想刀尖坐標(biāo)有效地對交給你的程度進(jìn)行編程。通過對這種假設(shè)理想條件的方式進(jìn)行運用，在開展程序編制工作時，如果沒有充分進(jìn)行補償處理，將會導(dǎo)致車刀的運行軌跡出現(xiàn)一定的欠切，無法有效滿足加工的尺寸要求。所以，在具體加工過程中，相關(guān)工作人員需要進(jìn)行半徑補償，在設(shè)定結(jié)束后，系統(tǒng)可以根據(jù)加工程序，結(jié)合預(yù)先設(shè)定的刀具圓弧半徑尺寸，有效計算理想的刀具運動軌跡坐標(biāo)。之后，則可以將計算結(jié)果和實際輪廓進(jìn)行具體的對比和分析，得到相應(yīng)的半徑值，以此作為標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)合理地加工零件尺寸。
1.2 功能
（1）刀尖圓弧半徑補償指令。首先，刀尖圓弧半徑指令的種類，為了使數(shù)控編程過程得到規(guī)范，在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中明確規(guī)定，刀尖圓弧半徑補償功能的指令代碼具體可以分為三種類型，分別是G41、G42、G40，其對應(yīng)刀尖圓弧半徑左補償、刀尖圓弧半徑右補償以及取消刀具半徑補償，最后一個指令主要是指關(guān)閉左右補償方式，在此指令下，刀具可以沿著加工輪廓進(jìn)行切削。其次，對左右刀補的判別方法。觀察人員迎著第三軸正方向的指向?qū)庸て矫鎯?nèi)的刀具和零件輪廓關(guān)系進(jìn)行觀察，當(dāng)順著刀具走向時，刀具在輪廓線的左邊時為左刀補，而當(dāng)?shù)毒叱霈F(xiàn)在輪廓線的右邊時，其為右刀補。最后，建立和取消刀補格在對刀補功能編程進(jìn)行使用時，首先，需要建立相應(yīng)的刀補，之后，加工工件輪廓，而在加工結(jié)束后，需要將刀補取消。
（2）刀尖圓弧半徑補償過程。刀尖圓弧半徑補償?shù)倪^程可以具體分為三個步驟：首先，在將刀補引入后，刀具足夠接近工件時，刀心軌跡可以從和編程軌跡重合的位置，逐漸過渡到和編程軌跡相偏離的位置。其次，刀補進(jìn)行過程中，刀心軌跡應(yīng)該和編程軌跡始終保持相應(yīng)的偏置量，一直到過程結(jié)束，取消刀補。最后，刀補取消。當(dāng)?shù)毒咴陔x開工件后，刀心軌跡需要過渡到和編程軌跡相關(guān)重合的位置。
2 刀尖半徑補償在數(shù)控車削加工中的具體運用對策
2.1 半徑補償指令
目前，刀尖半徑補償?shù)闹噶罹唧w包括三種，分別為建立左刀補、建立右刀補以及取消刀尖半徑補償。而在對上述指令進(jìn)行運用時，需要對以下幾個方面的要求加大注意。首先，在編程加工時，對于和工件軸線相平行或垂直的零件，在具體加工時，往往不會出現(xiàn)相關(guān)的誤差問題。只有在對理想刀尖進(jìn)行運用時，編程加工倒角、圓弧和錐面等過程時，才可能會出現(xiàn)相關(guān)欠切和過切等情況。而在出現(xiàn)此類情況后，則可以有效應(yīng)用半徑補償指令。其次，半徑補償指令在具體建立過程中往往存在著相應(yīng)的限制條件，通常情況下，只有確保刀具在做直線運動時才能夠?qū)崿F(xiàn)這一點。所以，要確保X 軸和Z 軸中至少存在一個坐標(biāo)出現(xiàn)相應(yīng)的變化，并且需要保證直線增大或者減小需要超過刀尖半徑值。從以上情況進(jìn)行考慮，選擇G01 或者G00 等指令比較適合。最后，在選擇G41 和G42 半徑補償指令時，需要按照具體的方法來進(jìn)行選擇。首先，將刀具的運動軌跡作為具體的方向，一旦刀具在工件左側(cè)，則可以使用G41 指令，如果刀具是在工件的右側(cè)，則需要使用G42 指令。
2.2 車刀形狀與位置
車刀形狀往往十分多樣化，而在具體編程加工等過程中，其位置往往存在相應(yīng)的差異性。與此同時，車刀形狀對于刀尖圓弧位置也具有著決定性作用，所以，在具體編程加工過程中，一方面，需要正確使用刀具半徑補償指令；另一方面，還需要對刀具的位置進(jìn)行考慮，如果對假象刀尖的方位進(jìn)行選擇，則需要合理地確定補償量。
2.3 刀具半徑編程規(guī)則
刀具半徑編程需要根據(jù)相關(guān)的規(guī)則有效開展，其重點內(nèi)容在于對結(jié)果要點進(jìn)行注意。具體來說，首先，對于G40、G41 以及G42 這三個編程質(zhì)量，其往往只允許和G00 以及G01進(jìn)行結(jié)合編程，與其他指令是不允許進(jìn)行結(jié)合編程的。其次，在對G40、G41 以及G42 的G00 和G01 前后程序段進(jìn)行編入時，需要充分確保X 軸坐標(biāo)值或Z 軸坐標(biāo)值之間至少要有一個發(fā)生相應(yīng)的變化。最后，在刀補過程中，相關(guān)工作人員需要充分考慮零件的實際輪廓，并在此前提下有效編寫精加工軌跡。
3 刀尖圓弧半徑補償功能的實現(xiàn)過程
3.1 刀尖半徑的選擇
相關(guān)工作人員結(jié)合成形刀的具體制造標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)行粗加工時，其刀尖圓弧半徑主要取0.8 毫米，在半精加工過程主要取0.4 毫米，而精加工則需要取0.2 毫米。如果在粗精加工過程中都使用同一把刀具，那么，在選擇刀尖半徑時應(yīng)該精選0.4 毫米。由于刀尖圓弧半精一般都比較小，因此，在進(jìn)行粗車時，可以對刀尖圓弧半徑補償不進(jìn)行考慮。
3.2 刀尖圓弧方位的確定
刀具的形狀和安裝位置對刀尖圓弧的位置具有著決定作用。在進(jìn)行刀補時，刀具發(fā)生自動偏離，那么，零件輪廓的方向也會存在著一定的差異。所以，要將代表車刀形狀和位置的刀尖方位號T 進(jìn)行輸入，體來說，需要在刀補表當(dāng)中輸入。而刀尖方位具體分為9 種類型，可以分別用參數(shù)0 ～9 來進(jìn)行表示。當(dāng)將刀尖圓弧中心作為具體的刀位點進(jìn)行編程時，需要對0 或者9 刀尖方位號進(jìn)行選用。
3.3 補償參數(shù)的設(shè)置
針對FANUC 系統(tǒng)數(shù)控車床進(jìn)行分析，相關(guān)工作人員需要先按下具體的“偏置/ 設(shè)置”鍵位，并以此按下軟鍵補正和形狀，之后在刀具番號位置處輸入具體的刀尖方位號和刀尖圓弧半徑。其中，R 值用來表示刀尖圓弧半徑，而T 值則主要表示刀尖方位。而R 值只能在磨耗頁面和形狀頁面中進(jìn)行設(shè)置，不能同時在兩個頁面中進(jìn)行設(shè)置。T 值則主要在形狀頁面當(dāng)中進(jìn)行設(shè)置，之后可以在磨耗中自動生成。當(dāng)?shù)都夥轿惶枮? 或者9 時，則可以不進(jìn)行輸入。
3.4 程序的編制
結(jié)合左、右刀補判定方法，需要對刀補指令G41 和G42進(jìn)行正確選用。而在進(jìn)行精加工程序時，需要在開始段中引入具體的刀補，并在精加工結(jié)束后，于程序段中對刀補進(jìn)行取消。
4 刀尖半徑補償在數(shù)控車加工中的實際運用
在實際加工工件時，由于數(shù)控車床的毛坯通常使用一些鑄鍛件和棒料，所以往往會有相應(yīng)的加工余量。對此情況，相關(guān)工作人員一般需要進(jìn)行多次切削。而通過運用刀尖半徑補償，則可以有效減少這一現(xiàn)象。具體來說，工作人員需要對FANUC-oi 系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，該系統(tǒng)可以為數(shù)控車加工提供具有多種形式的固定循環(huán)功能，具體包括仿形循環(huán)指令、粗車循環(huán)指令以及精加工指令等。如此一來，便可以在一定程度上簡化程序，使內(nèi)存占用得到減少。
5 刀尖圓弧半徑補償注意事項
（1）刀尖圓弧半徑補償在具體建立和取消過程中，需要在未切削的G00 或G01 程序段進(jìn)行，禁止在G02 或G03 等程序段中進(jìn)行，否則，將會出現(xiàn)相應(yīng)的報警提示。（2）在程序中，G41 和G42 不能夠直接進(jìn)行轉(zhuǎn)換，如果必須進(jìn)行變換，則需要使用G40 使刀尖圓弧半徑補償取消，也就是說，G40 需要和G41 或者G42 進(jìn)行配對使用。（3）在對G40、G41、G42 的G00 和G01 程序段進(jìn)行編入時，需要確保X、Z 值中需要有一個發(fā)生變化。（4）在對內(nèi)圓弧輪廓進(jìn)行加工時，工作人員所設(shè)定的刀尖圓弧半徑需要小于工件輪廓中的最小圓弧半徑。（5）在具有刀補功能的程序段當(dāng)中，不能出現(xiàn)相關(guān)的子程序、循環(huán)以及跳轉(zhuǎn)等現(xiàn)象。
6 結(jié)語
綜上所述，刀尖半徑補償對于數(shù)控車加工具有著十分重要的作用。而相關(guān)工作人員需要充分了解刀尖半徑補償?shù)木唧w功能，如半徑補償指令、刀具半徑編程規(guī)則以及車刀形狀、位置等，明確刀尖半徑補償在數(shù)控車加工中的具體應(yīng)用，從而提升數(shù)控車床的加工水平。
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