數(shù)控車床加工中刀具補(bǔ)償?shù)淖饔?/h1>

時(shí)間：2022-09-23 03:33:42

導(dǎo)語(yǔ)：數(shù)控車床加工中刀具補(bǔ)償?shù)淖饔靡晃膩?lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

數(shù)控車床加工中刀具補(bǔ)償的方向入手，系統(tǒng)介紹了刀具補(bǔ)償?shù)姆椒ê?a href="http://828857.com/lunwen/gylw/skjglw/202009/728537.html" target="_blank">作用，以期為機(jī)械加工的發(fā)展提供參考和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；機(jī)械加工；刀具補(bǔ)償

在機(jī)械加工行業(yè)所使用的技術(shù)中，數(shù)控機(jī)床技術(shù)是使用最廣泛、最典型、最重要的技術(shù)之一。數(shù)控機(jī)床在連續(xù)進(jìn)行各種切削加工過(guò)程中，若對(duì)刀架進(jìn)行換刀，則前一刀片與更換后的刀片在位置和精度上存在一定的差異，且受刀具磨損或是刀尖圓弧半徑的誤差影響，部件加工尺寸和精度達(dá)不到相應(yīng)的要求，從而影響部件的實(shí)際應(yīng)用。探究刀具補(bǔ)償方法尤為重要。

1刀具補(bǔ)償?shù)念愋?/p>

常見(jiàn)的刀具補(bǔ)償主要有兩種，一種是刀具位置補(bǔ)償，也叫刀具偏移補(bǔ)償，另一種是刀尖圓弧半徑補(bǔ)償。刀具在加工過(guò)程中安裝的位置與理論上的位置總會(huì)存在一定的偏差，這時(shí)就需要進(jìn)行刀具補(bǔ)償以縮小偏差。在傳統(tǒng)的機(jī)械加工中一旦刀具需要作出變更，就需要變更整個(gè)制程的加工程序，刀具補(bǔ)償法可以避免出現(xiàn)需要大規(guī)模變動(dòng)工序的弊端，利用刀具補(bǔ)償來(lái)解決偏差問(wèn)題[1]。

2刀具補(bǔ)償?shù)谋匾?/p>

數(shù)控技術(shù)主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)編程對(duì)刀具進(jìn)行控制，讓它在某一范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定在理論上保障機(jī)械加工的質(zhì)量。但這僅僅是理想狀態(tài)，在實(shí)際操作過(guò)程中刀片的刀尖是不可能固定在同一位置的，這是因?yàn)椴粌H更換刀片會(huì)存在誤差，不同刀具的圓弧半徑和尺寸也有誤差。這就會(huì)導(dǎo)致部件的尺寸和精度發(fā)生變化，從而影響機(jī)械加工的進(jìn)程。刀具補(bǔ)償是提升機(jī)械加工精度和質(zhì)量的根本方法。數(shù)控機(jī)床編程是以基準(zhǔn)位置為基礎(chǔ)，以機(jī)床加工的自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化為目標(biāo)，所進(jìn)行的數(shù)字編程技術(shù)。數(shù)控機(jī)床編程所面臨的一大問(wèn)題就是當(dāng)機(jī)床刀具的實(shí)際位置與基準(zhǔn)位置之間存在誤差時(shí)，會(huì)增加數(shù)控車床加工的誤差。此時(shí)刀具補(bǔ)償?shù)淖饔镁蜁?huì)凸顯，另外刀具磨損導(dǎo)致的刀具位置變化也可以通過(guò)補(bǔ)償?shù)毒咂屏康姆椒ń鉀Q[2]。

3刀具補(bǔ)償?shù)淖饔?/p>

縮小刀具尺寸和安裝位置帶來(lái)的加工尺寸誤差，減少實(shí)際操作與圖紙定義之間的偏差，大幅度提高整個(gè)加工制程的效率和質(zhì)量，刀具補(bǔ)償可以在加工過(guò)程中快速精準(zhǔn)地進(jìn)行刀具尺寸的調(diào)整，提高加工成品的良率，縮小加工成品的尺寸，使加工的材料品質(zhì)更加穩(wěn)定。可以看出，刀具補(bǔ)償是現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的先導(dǎo)技術(shù)和重要力量。3.1提高刀具的適應(yīng)性在數(shù)控車床加工過(guò)程中，刀具的磨損和更換都會(huì)使加工部件產(chǎn)生誤差，而刀具補(bǔ)償正是能減小這些誤差的重要方法，對(duì)提高數(shù)控車床的加工精度具有不可替代的作用。如果將X、Z假設(shè)為原數(shù)控機(jī)床刀具補(bǔ)償值，ΔX和ΔZ就是在一段時(shí)間的機(jī)械加工后，刀具會(huì)因?yàn)槟p等其他因素的影響而產(chǎn)生偏差量，那么（X-ΔX）和（Z-ΔZ）就是新的刀具補(bǔ)償值，通過(guò)假設(shè)可以看到，在更換刀具時(shí)，不用改變數(shù)控控制程序，只需調(diào)整變化量即可。如果是由于刀具更換而產(chǎn)生的誤差，那么刀具磨損偏移所造成的精度問(wèn)題也會(huì)產(chǎn)生變化，則需要操作人員將數(shù)據(jù)更換為新的刀具補(bǔ)償值，以提升加工精度和刀具的使用效率，使數(shù)控機(jī)床操作更加簡(jiǎn)單便捷。3.2有助于實(shí)現(xiàn)加工件粗精加工調(diào)整加工精度不僅是生產(chǎn)過(guò)程中的日常工作，同時(shí)也是提高加工效率不可缺少的措施。在這個(gè)過(guò)程中，刀具中心和工件輪廓之間的實(shí)際偏差值并沒(méi)有太大作用，而是需要操作人員手動(dòng)設(shè)置。所謂粗加工就是零件精度較低，在粗加工過(guò)程中，刀具半徑的補(bǔ)償值是實(shí)際半徑和精加工余量之和。而在進(jìn)行精加工的過(guò)程中，只需要刀具和實(shí)際半徑值一個(gè)數(shù)據(jù)即可進(jìn)行操作。另外，在操作中粗精加工之間還可以轉(zhuǎn)換，具體的操作過(guò)程如下：設(shè)置粗加工的刀具，輸入刀具半徑補(bǔ)償值，這個(gè)過(guò)程需要進(jìn)行人工操作，包括刀具半徑補(bǔ)償和加工余量?jī)蓚€(gè)數(shù)據(jù)；其次是粗加工向精加工轉(zhuǎn)變，是在粗加工基礎(chǔ)上輸入微調(diào)量。在操作微調(diào)量時(shí)，應(yīng)依照加工的實(shí)際情況進(jìn)行明確，比如精加工尺寸小于粗加工尺寸，則微調(diào)量為正值；反之，若精加工尺寸大于粗加工尺寸則為負(fù)值。針對(duì)數(shù)控機(jī)床的偏差的問(wèn)題，通過(guò)刀具偏差補(bǔ)償?shù)姆椒梢杂行д{(diào)整。這種方法不僅提高了工件加工的精度和機(jī)器質(zhì)量，而且簡(jiǎn)化了加工操作的過(guò)程，降低了機(jī)床操作的難度[3]。

4數(shù)控車床刀具補(bǔ)償?shù)姆诸?/p>

4.1偏置補(bǔ)償。刀具偏置補(bǔ)償彌補(bǔ)的是刀具與原點(diǎn)的偏差，數(shù)控機(jī)床加工安裝刀具時(shí)，一般采用手動(dòng)安裝的方式進(jìn)行，機(jī)床的原點(diǎn)和工件原點(diǎn)就會(huì)不可避免的產(chǎn)生偏差，車刀刀尖或圓弧中心處在與原來(lái)不同的位置，為了糾正偏差，刀尖或圓弧中心必須移動(dòng)到原點(diǎn)。偏置補(bǔ)償在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中主要有以下兩種方式：刀具磨損和刀具幾何偏置補(bǔ)償，磨損偏置補(bǔ)償法補(bǔ)償?shù)氖堑毒吣p后的偏值與規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值之間的偏差；幾何偏置補(bǔ)償是實(shí)際加工使用的刀具與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的刀具之間的偏差進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，其中，刀具的型號(hào)、規(guī)格、材質(zhì)等也會(huì)對(duì)補(bǔ)償值有一定的影響，不同的刀具具有自身特有的補(bǔ)償值，在實(shí)際操作過(guò)程中會(huì)有一定的差異，需要根據(jù)具體的使用過(guò)程來(lái)定義其數(shù)控系統(tǒng)的補(bǔ)償值。刀具偏置補(bǔ)償一般由刀具號(hào)和刀具補(bǔ)償號(hào)來(lái)表示，利用T功能來(lái)實(shí)現(xiàn)常規(guī)數(shù)控機(jī)床的刀具補(bǔ)償，刀具偏置補(bǔ)償?shù)脑O(shè)置需要根據(jù)刀具的使用說(shuō)明來(lái)嚴(yán)格地進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算。當(dāng)?shù)毒哐a(bǔ)償號(hào)數(shù)值為0時(shí)，在實(shí)際加工過(guò)程中，就不需要進(jìn)行刀具的偏置補(bǔ)償。4.2刀具半徑補(bǔ)償。數(shù)控車床加工使用的刀具在調(diào)整的過(guò)程中需要采用刀尖對(duì)刀的方式。在數(shù)控車床機(jī)械加工實(shí)際操作中，刀尖有一定微小的弧度，這就要求操作人員在調(diào)整刀具時(shí)對(duì)刀尖的半徑進(jìn)行取點(diǎn)，沿著刀具的弧面軌跡對(duì)半徑進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，以使刀具的刀尖與需要加工的位置重合。理論與實(shí)際的差異主要表現(xiàn)在刀具刀尖與被加工料件的接觸面是刀尖半徑取點(diǎn)的切線切點(diǎn)，在加工的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一定的偏移量，這就需要及時(shí)地進(jìn)行刀具的補(bǔ)償，以確保刀具在加工過(guò)程中減少偏移，這一補(bǔ)償?shù)倪^(guò)程被稱作刀具半徑補(bǔ)償。在實(shí)際加工過(guò)程中，操作人員需要考量編程的基準(zhǔn)是參考刀具的圓弧輪廓來(lái)進(jìn)行，而非刀具的中心軌跡，按照提前編寫(xiě)好的程式來(lái)自動(dòng)計(jì)算并進(jìn)行刀具加工的補(bǔ)償，以降低料件加工后的偏差。G41和G42是刀具半徑補(bǔ)償法最常用到的兩種指令，在實(shí)際操作過(guò)程中，應(yīng)先使用G40指令將之前已保存的半徑補(bǔ)償編程全部清除，之后再編寫(xiě)G41指令來(lái)調(diào)整刀具在料件左側(cè)的運(yùn)動(dòng)，或者編寫(xiě)G42指令來(lái)調(diào)整刀具在料件右側(cè)的運(yùn)動(dòng)。

5刀具補(bǔ)償?shù)幕痉椒?/p>

刀具補(bǔ)償需要以刀架中心為原點(diǎn)進(jìn)行編程，利用編程來(lái)控制加工過(guò)程中刀具的移動(dòng)軌跡，監(jiān)控刀片的磨損狀況，根據(jù)實(shí)際情況實(shí)時(shí)進(jìn)行刀具的調(diào)整以實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具的補(bǔ)償，降低料件的偏差。目前有很多刀具補(bǔ)償?shù)姆椒?，一般情況下，在實(shí)際運(yùn)用中，會(huì)使用多種補(bǔ)償手段來(lái)綜合性調(diào)整刀具的補(bǔ)償值，以減小加工料件的誤差。目前這種靈活的刀具補(bǔ)償法已經(jīng)被運(yùn)用到多個(gè)機(jī)械加工行業(yè)，使復(fù)雜的機(jī)械加工編程更加簡(jiǎn)單有效，不僅使加工后的料件精度和質(zhì)量提高，更增加了機(jī)械加工行業(yè)的有形效益，促進(jìn)了現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展。

6數(shù)控機(jī)床加工中刀具補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

6.1刀具幾何位置的補(bǔ)償。可利用試切法來(lái)確定數(shù)控機(jī)械車床加工過(guò)程中刀具的位置和點(diǎn)位之間的偏差，目的是為了減小刀具與編程之間的誤差以精準(zhǔn)地進(jìn)行數(shù)控車床的機(jī)械加工。一般來(lái)講，試切法主要包含以下幾個(gè)步驟：首先，車床的坐標(biāo)系要確定，坐標(biāo)原點(diǎn)一般會(huì)選擇數(shù)控車床的旋轉(zhuǎn)中心來(lái)建立坐標(biāo)系，當(dāng)操作機(jī)器歸零后，按照坐標(biāo)系的規(guī)律確定關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)，來(lái)給下一步操作做準(zhǔn)備；其次，是刀具的選擇，刀具對(duì)機(jī)械加工的影響很大，刀具會(huì)直接影響加工后料件的精度，不同精度的刀具對(duì)刀補(bǔ)償值的影響也不同，精車刀需要在補(bǔ)值之前做好相應(yīng)的清空處理，首先，要將車刀具的端面加入驗(yàn)證工作，之后將刀具拿出檢查，在刀補(bǔ)表里輸入相應(yīng)的記錄，以便系統(tǒng)自動(dòng)算出車刀具需要在Z軸方向上的補(bǔ)償值，之后再驗(yàn)證車刀具的外圓，撤出刀具后測(cè)量試切值，在刀補(bǔ)表里輸入測(cè)量的數(shù)據(jù)，最后得出車刀具在X軸方向上的補(bǔ)償值；再次，用一把新的車刀具對(duì)料件進(jìn)行試加工，試切的過(guò)程中注意保持水平方向，當(dāng)?shù)毒叱烦鲋鬁y(cè)量刀具在Z軸的長(zhǎng)度并記錄在案，以便于系統(tǒng)可以自動(dòng)計(jì)算出第二把刀具在Z軸方向上的補(bǔ)償值；最后，是重復(fù)以上的工作，得出所有車床加工刀具在Z軸方向上的補(bǔ)償值，以便于料件被更精準(zhǔn)地加工。6.2刀具刀尖的位置補(bǔ)償。刀具的刀尖由于其需要，需要將刀尖做成點(diǎn)一樣的形狀，來(lái)進(jìn)行料件的切割加工。而在實(shí)際車床機(jī)械加工的過(guò)程中，由于刀具刀尖承受的壓力，其切割過(guò)程中極易導(dǎo)致刀尖磨損形成微小的弧面，且隨著加工時(shí)間的加長(zhǎng)，在沒(méi)有進(jìn)行刀具更換的前提下，磨損的刀具弧面會(huì)越來(lái)越大，甚至出現(xiàn)崩刀的現(xiàn)象，這使料件加工的精度和質(zhì)量會(huì)大幅度折扣，甚至出現(xiàn)不良品，保證刀具的刀尖不受磨損是保證料件質(zhì)量的前提，也是刀具能精準(zhǔn)地進(jìn)行位置補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵。刀具的刀尖形態(tài)，在坐標(biāo)系中是以點(diǎn)的形式出現(xiàn)，但是在實(shí)際加工的過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)刀尖的點(diǎn)是一個(gè)微小半徑的面，在加工的過(guò)程中需要對(duì)刀具的位置進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，以及確定補(bǔ)償值和補(bǔ)償位置，需要利用數(shù)控系統(tǒng)編程來(lái)自行操作，減少人為的誤差，對(duì)刀具的切削進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，以使料件在切削的過(guò)程中處于可控的狀態(tài)[4]。

7結(jié)束語(yǔ)

數(shù)控車床雖然是自動(dòng)化和機(jī)械化的設(shè)備，但部件的精度和質(zhì)量也會(huì)受機(jī)械在使用中的磨損和安裝中人的因素等的影響。因此在實(shí)際使用中要密切關(guān)注刀具磨損情況以及圓弧半徑的變化，根據(jù)刀具與機(jī)床的特征以及加工部件的特性采取不同的刀具補(bǔ)償方法減小偏差，這樣才能在實(shí)踐中提高我國(guó)機(jī)械加工的質(zhì)量和效率。

參考文獻(xiàn)：

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作者:高瓊瓊 雷佩 韓芙蓉 單位:鄭州輕工業(yè)大學(xué)