數(shù)控車(chē)削加工中刀尖圓弧的應(yīng)用探究

摘 要:數(shù)控車(chē)削加工過(guò)程中若含有圓錐或圓弧面的相應(yīng)零部件時(shí)，數(shù)控車(chē)削的刀尖圓弧將造成零部件的少切或多切等不規(guī)范的現(xiàn)象。數(shù)控車(chē)床相應(yīng)刀具的選擇、數(shù)控車(chē)床的合理編程和實(shí)際操作中調(diào)整數(shù)控車(chē)的刀尖圓弧半徑，從而能在很大程度上提高數(shù)控車(chē)加工的零部件精度，也可在一定程度上提高數(shù)控車(chē)床的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:數(shù)控車(chē)削加工刀尖圓弧應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào):TG519.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)09(c)-0065-01

數(shù)控車(chē)削加工具有高效而高精度和高柔性等特點(diǎn)，為更好地體現(xiàn)數(shù)控車(chē)的實(shí)際應(yīng)用性，應(yīng)根據(jù)數(shù)控車(chē)加工需要考慮數(shù)控車(chē)床、刀具、夾具、數(shù)控加工的工藝和數(shù)控車(chē)床的編程要素，同時(shí)應(yīng)對(duì)數(shù)控車(chē)床削加工中的刀尖圓弧進(jìn)行探討。數(shù)控車(chē)床所使用的刀具，為提高數(shù)控車(chē)的刀尖強(qiáng)度，降低加工工件表面粗糙程度，從而減少相應(yīng)刀具磨損的程度，延長(zhǎng)刀具的使用時(shí)間，通常將數(shù)控車(chē)刀的刀尖制成圓弧形。刀具圓弧的半徑一般在0.4～1.6mm之間。數(shù)控車(chē)刀尖圓弧對(duì)數(shù)控車(chē)床的加工效率和質(zhì)量品質(zhì)有影響重要，在數(shù)控車(chē)床的刀具使用、程序的編寫(xiě)和數(shù)控機(jī)床的零部件的加工過(guò)程中，都應(yīng)對(duì)數(shù)控車(chē)的刀尖圓弧半徑進(jìn)行考慮和控制。

1 數(shù)控車(chē)削刀尖圓弧半徑選擇

數(shù)控車(chē)削刀尖圓弧半徑的大小應(yīng)從粗加工的車(chē)刀刀刃強(qiáng)度和精加工車(chē)刀表面精度等兩個(gè)方面進(jìn)行半徑的選擇。在數(shù)控車(chē)削粗加工過(guò)程中應(yīng)盡量選擇較大刀尖半徑的刀具，數(shù)控車(chē)加工的過(guò)程中應(yīng)使用半徑在1.2～1.6mm之間的刀片，若相應(yīng)的數(shù)控車(chē)有震動(dòng)的現(xiàn)象，則可選擇在合理范圍內(nèi)的刀尖半徑。而數(shù)控車(chē)粗加工過(guò)程中可選擇較大的刀尖半徑，從而建立高效的數(shù)控車(chē)加工模式。在數(shù)控車(chē)的精加工過(guò)程中，表面精度和公差受到數(shù)控車(chē)車(chē)刀半徑進(jìn)給量的影響，較小的進(jìn)給量和大的半徑能提高數(shù)控車(chē)加工零件的表面品質(zhì)，但較大刀尖半徑容易引起數(shù)控車(chē)加工過(guò)程中的震動(dòng)，從而在數(shù)控車(chē)的精加工過(guò)程中應(yīng)選擇小的刀尖半徑和小的刀尖的進(jìn)給量，從而通過(guò)小半徑的刀尖圓弧加工方式實(shí)現(xiàn)相關(guān)零件的精加工。

2 數(shù)控車(chē)削加工中刀尖圓弧的應(yīng)用策略

2.1 刀尖圓弧提高數(shù)控車(chē)床的加工精度

數(shù)控車(chē)床通過(guò)編制好的程序自動(dòng)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)相關(guān)零件的加工和精度的控制，因此，數(shù)控車(chē)程序的編制將對(duì)零件的精度造成影響。數(shù)控車(chē)削加工程序的編寫(xiě)過(guò)程中應(yīng)以數(shù)控車(chē)刀的刀刃作為刀位點(diǎn)，再依據(jù)數(shù)控車(chē)刀位點(diǎn)順著加工零件的表面進(jìn)行編程。當(dāng)數(shù)控車(chē)刀尖圓弧為零，數(shù)控車(chē)刀刀位點(diǎn)的運(yùn)行軌跡將與加工零件的表面輪廓相一致，加工零件的尺寸將由刀尖點(diǎn)決定，零件的尺寸在理論上是準(zhǔn)確的。但在具體的實(shí)際生產(chǎn)中，為提高刀尖的耐磨性和韌性，從而將車(chē)刀的刀尖制成圓弧狀，從而影響了數(shù)控車(chē)加工的零件精度。

數(shù)控車(chē)床的對(duì)刀過(guò)程中應(yīng)按加工零件的縱向和橫向進(jìn)行，數(shù)控車(chē)床的程序編制過(guò)程中加工零件的表面輪廓只有一個(gè)刀位點(diǎn)，也就是程序編制中所描述的刀位點(diǎn)。這個(gè)刀位點(diǎn)并不是實(shí)際存在的，因此也不能進(jìn)行切削，從而這個(gè)刀位點(diǎn)不能決定加工零件的尺寸大小。而實(shí)際操作中，刀尖圓弧上的動(dòng)態(tài)切點(diǎn)才真正參與切削。由于虛擬的刀位點(diǎn)與刀尖圓弧上的動(dòng)態(tài)切點(diǎn)之間存在距離并且其差距值處于不斷的變化過(guò)程中，若編制程序中的刀位點(diǎn)的軌跡在理論上與加工零件的表面輪廓相符時(shí)，實(shí)際加工過(guò)程中將存在不同層次的誤差，造成數(shù)控車(chē)對(duì)加工零件的多切或少切等加工誤差，從而影響了數(shù)控車(chē)的切削精度。。

2.2 提高刀尖圓弧加工精度措施

數(shù)控車(chē)中刀尖圓弧的存在，若理論中，數(shù)控車(chē)編制程序中的刀位點(diǎn)刀具路徑與加工零件的表面輪廓相符時(shí)就將造成加工零件的切削誤差。那么在數(shù)控車(chē)的實(shí)際加工切削中，要提高數(shù)控車(chē)的加工精度必須實(shí)現(xiàn)實(shí)際操作中的加工輪廓與零件表面輪廓相一致，但數(shù)控車(chē)刀位點(diǎn)的刀具路徑與加工零件表面輪廓就不一致。

數(shù)控車(chē)加工誤差是由刀尖圓弧造成的，但不同的零件、不同的表面輪廓數(shù)控車(chē)削加工將產(chǎn)生不同的加工誤差。從而也不能用同一的方式解決。簡(jiǎn)易的數(shù)控車(chē)并不具備自動(dòng)的刀尖半徑補(bǔ)償，當(dāng)加工零件的精度要求較高且加工的零件表面包含有圓錐或圓弧時(shí)，數(shù)控車(chē)的加工只能通過(guò)人工補(bǔ)償消除刀尖半徑引起的加工誤差。人工補(bǔ)償?shù)姆绞娇蛇x擇兩種方式進(jìn)行刀尖的半徑補(bǔ)償。其一是按照刀尖圓弧中心作為刀具路徑，其二在加工零件的圓錐或圓弧面進(jìn)行局部的補(bǔ)償，隨后制定新的刀具路徑。人工補(bǔ)償?shù)毒呗窂降姆绞蕉即嬖谌斯び?jì)算較麻煩等問(wèn)題，并且在數(shù)控車(chē)刀具半徑變化后將需要重新計(jì)算刀具的路徑參數(shù)，靈活度不夠。

目前數(shù)控車(chē)大多能實(shí)現(xiàn)刀具半徑的自動(dòng)補(bǔ)償，從而在相應(yīng)數(shù)控車(chē)編程過(guò)程中不必要修改加工的刀具路徑，是用刀具的補(bǔ)償功能實(shí)現(xiàn)加工零件表面的編程和加工，從而在極大程度上簡(jiǎn)化了數(shù)控車(chē)床的編程程序。數(shù)控車(chē)機(jī)床在運(yùn)行自動(dòng)補(bǔ)償時(shí)，相應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)修正刀位點(diǎn)的自動(dòng)修正和加工路徑的自動(dòng)調(diào)整，從而在實(shí)際操作中能切合加工零件的表面輪廓。自動(dòng)化的數(shù)控車(chē)半徑補(bǔ)償能實(shí)現(xiàn)在實(shí)際的加工過(guò)程中刀具路徑和零件表面輪廓的一致，同時(shí)在刀具半徑的尺寸半徑變化或是刀具的轉(zhuǎn)換過(guò)程中實(shí)現(xiàn)程序的自動(dòng)調(diào)整，提高數(shù)控車(chē)削零件的精度。

數(shù)控車(chē)削加工的刀具半徑補(bǔ)償能滿足加工零件的精度要求，同時(shí)也能為數(shù)控車(chē)床的程序編制提供了便利。在數(shù)控系統(tǒng)加工的實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中應(yīng)正確使用刀具的半徑補(bǔ)償功能，同時(shí)在數(shù)控車(chē)床程序的編寫(xiě)過(guò)程中應(yīng)提前建立刀具的半徑補(bǔ)償，由此在數(shù)控車(chē)對(duì)相應(yīng)零件的加工過(guò)程中盡量減小由于刀具半徑引起的加工誤差。并且在零件加工完成后取消刀具半徑補(bǔ)償?shù)脑O(shè)置，否則將影響刀具參數(shù)。數(shù)控車(chē)刀具半徑補(bǔ)償設(shè)置或取消應(yīng)在刀具的加工移動(dòng)過(guò)程中逐漸實(shí)現(xiàn)，并且在加工零件的移動(dòng)段端點(diǎn)才結(jié)束，因此，通常在數(shù)控車(chē)削加工前應(yīng)單獨(dú)設(shè)置加工的直線部分，將直線段編入刀具的半徑補(bǔ)償，在加工后應(yīng)取消相應(yīng)的直線段的數(shù)控車(chē)刀具的半徑補(bǔ)償。為實(shí)現(xiàn)數(shù)控車(chē)削編程的簡(jiǎn)化發(fā)展，一般使用復(fù)合的循環(huán)編程，但在數(shù)控車(chē)床循環(huán)指令的執(zhí)行對(duì)零件粗加工時(shí)數(shù)控系統(tǒng)的自動(dòng)刀具半徑補(bǔ)償無(wú)法發(fā)揮其應(yīng)有的作用。從而造成了不同圓弧或圓錐類(lèi)型加工零件表面上的精加工余量相差較大，從而相應(yīng)的加工零件表面細(xì)膩或粗糙程度造成了影響。

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