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數(shù)控車床加工過程中刀具補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用介紹
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前言

  數(shù)控車床通常連續(xù)實(shí)行各種切削加工,刀架在換刀時(shí)前一刀具刀尖位置和新?lián)Q的刀具位置之間會(huì)產(chǎn)生差異,刀具安裝也存在誤差、刀具磨損和刀尖圓弧半徑等誤差,若不利用刀具補(bǔ)償功能予以補(bǔ)償,就切削不出符合圖樣要求形狀的零件。此外,合理利用刀具補(bǔ)償還可以簡(jiǎn)化編程。數(shù)控車床的刀具補(bǔ)償可分為兩類,即刀具位置補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償。

1刀具位置補(bǔ)償

  加工過程中,若使用多把刀具,通常取刀架中心位置作為編程原點(diǎn),即以刀架中心!為程序的起始點(diǎn),如圖1所示,而刀具實(shí)際移動(dòng)軌跡由刀具位置補(bǔ)償值控制。由圖1(a)可見,刀具位置補(bǔ)償包含刀具幾何補(bǔ)償值和磨損補(bǔ)償值。

  

  

  圖1刀具位置補(bǔ)償

  由于存在兩種形式的偏移量,所以刀具位置補(bǔ)償使用兩種方法,一種方法是將幾何補(bǔ)償值和磨損補(bǔ)償值分別設(shè)定存儲(chǔ)單元存放補(bǔ)償值,其格式為:

  

  

  另一種方法是將幾何偏移量和磨損偏移量合起來補(bǔ)償,如圖(b)所示,其格式為:

  

  

  總補(bǔ)償值存儲(chǔ)單元編號(hào)有兩個(gè)作用,一個(gè)作用是選擇刀具號(hào)對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償值,并執(zhí)行刀具位置補(bǔ)償功能;另一個(gè)作用是當(dāng)存儲(chǔ)單元編號(hào)00時(shí)可以取消位置補(bǔ)償,例如T0100,表示消去 號(hào)刀具當(dāng)前的補(bǔ)償值。圖2表示位置補(bǔ)償?shù)淖饔茫瑘D2中的實(shí)線是刀架中心A點(diǎn)的編程軌跡線,虛線是執(zhí)行位置補(bǔ)償時(shí)A點(diǎn)的實(shí)際軌跡線,實(shí)際軌跡的方位和X、Z軸的補(bǔ)償值有關(guān),其程序?yàn)椋?/p>

  N010G00X10Z-10T0202;

  N020G01Z-30;

  N030X20Z-40T0200;

  

  

  圖2刀具位置補(bǔ)償作用

  數(shù)控車床系統(tǒng)刀具結(jié)構(gòu)如圖3所示,圖3中P為假想刀尖,S為刀頭圓弧圓心,r為刀頭半徑,A為刀架參考點(diǎn)。

  

  

  圖3車刀結(jié)構(gòu)

  車床的控制點(diǎn)是刀架中心,所以刀具位置補(bǔ)償始終需要。刀具位置補(bǔ)償是用來實(shí)現(xiàn)刀尖圓弧中心軌跡與刀架參考點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)換,對(duì)應(yīng)圖3中A與S之間的轉(zhuǎn)換,但是實(shí)際上我們不能直接測(cè)得這兩個(gè)中心點(diǎn)之間的距離矢量,而只能測(cè)得假想刀尖!與刀架參考點(diǎn)$之間的距離。

  為了簡(jiǎn)便起見,不妨假設(shè)刀頭半徑r=0,這時(shí)可采用刀具長(zhǎng)度測(cè)量裝置測(cè)出假想刀尖點(diǎn)P相對(duì)于刀架參考點(diǎn)的坐標(biāo)和,并存入刀具參數(shù)表中。

  

  

  式中:———假想刀尖P點(diǎn)坐標(biāo);

  (X,Z)———刀架參考點(diǎn)A的坐標(biāo)。

  至此很容易寫出刀具位置補(bǔ)償?shù)挠?jì)算公式為

  

  

  式中假想刀尖P的坐標(biāo)實(shí)際上即為加工零件軌跡點(diǎn)坐標(biāo),可從數(shù)控加工程序中獲得。此時(shí),零件輪廓軌跡經(jīng)式(2)補(bǔ)償后,即能通過控制刀架參考點(diǎn)A來實(shí)現(xiàn)。

  對(duì)于圖3中r≠0的情況,在進(jìn)行刀具位置補(bǔ)償時(shí),不但需要考慮到刀頭圓弧半徑的補(bǔ)償,而且還要考慮到刀具的安裝方式(具體見2.2)。

  

2刀具半徑補(bǔ)償

  編制加工程序時(shí),一般是將刀尖看作是一個(gè)點(diǎn),然而實(shí)際上刀尖是有圓弧的,在切削內(nèi)孔、外圓及端面時(shí),刀尖圓弧不影響加工尺寸和形狀,但在切削錐面和圓弧時(shí),則會(huì)導(dǎo)致刀具的行走軌跡與編程軌跡不相吻合,而有一差值。圖4表示圓弧刀尖有半徑補(bǔ)償和無半徑補(bǔ)償時(shí)的軌跡。從圖中可以看出,采用假想刀尖P編程時(shí),刀具圓弧中心軌跡如圖4中雙點(diǎn)劃線所示,刀具實(shí)際加工軌跡和工件要求的輪廓形狀存在誤差,誤差大小和圓弧半徑r有關(guān)。若采用刀具圓弧中心編程并使用半徑補(bǔ)償功能時(shí)刀具圓弧中心的軌跡是圖4中的細(xì)實(shí)線,加工軌跡和工件要求的輪廓相等。

  

  

  圖4圓弧刀尖有半徑補(bǔ)償和無半徑補(bǔ)償時(shí)的軌跡

  因?yàn)檐嚨兜陌惭b和幾何形狀較復(fù)雜,下面通過幾個(gè)方面作進(jìn)一步闡述.

2.1假想刀尖P的方位確定

  假想車刀刀尖P相對(duì)圓弧中心的方位與刀具移動(dòng)方向有關(guān),它直接影響圓弧車刀補(bǔ)償計(jì)算結(jié)果。圖5是圓弧車刀假想刀尖方位及代碼。從圖中可以看出,刀尖P的方位有八種,分別用1~8八個(gè)數(shù)字代碼表示,同時(shí)規(guī)定,刀尖取圓弧中心位置時(shí),代碼為0或

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