數(shù)控車(chē)床圓弧型車(chē)刀加工的精度補(bǔ)償問(wèn)題* ＊

陳 艷 胡麗娜

(①青島工學(xué)院，山東 青島266300 ②青島理工大學(xué)琴島學(xué)院機(jī)電工程系，山東 青島266109)

在數(shù)控技術(shù)課程的理論教學(xué)及實(shí)訓(xùn)中，用數(shù)控車(chē)床加工球頭工件是授課經(jīng)常會(huì)用到的案例，經(jīng)常會(huì)遇到加工精度的問(wèn)題，在從右到左的加工過(guò)程中，尤其是在加工球頭工件過(guò)第一象限后，在第二象限兩段圓弧銜接部分的精度很難準(zhǔn)確保證加工精度，大部分操作工在車(chē)完后根據(jù)尺寸精度用挫刀搓一下，用圓弧卡尺測(cè)量保證至大致精度，尺寸不夠精確。存在這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵是大家在精加工處理上或者直接用外圓精車(chē)刀加工完成，或者在用圓弧型車(chē)刀精加工時(shí)，對(duì)刀過(guò)程中刀位點(diǎn)沒(méi)找對(duì)，沒(méi)有考慮到圓弧溝槽車(chē)刀刀位點(diǎn)在其刀具圓弧中心處，認(rèn)為圓弧型車(chē)刀的半徑值在程序中已用半徑補(bǔ)償功能G41/G42 進(jìn)行補(bǔ)償了，引起X、Z軸對(duì)刀值不正確，即沒(méi)有真正地搞清楚數(shù)控車(chē)床圓弧型車(chē)刀方位號(hào)的含義，對(duì)車(chē)刀的形狀和位置參數(shù)理解不夠深刻。本文通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐證明，只要正確地輸入圓弧型車(chē)刀的測(cè)量值是可以加工出高精度的合格的球頭工件的。

1 數(shù)控車(chē)床刀具刀尖方位號(hào)

刀尖方位號(hào)T 是表征刀尖相對(duì)于刀尖圓弧圓心位置的參數(shù)，后置刀架和前置刀架結(jié)構(gòu)刀尖的位置如圖1 所示，其刀尖方位號(hào)分別用參數(shù)0 ～9 表示，P點(diǎn)為理論刀尖點(diǎn)。刀具理論刀尖點(diǎn)就是我們說(shuō)的刀位點(diǎn)，對(duì)刀的實(shí)質(zhì)就是對(duì)刀具理論刀尖點(diǎn)相對(duì)于機(jī)床坐標(biāo)系的坐標(biāo)值。

分析圖2，可以清楚地知道圓弧型車(chē)刀的方位號(hào)是O，O 號(hào)方位號(hào)圖上標(biāo)示理論刀尖點(diǎn)P在刀具刀尖的圓弧中心處，所以在用圓弧型車(chē)刀加工工件的對(duì)刀過(guò)程中，輸入X軸方向測(cè)量值和Z軸方向測(cè)量值時(shí)都要考慮此時(shí)刀具的理論刀尖點(diǎn)是在圓弧中心點(diǎn)上，而不是在刀具的圓周刀刃處，這樣，在實(shí)現(xiàn)X軸對(duì)刀和Z軸對(duì)刀時(shí)，在進(jìn)行測(cè)量值輸入時(shí)，X軸方向測(cè)量值要加上一個(gè)直徑值，Z軸方向測(cè)量值要加上一個(gè)半徑值，再點(diǎn)擊【測(cè)量】進(jìn)行測(cè)量，而不是直接輸入測(cè)量值，點(diǎn)擊【測(cè)量】進(jìn)行測(cè)量。

2 球頭工件加工過(guò)程

2.1 舊補(bǔ)償方案

如圖3，選用毛坯直徑是40 mm，長(zhǎng)度為80 mm 的棒料，用復(fù)合循環(huán)指令編制工件的加工程序。

現(xiàn)在教材中，對(duì)于此類題目的做法一般是直接用外圓車(chē)刀實(shí)現(xiàn)粗、精加工。

分析:如圖3 所示，X值是不規(guī)則變化的，利用G73、G70 指令編程，粗、精加工選用刀具刀尖圓弧半徑為0.2 mm、精車(chē)為1.5 mm、主偏角93°、夾角35°的外圓車(chē)刀，粗切削次數(shù)為10 次，X方向留精加工余量為0.4 mm，Z方向留精加工余量為0.1 mm。

加工程序如下(FANUC 0i系統(tǒng)):

加工后如圖4 所示，測(cè)量結(jié)果如圖5 所示。

由圖5 明顯看出，所加工工件的R5 和R15 圓弧銜接處出現(xiàn)多段圓弧尺寸，銜接的光滑度與工件圖3不相符，沒(méi)有達(dá)到工件加工要求。

2.2 新補(bǔ)償方案

實(shí)現(xiàn)刀尖圓弧補(bǔ)償?shù)牟僮鞣椒ㄊ菍⒌都鈭A弧半徑值R和刀尖方位號(hào)T通過(guò)控制面板輸入到相應(yīng)的R、T補(bǔ)償單元中，程序運(yùn)行時(shí)，通過(guò)G41/G42 以及T× ×× ×功能調(diào)入對(duì)應(yīng)的R、T補(bǔ)償值到程序中，通過(guò)邏輯運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)刀具補(bǔ)償。在此題目中，圓弧溝槽車(chē)刀實(shí)現(xiàn)X軸對(duì)刀和Z軸對(duì)刀時(shí)，輸入X軸方向測(cè)量值(X軸方向測(cè)量值要加上一個(gè)刀尖圓弧直徑值3 mm)，單擊【測(cè)量】，X軸對(duì)刀值為167 mm，輸入Z軸方向測(cè)量值(Z軸方向測(cè)量值要加上一個(gè)刀尖圓弧半徑值1.5 mm)，單擊【測(cè)量】，Z軸對(duì)刀值為118.5 mm。R為1.5 mm，T為0。

分析:如圖3 所示，X值是不規(guī)則變化的，利用G73、G70 指令編程，粗加工選用刀具刀尖圓弧半徑為0.2 mm、主偏角93°、夾角35°的外圓車(chē)刀，粗切削次數(shù)為10 次，X方向留精加工余量為1 mm，Z方向留精加工余量為0.5 mm;精加工選用刀尖圓弧半徑為1.5 mm 的圓弧溝槽車(chē)刀。

加工程序如下(FANUC 0i系統(tǒng)):

加工后如圖6 所示，測(cè)量結(jié)果如圖7 所示。

由圖7 可以看出，所加工工件的R5 和R15 圓弧銜接處尺寸和銜接的光滑度與工件圖3 相符。

2.3 生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證

把調(diào)試的程序(其中主軸的正轉(zhuǎn)用M03)導(dǎo)入實(shí)際機(jī)床，進(jìn)行對(duì)刀，程序軌跡模擬驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)實(shí)物加工，如圖8 所示，用半徑樣板測(cè)量加工精度，如圖9 所示，工件達(dá)到加工精度要求，如圖10 所示。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)例對(duì)比不難看出，在數(shù)控車(chē)床加工球頭工件的過(guò)程中，精加工需要用圓弧溝槽車(chē)刀加工實(shí)現(xiàn)，并且圓弧溝槽車(chē)刀對(duì)刀時(shí)刀位點(diǎn)與其刀具圓弧中心點(diǎn)為同一點(diǎn)，才能保證球頭工件加工精度，否則所加工工件的圓弧銜接處出現(xiàn)多段圓弧尺寸，銜接的光滑度與工件圖不相符。在數(shù)控實(shí)訓(xùn)課以及數(shù)控職業(yè)技能考試中，只有真正地搞清楚數(shù)控車(chē)床圓弧型車(chē)刀的形狀和位置參數(shù)，正確地輸入圓弧型車(chē)刀的測(cè)量值，與刀具半徑補(bǔ)償功能共同實(shí)現(xiàn)精度補(bǔ)償問(wèn)題，才能加工出高精度的合格工件。

［1］陳艷，胡麗娜.數(shù)控加工技術(shù)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2014.

［2］上海宇龍軟件工程有限公司數(shù)控教材編寫(xiě)組.數(shù)控技術(shù)應(yīng)用教程-數(shù)控車(chē)床［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2008.